2016單晶、多晶誰主沉浮？

單晶和多晶代表著兩種不同的技術路線，到底哪種更好?本文收集了2012年~2016年的一些公開文獻資料中的數(shù)據(jù)，從市場占有率、組件衰減率、溫度系數(shù)、系統(tǒng)造價、收益率影響等五個方面對多晶和單晶產(chǎn)品進行了全面分析，希望能給大家提供一些幫助。

一、市場占有率情況

市場是檢驗一切的標準。投資商花的都是真金白銀，他們的選擇，是他們覺得性價比最好的，而市場占有率數(shù)據(jù)代表了投資商的選擇。

圖1：各類光伏組件2006~2015年的出貨量情況

圖2：各類光伏組件2006~2015年的市場占有率情況

從圖1、圖2可以看出：

(1)多晶硅市場占有率一直最高;多晶硅的市場占有率除2009年略有下降以外，基本保持持續(xù)上升狀態(tài);

(2)單晶硅的市場占有率從最初的基本于多晶硅平分天下，到2015年不足20%，市場占有率持續(xù)下降;

(3)多晶硅與單晶硅的出貨量差距逐漸拉大，單晶硅的出貨量甚至在2015年略低于2014年;

(4)2006~2009年，薄膜電池的低價優(yōu)勢明顯，市場占有率持續(xù)升高;但之后隨著晶硅電池價格下降，則持續(xù)下降至2015年的6%。由于市場總裝機量增加，2013年之前，薄膜出貨量保持持續(xù)增加;但2014、2015年出貨量也持續(xù)、快速下降。

綜上所述，多晶硅的高性價比使其保持了良好的市場占有率。

二、組件衰減率分析

1、衰減的類型

衰減一般分為初始光致衰減和老化衰減。另外，PID電勢能誘導衰減近年也獲得認同。

①光致衰減(LightInducedDegradation，LID)

LID產(chǎn)生的本質(zhì)原因是太陽能電池收到光照后材料內(nèi)部產(chǎn)生了復合中心。目前比較公認的說法是，光照后產(chǎn)生的硼氧復合體降低了少子的壽命。摻硼晶硅中的替位硼和間隙氧在光照下激發(fā)形成的較深能級缺陷引起載流子復合和電池性能衰退，造成光伏組件在初始應用的幾天輸出功率發(fā)生較大的急劇性下降，但一段時間(一般2~3個月)后輸出功率會逐漸穩(wěn)定。

②老化衰減

光伏組件長期應用中出現(xiàn)的、緩慢的衰減，可分為兩類：

(1)電池本身老化造成的衰減，主要受電池類型(單晶、多晶)和電池的生產(chǎn)工藝影響;

(2)封裝材料老化造成的衰減，衰減速度與光伏組件的生產(chǎn)工藝和封裝材料，組件應用地環(huán)境成正相關。其中常見開裂，外觀變黃，風沙磨損，熱斑，組件老化都可以加速組件功率衰減。

(3)PID電勢能誘導衰減。這種衰減存在于組件內(nèi)部電路和其接地金屬邊框之間的高電壓會造成組件的功率衰減，還與玻璃、背板、EVA、溫度、濕度和電壓有關。

2、衰減率測試數(shù)據(jù)

單晶和多晶，到底哪種在實際應用中衰減少一些?很多光伏組件廠家針對這一問題做了大量的研究工作。為了說明問題，本文僅引用了第三方的研究數(shù)據(jù)，來對單晶和多晶的衰減率進行對比。

(1)NREL實驗室統(tǒng)計報告

2012年6月，美國NREL實驗室出了一份關于光伏組件衰減的研究報告《Photovoltaicdegradationrates-Ananalyticalreview》。該報告中的數(shù)據(jù)并不是作者的實驗數(shù)據(jù)，而是對之前大量文獻中報道的組件衰減率數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計和分析。

