2019年6月份隆基在SNEC展會(huì)上正式發(fā)布了166mm邊距的M6單晶硅片和基于M6硅片的Hi-MO4高功率組件，M6硅片一經(jīng)推出，便獲得行業(yè)高度關(guān)注與認(rèn)可，目前隆基的Hi-MO4組件已經(jīng)獲得近3GW的訂單需求，廣大一線廠家陸續(xù)跟進(jìn)M6硅片并積極規(guī)劃相應(yīng)組件產(chǎn)品，可以說M6硅片已經(jīng)獲得了初步的成功。而M6規(guī)格的推出，并非基于硅片端具有這樣的制造能力，而是綜合考量了電站系統(tǒng)端， 電池、組件、硅片制造端的情況，經(jīng)過反復(fù)調(diào)研論證后做出的決策，在天時(shí)、地利、人和的共同支持下才獲得了目前的效果，并非表面看起來這般容易。
2. 產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)的兼容性
M6規(guī)格的推出，首先考慮的就是系統(tǒng)端的接受度，因?yàn)闆]了下游的需求上游的變動(dòng)就是空談。為了節(jié)省電站BOS成本，系統(tǒng)端客戶有提升組件功率的需求，可接受一定程度的組件尺寸變大，因此存在做大硅片與做多硅片兩條路線，從156.75mm到158.75mm的微調(diào)因變動(dòng)較小受到的阻力很小;由72片到78片的變化組件功率提升更高從而節(jié)省了更多的安裝成本，但在電站設(shè)計(jì)中也發(fā)現(xiàn)在相同功率提升時(shí)，大硅片帶來的高電流相比增加電池片片數(shù)帶來的高電壓，在逆變器兼容的條件下可在支架、地樁和電纜上帶來更高的節(jié)省。因此確定把單晶硅片進(jìn)一步做大是在系統(tǒng)端有價(jià)值并為客戶廣泛認(rèn)可的。
再具體考察系統(tǒng)端的兼容性，采用M6硅片的72片電池(全電池)雙面組件重量已接近30kg，基本達(dá)到了2人便捷安裝的極限;電流方面雙面組件在背面發(fā)電增益15%的情況下峰值工作電流達(dá)到11.92A (1000W/m2，25°C)，考慮一些地區(qū)的正午的輻照值會(huì)高于1000W/m2需一定余量，M6硅片也使組件工作電流達(dá)到了剛剛為雙面組件把組串電流升級(jí)到12.5A~13A的組串式逆變器的極限，集中和集散式逆變器也同樣兼容。對采用固定支架的地面電站同容量具體分析表明：采用M6硅片相對M2硅片可節(jié)省約6分/Wp的電站BOS成本，這是組件制成后可以直接獲得的價(jià)值。
系統(tǒng)端的價(jià)值使組件廠有了制造該產(chǎn)品的動(dòng)機(jī)，率先制造的企業(yè)會(huì)獲得產(chǎn)品優(yōu)勢乃至獲得一定溢價(jià)，組件端設(shè)備的相對低成本使得流水線與工裝夾具改造的阻力較小。在組件成本方面，一方面邊框、玻璃、接線盒電纜、硅膠、包材等物料的成本增加低于組件功率的提升值，使得每Wp的BOS成本節(jié)省近2分錢，另一方面組件功率的提升攤薄了每W的制造成本，節(jié)省半分錢以上。因此，在組件制造過程中的電池碎片率沒有明顯提高的前提下，組件端采用M6硅片可獲得約2.5分/Wp的成本降低。
電池制造環(huán)節(jié)是投資最重的環(huán)節(jié)，在組件端的需求下，設(shè)備的兼容性對于大硅片的應(yīng)用仍非常重要。電池環(huán)節(jié)利用大硅片的關(guān)鍵制約因在于擴(kuò)散、退火、PECVD等過程的管式爐直徑，略有一定倒角的M6硅片能夠兼容近幾年的設(shè)備，僅工裝夾具的改造成本很有限。電池片功率增加帶來的生產(chǎn)效率提升理論上可帶來2.5分/Wp以上的成本降低，但前提是保持相當(dāng)?shù)乃槠省⒘悸始肮璩杀?硅片厚度)。從目前率先量產(chǎn)M6電池廠家的數(shù)據(jù)來看，基本可以確認(rèn)在M6硅片上可以保持和之前M2硅片相當(dāng)?shù)男?、碎片率和良率水平，因此M6硅片在電池制造端也很好地平衡了各種綜合因素，可以說在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)是電池制造允許的上限。