首先，不同組件的衰減率差異非常大。

圖3采集了1920個數(shù)據(jù)點的衰減率數(shù)據(jù)，包含單晶和多晶。

圖3：不同晶硅光伏組件衰減率情況

從上圖中可以看出：不同組件的平均衰減率差異極大。從0.2%/年到4%/年不等，衰減率的中值為0.5%/年，但由于大量高衰減率組件的影響，衰減率的平均值為0.8%/年?？梢?，市面銷售的光伏組件良莠不齊，不同廠家的產(chǎn)品質(zhì)量差異非常大，選用一線廠家的光伏組件，是對未來光伏項目發(fā)電量的基本保證。鑒于不同品牌產(chǎn)品差異性大的原因，僅采用小數(shù)幾個品牌進行的單晶硅、多晶硅對比試驗，僅能代表試驗采用的品牌的性能;如果采用的品牌數(shù)量不是足夠大，并不能具有廣泛的代表意義。

其次，晶硅光伏組件衰減率逐年降低。對使用不同時間的光伏組件的衰減率進行了統(tǒng)計，如圖4所示。

圖4：不同使用時間的光伏組件衰減率情況

從上圖可以看出：使用時間越長，平均的年衰減率越低。頭10年衰減最大，中值達到0.7%/年，這與國家發(fā)改委《關于促進先進光伏技術產(chǎn)品應用和產(chǎn)業(yè)升級的意見(國能新能【2015】194號)》中的要求是相同的。使用10年以上時，衰減率中值低于0.5%/年。

最后，來看一下單晶和多晶的衰減數(shù)據(jù)對比。

根據(jù)光伏組件的安裝時間，將數(shù)據(jù)點分成2000年之前安裝和2000年之后安裝兩類;根據(jù)組件測試時的狀態(tài)，分為組件、系統(tǒng)兩類進行統(tǒng)計。

表1：單晶硅和多晶硅光伏組件的衰減率對比表

單就上表而言：2000年前的數(shù)據(jù)點，單晶硅為1175個，而多晶硅僅為444個;說明單晶硅的使用時間中值也大于多晶硅，單晶硅光伏組件的應用歷史更悠久。由于衰減呈逐年下降趨勢，為了更清晰的說明單晶、多晶衰減情況，將表1中的數(shù)據(jù)與圖4中的數(shù)據(jù)進行了對比，如下表。

表2：單晶硅和多晶硅的衰減率與平均值對比表

從衰減率中值來看，僅有單晶硅2000年前的組件和系統(tǒng)的衰減率高于晶硅的平均值，其他均低于平均值。奇怪的是，2000年后的單晶硅組件、系統(tǒng)的衰減率中值分別為0.36%/年、0.23%/年，遠低于平均值0.7%/年。

綜上所述，從NREL實驗室的統(tǒng)計報告中，無法判斷出單晶硅和多晶硅誰的衰減率更大。

(2)日本AIST光伏技術研究中心公布數(shù)據(jù)

2015年10月份沈輝老師的一個報告中介紹了日本AIST光伏技術研究中心的公布數(shù)據(jù)。

表3：單晶硅和多晶硅的衰減率對比表

從上表可以看出：10年、20年、25年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，多晶硅的衰減效率均低于單晶硅。然而，由于這是日本實驗室的小范圍、短時間實驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為外推結(jié)果，因此數(shù)據(jù)有很大的局限性。

(3)順德中山大學太陽能研究院的數(shù)據(jù)

我國的許多研究機構(gòu)也致力于衰減的研究工作，順德中山大學太陽能研究院曾做過兩組衰減對比試驗。

試驗一：老光伏組件進行測試

試驗人員對應用在全國各種環(huán)境的656塊使用25年以上的光伏組件進行實驗室測試，基本情況如下表。

表4：單晶硅和多晶硅的衰減率對比表

上表中，單晶硅的樣本數(shù)量太少，對比結(jié)果可能會不具有普遍的代表性。然而，多晶硅組件的數(shù)量較多，能具有一定的代表性。兩個廠家多晶硅組件廠家衰減率測試結(jié)果的差異非常大，這與圖3中，NREL實驗室的統(tǒng)計結(jié)果是相同的。