單晶長晶和切片端對M6是完全兼容的，硅片端推M6的原因就是面對電池組件端紛繁的硅片尺寸需求，希望一步到位再次統(tǒng)一規(guī)格(類似此前統(tǒng)一到M2)，為整個(gè)行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，減少不必要的成本浪費(fèi)。
3. M6推廣成功的原因
根據(jù)以上分析，M6對于產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)有很好的兼容性并可為各環(huán)節(jié)帶來價(jià)值。在地利、人和、天時(shí)的支持下預(yù)期將取得大規(guī)模推廣的成功，形成對M2及M2+的替代效應(yīng)。
地利：即對現(xiàn)有制造環(huán)節(jié)的兼容性，從硅片到系統(tǒng)對于較新的產(chǎn)線均沒有明顯的制約，對老產(chǎn)線的不兼容也與新產(chǎn)能淘汰老產(chǎn)能的趨勢相符合。相對較大的改造發(fā)生在投資較低的組件端，電池端尤其在核心鍍膜設(shè)備上的兼容性非常重要，否則如該設(shè)備需要重新開發(fā)設(shè)計(jì)就會(huì)大大延緩采用M6的電池組件推出的時(shí)機(jī)。
人和：M6規(guī)格可以為電站、組件、電池、硅片各環(huán)節(jié)均帶來價(jià)值，因此易于受到各方面的支持，此外隆基在業(yè)內(nèi)廣泛的合作網(wǎng)絡(luò)與推廣能力更起到了推波助瀾的作用。
天時(shí)：此次尺寸變動(dòng)主要原因是在強(qiáng)烈的市場競爭壓力下，組件企業(yè)在2018年下半年紛紛嘗試各種不同的硅片尺寸，如157.4mm、157.8mm、158.75mm、161.7mm及166mm，設(shè)備廠、輔材廠、電站設(shè)計(jì)單位與投資者均希望有一個(gè)統(tǒng)一的尺寸規(guī)格以減少產(chǎn)品種類、提高設(shè)計(jì)兼容性，M6單晶硅片的推出順應(yīng)這一需求;另外在2019年新增了大量的單晶PERC電池產(chǎn)能，M6的推出及其生產(chǎn)兼容性使這些新增產(chǎn)能都考慮到兼容M6乃至直接上馬M6。因此，M6規(guī)格的推出時(shí)機(jī)是非常合適的。
4. M12的制約因素
組件尺寸與重量：
M12硅片(邊距210mm方片)相對于M6面積大幅增加了60.8%(比M2面積大80.5%)，原有的72片電池版型必然是下游無法安裝應(yīng)用的，于是有了與原72片M6相對應(yīng)的60片M12，其有效面積(組件中的電池面積)仍增大了34%，組件重量將達(dá)到40kg左右，兩個(gè)人的搬運(yùn)安裝存在困難。這樣尺寸和重量的組件安裝在跟蹤支架上后，兩者面對較強(qiáng)風(fēng)載可能存在可靠性風(fēng)險(xiǎn)，持續(xù)風(fēng)載作用下也容易出現(xiàn)隱裂。可以參考的是此前有企業(yè)推出過96片M2的組件，因尺寸大并未有客戶接受，而M12的組件比該產(chǎn)品有效面積還大了12.7%。此外對于部分情況下需要單人搬運(yùn)組件的居民屋頂，60片M6的組件也已到達(dá)舒適重量的極限，M12做40片或其他片數(shù)也并不產(chǎn)生客戶價(jià)值。
逆變器：采用M6的組件電流可估算M12組件的工作電流可達(dá)19A以上，遠(yuǎn)超目前逆變器的組串電流，如果更改設(shè)計(jì)2路合為1路使用，則又會(huì)有一定浪費(fèi)顯著抬高逆變器成本。
從以上兩點(diǎn)可以看出M12在下游系統(tǒng)端并不產(chǎn)生價(jià)值，客戶沒有理由接受如此大的變動(dòng)。
電池、組件的制造端：
最核心的是電池生產(chǎn)線完全不兼容，現(xiàn)有大量的PERC電池產(chǎn)線運(yùn)行后將不可能改造為M12。電池制造各環(huán)各節(jié)均需要為M12開發(fā)設(shè)備，所開發(fā)的設(shè)備能否優(yōu)化到現(xiàn)有的制造通量也存在很大不確定性(如鍍膜環(huán)節(jié))。另外電池、組件生產(chǎn)過程中的碎片、良率、機(jī)載性能等方面均存在著很大不確定性。
玻璃：
通常的光伏玻璃窯爐可生產(chǎn)2.2~2.4米寬的玻璃，之后一切為二?？紤]一定生產(chǎn)上的裁切余量，光伏組件用的玻璃寬度通常不超過1100mm以避免增加玻璃供應(yīng)上的難度，個(gè)別小眾產(chǎn)品玻璃寬度也不超過1200mm。60片M12組件的寬度達(dá)到1.3m，因此使用常規(guī)產(chǎn)線生產(chǎn)將導(dǎo)致玻璃成本大幅增長。
采用M6硅片的組件基本沿用了原有的邊框設(shè)計(jì)僅略增加B面厚度，硅片厚度可保持與現(xiàn)有M2相同。尺寸再增加30%很可能需要在背部增加加強(qiáng)桿導(dǎo)致與雙面電池的兼容困難，而面積比M6增大60.8%的M12硅片為了保障電池、組件的制造良率與無隱裂率其厚度勢必?zé)o法達(dá)到目前的170/180mm，接下來M6隨著規(guī)模制造的更加成熟厚度有進(jìn)一步降低的趨勢，而M12尚無電池量產(chǎn)的時(shí)間表其薄片化也將更為困難。組件端潛在的驅(qū)動(dòng)力是片數(shù)減少降低了片間隙的面積占比，但隨著各種無間隙技術(shù)的應(yīng)用這一點(diǎn)點(diǎn)價(jià)值也將消失。
綜合而言，在M12的應(yīng)用上欠缺驅(qū)動(dòng)力：系統(tǒng)端和組件端沒有看到價(jià)值而有很大變動(dòng)和不兼容;電池端是唯一可能因應(yīng)用M12而帶來一定價(jià)值的環(huán)節(jié)，但設(shè)備的性能、制造碎片率與硅片厚度的不明朗均使得該價(jià)值的具體數(shù)額有很大不確定性，電池制造商僅可能在未來新上的產(chǎn)能上少量試水。對于M12所期待的顛覆性電池技術(shù)HJT，實(shí)際上由于異質(zhì)結(jié)昂貴的制造設(shè)備均為平板式鍍膜設(shè)備，硅片的增大就會(huì)導(dǎo)致平鋪的數(shù)量降低，并不存在明顯的通量價(jià)值。
大致的對比就可以看出半導(dǎo)體與光伏行業(yè)的不同。半導(dǎo)體加工環(huán)節(jié)利用大硅片并不會(huì)影響輸送給封裝環(huán)節(jié)的制成品的形態(tài)，只是顯著增加了芯片數(shù)量從而獲得了更多的利潤。半導(dǎo)體加工環(huán)節(jié)的高產(chǎn)值使得利用12寸大硅片后獲得的價(jià)值遠(yuǎn)高于光伏的電池環(huán)節(jié)，所以半導(dǎo)體行業(yè)有足夠的驅(qū)動(dòng)力去要求更大的硅片及開發(fā)與12寸硅片匹配的制造體系。
5. 總結(jié)
光伏行業(yè)是一個(gè)競爭激烈的低利潤行業(yè)，電池組件制造上獲得的利潤并不支撐大的改變，166mm邊距的M6單晶硅片因其與現(xiàn)有制造與應(yīng)用環(huán)節(jié)的高度兼容性以及能夠?yàn)楦鳝h(huán)節(jié)均帶來易兌現(xiàn)的價(jià)值才會(huì)在這波硅片尺寸變革的關(guān)口脫穎而出，預(yù)計(jì)將快速成為主流。規(guī)格的再次統(tǒng)一也是材料供應(yīng)商與電站系統(tǒng)端所樂見的，更大尺寸的硅片因缺乏兼容性與明顯價(jià)值并不是值得考慮的方向。所以說在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，166硅片是光伏全產(chǎn)業(yè)鏈的最優(yōu)選擇。