試驗二：光伏陣列實際發(fā)電性能比較試驗

中山大學太陽能系統(tǒng)研究所在中山大學東校區(qū)工學院C棟樓頂安裝了6種不同類型太陽電池的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，包括單晶硅和多晶硅。未獲得兩類組件的衰減率情況，獲得它們的單瓦發(fā)電量情況如下表所示。

表5：單晶硅和多晶硅的單瓦發(fā)電量對比表(kWh/W)

從上表中可以看出：監(jiān)測的5個月中，單晶硅比多晶硅發(fā)電量高3.89%。然而，由于影響系統(tǒng)發(fā)電量的因素較多，不僅光伏組件性能本身;單晶硅、多晶硅僅采用了一種品牌，且測試時間較短，所以結(jié)果的參考意義不大。

(4)黃河水電光伏產(chǎn)業(yè)技術有限公司實驗結(jié)果

黃河水電光伏產(chǎn)業(yè)技術有限公司的負責人在2016年1月份的一次會議上公布了他們完成的對比試驗結(jié)果，如下圖所示。

圖5：不同品牌的光伏組件衰減率情況

從上圖中可以看出：單晶硅(綠色)和多晶硅(黃色)的效率是交錯排布的。衰減率最低的是D廠家的單晶硅組件，最高的B廠家的單晶硅組件。

這張圖也說明，組件廠家的生產(chǎn)質(zhì)量對衰減率的影響，可能高于組件類型對衰減率的影響。

(5)我國某檢測中心的數(shù)據(jù)

在一次學術交流中，我學習了我國某檢測機構(gòu)在海南實驗基地的測試結(jié)果。出于對該機構(gòu)研究的尊重，本文暫不公布該數(shù)據(jù)的細節(jié)。

該實驗基地選取了2個品牌的單晶硅組件、34個品牌的多晶硅組件進行測試，目前已經(jīng)接近1年的完整數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明，在36個品牌的組件中，2個品牌的單晶硅組件的衰減率大概處于第5、6名的情況。

(6)幾組第三方數(shù)據(jù)匯總

表6：第三方分析數(shù)據(jù)結(jié)論對比

從上述的匯總表可以看出：從眾多的單晶硅和多晶硅衰減率第三方研究來看，很難分清楚哪種類型的衰減率更低一些;反而，組件的不同品牌對其影響更大一些。

3減率對比結(jié)果的分析

本文從衰減成因?qū)τ谏鲜鼋Y(jié)論進行簡單的分析。

表7：從衰減成因?qū)λp結(jié)果進行分析

從上述分析來看：在一般廠家承諾的10年10%、25年20%的衰減率來看，主要是由老化衰減造成的;而生產(chǎn)工藝(品牌)、封裝材料老化、應用地環(huán)境等因素對于老化衰減的影響程度，可能會遠高電池老化本身。

一線的組件廠家，使用好的封裝材料，對電池片保護好，組件衰減自然會低;組件在干燥、涼爽的使用環(huán)境下使用，必然比在濕熱條件下使用衰減率低。這也說明，為什么組件類型(單晶硅、多晶硅)對于組件衰減率的影響會低于品牌、使用環(huán)境的影響。

綜上所述：組件的類型是單晶硅還是多晶硅，并不是影響組件衰減的最主要因素。鑒于這一點，便可以認為，在其他所有條件都相同的情況下，使用單晶硅還是多晶硅，并不會對項目的發(fā)電量造成影響。

三、溫度系數(shù)的分析

除了衰減率之外，光伏組件的溫度系數(shù)也會影響到發(fā)電量。本文收集了8個品牌共19種類型的光伏組件，它們的溫度系數(shù)如下表所示。

表8：不同品牌、不同類型光伏組件的溫度系數(shù)(單位：%/℃)

從上表可以看出：僅就廠家在技術規(guī)格書中承諾的溫度系數(shù)而言：

(1)部分品牌有高效組件，其溫度系數(shù)一般會低于普通組件。

(2)不同品牌的溫度系數(shù)有一定的差異。僅就8個品牌的普通組件而言，變化區(qū)間在-0.39~-0.44%/℃之間。

(3)相同品牌的普通組件，溫度系數(shù)基本相同。

從上述分析來看，溫度系數(shù)與組件類型(單晶、多晶)有一定的相關性，但差異更多的取決于不同品牌的制造工藝上。

四、系統(tǒng)造價數(shù)據(jù)對比

就光電轉(zhuǎn)化效率而言，單晶高于多晶。因此，不考慮組件成本，單晶的系統(tǒng)成本會低于多晶。

為了更加準確的比較系統(tǒng)造價，選取目前市場上主流的產(chǎn)品進行分析。選用的單晶組件轉(zhuǎn)化效率為16.8%(275W，60片)，多晶組轉(zhuǎn)化效率為16.2%(265W，60片)。

單晶：22個275W單晶組件組成一個光伏組串，166個光伏組串組成83個方陣，進入12個匯流箱，組成一個1.0043MW的發(fā)電單元。

多晶：22個265W單晶組件組成一個光伏組串，172個光伏組串組成86個方陣，進入12個匯流箱，組成一個1.00276MW的發(fā)電單元。

從逆變器、箱變開始，兩者的造價沒有區(qū)別。綜合來看，兩者之間的造價區(qū)別如下表。

表9：兩種光伏系統(tǒng)不同設備造價對比

綜上所述：使用不同轉(zhuǎn)換效率的組件，電纜、支架、基礎、土地(以下簡稱“輔材”)成本有差異。采用轉(zhuǎn)換效率為16.2%的多晶時，相對于采用轉(zhuǎn)換效率為16.8%的單晶，輔材成本比約高3.62%。

由于不同電站建設條件的差異性，輔材(電纜、支架、基礎、土地)成本大約在2~2.8元/W之間。因此，就輔材成本而言，多晶輔材約比單晶輔材貴7~10分/W之間。

因此，單晶組件和多晶組件的價格相差10分/W以內(nèi)，則雙方的整體造價持平。

五、收益率影響分析

項目的收益率主要受“發(fā)電量”、“初始投資”和“運維成本”的影響。

根據(jù)前文的分析，在其他條件相同的情況下：

(1)采用單晶硅或多晶硅，并不會對項目的發(fā)電量造成影響;

(2)單晶硅組件價格與多晶硅相差10分/W以內(nèi)，則兩者初始投資可以持平;

(3)由于設備數(shù)量僅相差3.62%，因此未來的運維成本差異基本可以忽略。

鑒于上述原因，在項目收益率方面，單晶硅與多晶硅差價，高于10分/W，可能多晶硅略有優(yōu)勢。

六、主要分析結(jié)論

根據(jù)2012年~2016年的文獻資料數(shù)據(jù)，從多個方面對單晶硅、多晶硅進行對比分析，獲得以下基本結(jié)論：

從市場應用來看，多晶組件優(yōu)于單晶組件;

從衰減率來看，單晶組件與多晶組件性能基本相當，主要取決于品牌的生產(chǎn)工藝、封裝材料、產(chǎn)品應用環(huán)境;

從溫度系數(shù)來看，主要取決于產(chǎn)品的品牌。

從造價來看，單晶組件價格比多晶貴10分/W以內(nèi)時，兩者基本可以持平;

從盈利性來看，鑒于在其他條件相同的情況下，不同類型發(fā)電量可認為基本相同，因此主要受造價影響。

綜合分析，由于組件的性能受不同品牌的影響大，因此單就幾個品牌進行單晶、多晶的對比，僅能說明所選品牌的產(chǎn)品性能，并不具有廣泛的代表意義。對于投資者來說，項目如何選擇光伏組件，應該重點考慮以下因素：

組件的品牌。前文詳細分析，不同品牌的組件，其生產(chǎn)工藝、封裝材料等因素對衰減率影響大，從而影響發(fā)電量。

組件的價格。兩者價格的差異，會影響初始投資，從而對項目的收益率造成影響。

面對單晶和多晶廠家的技術爭執(zhí)，某著名行業(yè)分析師一語道破：單晶硅和多晶硅還沒有到拼技術的時候，拼誠意就夠了!