光伏人的面孔比往年严肃。2024年,中国光伏产业遭遇前所未有的挑战。
仅从价格端来看,2024年上半年,我国多晶硅、硅片、电池和组件价格分别同比下跌40%、48%、36%和15%,均创历史新低,且击穿企业成本线,导致行业整体亏损。
协鑫科技为代表的中国光伏行业又要闯关。在协鑫科技联席CEO兰天石看来,行业会有一些比较艰难的时刻,这个时候就需要所有企业齐心协力,共同实现光伏的价值回归。
要实现光伏产业的价值回归,一方面要让光伏产品更加绿色,用更低能耗生产更优质产品;另一方面,企业在这个时刻更需要持续研发投入,通过创新变得优秀和卓越。
又一个寒冬,协鑫科技为代表的中国光伏行业又要闯关。
日前,中国光伏行业协会名誉理事长王勃华用了一连串数据形容这场“最严峻的挑战”后总结道,行业波动造成的亏损规模远超以往3次行业波动。
今年光伏行业各环节价格相比2023年高点下降幅度在60%~80%。2006年成立,协鑫科技经历了中国光伏行业的起起落落。
协鑫科技联席CEO兰天石看来,光伏行业要想度过寒冬,产业内部就要告别低价竞争,“光伏产品的生命周期可能长达30年甚至40年,如果只是靠拼低价,长期下去不仅失去产业希望,更失去核心竞争力”。
中国光伏产业不能再以低于成本价的方式进行恶性竞争,要通过供给侧的“自律”使价值回归。
对于企业来讲,价值回归的关键就是高质低本,后者则依赖于极高的技术壁垒。
降本增效仍然是光伏行业的第一性原理,协鑫科技要依靠FBR颗粒硅技术跨越周期。
2017年,协鑫科技收购SunEdison公司,推进CCz、FBR核心工艺在国内落地。2021年进入规模化量产,再到颗粒硅量产后的2年半时间内,颗粒硅产能由1万吨跨越至目前的42万吨,并在出货上实现了行业头部客户100%全覆盖。根据协鑫科技披露的数据,今年二季度硅料售价约3.5万元/吨,三季度约3.3万元/吨,市场还在下跌。协鑫科技的颗粒硅现金成本是3.318万元/吨。颗粒硅从产量、成本、品质三个重要维度均取得难以实现的出色成绩。
兰天石认为颗粒硅的诞生本身就非常幸运,作为第二代半导体,最根本的属性是更加绿色。因为更加绿色,就意味着颗粒硅会用更低的能源,生产成本天然就会更低一截,“在过去的十年,我们一直孜孜不倦在无人区里面去做颗粒硅商业化应用,去做品质提升以及扩产”。
这是一个漫长的“煎熬”过程,协鑫科技投入研发上百亿元、耗时10多年“熬”出来的新技术。即便颗粒硅技术独步行业,但它并非进入完美状态。毕竟现在的硅料价格之下,协鑫科技仍然在亏损现金流。
兰天石表示,颗粒硅的技术改善主要分为两个方向,第一个方向是使品质进一步提升。他说:“过去的三年,我们不断自我加压,倒逼自己沿着一条路上不断迭代,一次迭代以后再一次迭代。第二个方向是进一步降低能耗,让电耗、水耗、蒸汽单耗能够更低,这些需要设备投入、流程改变和工艺优化升级。
这两点方向回到颗粒硅技术的第一性原理——FBR硅烷流化床法颗粒硅产品由硅烷气SiH4裂解所得,而硅烷气活跃的化学特性使其理论上具备“不需要过度催化的情况下就能获得更高纯的硅单质”的特性,反映在生产上就是“更低的还原温度就能获得杂质更少的高纯多晶硅料”。
与此同时,随着我们不断地大胆“试错”,协鑫科技颗粒硅产品品质的指标也在迅速破圈并提升。
截至2024年上半年,颗粒硅全面实现5元素总金属杂质含量低于1ppbw,5元素总金属杂质含量≤0.5ppbw产品整体比例提升至95%,优于市场N型致密复投料的质量标准;除此,颗粒硅18元素总金属杂质的产品比例由2023年Q4的43.0%提升至2024年6月的69.5%,提升比例近62%。颗粒硅在浊度方面持续优化,<120NTU的产品比例已接近95%(不考虑正在爬坡的新基地)。100NTU以下的颗粒硅产品比例已经高达70%。
兰天石认为,颗粒硅纯度提升是品质的关键之关键。毕竟,整个光伏行业都在类半导体化,因为它的转化效率越来越高。如果在中间一个环节带入杂质,可能最终伤害电池效率的良率。
他做了一个比喻,可以把每一段过程想象为长江的入海口。若长江的每一条河道都带有杂质,可能会对长江入海口的水质造成影响,“光伏行业同理。”
某种程度上讲,颗粒硅的物理状态和奶粉差不多,颗粒硅的制造环境洁净度也在向奶粉厂对标,“奶粉厂是一个静态百级动态千级区的概念,我们的环境基本上是万级区,大家从头到尾都要穿洁净服作业。”
颗粒硅的大小非常均匀,直径在一毫米到两毫米直径,它的连续生产性能非常好,能做到连续化的生产。在兰天石看来,这一连续化生产也是颗粒硅的难点,从头到尾在杂质的控制方面做到非常精细。
在项目建设方面,兰天石介绍,我们通过模块化的设计,将每一个10万吨级项目细分成一个个2万吨的模块,“有点像小孩子玩的乐高游戏,每一个乐高颗粒都是标准件,把不同的颗粒组合到一起,就可以拼出一个很好的玩具,比如一艘巨轮,一幢高楼。我们现在很多的工艺条件都是在模块化中定型,到工厂建设场地后就能够快速组装,然后进行焊接,最后进行调试,这也为我们未来出海打下了坚实基础。”
颗粒硅工艺的思考是一个系统工程,每一段的“连续化生产”都有特定的技术支撑,兰天石不可避免地谈到了颗粒硅技术的知识产权保护,“具备完整的知识产权,这个是最核心的点”。
知识产权保护,协鑫集团有过前车之鉴,过去GCL改良西门子法成功后,没有及时构筑与之匹配的护城河,导致硅料行业通过技术模仿完全照搬了这一技术。他强调,如果是用侵害知识产权的方式去竞争,光伏产业也会反受其害。
“光伏要走向全球,要把蛋糕做大,最终一定会走到知识产权保护这条路。如果技术门槛很低,知识产权完全不尊重,这个产业能做到多好?”他反问。
当光伏产业有了知识产权保护,行业长期的成本下降就不只是成本端,而是效率端——每瓦成本不变,但效率提升30%,这就是协鑫科技始终坚持科技创新的魅力所在。某种程度来讲,在行业越来越重视知识产权保护后,兰天石坚信先进的技术不会只存在于一家企业,颗粒硅并不只属于协鑫科技。
另一方面,颗粒硅技术投入是“十年磨一剑”,本身就是协鑫科技付出了巨大的沉没成本,“我们一直在做专业化,不是每一个企业都愿意持续投入。就像现在火热的钙钛矿,协鑫科技在2016年就开始做了,研发投入需要战略耐心和定力。”
兰天石表示,我们董事长朱共山不是用KPI去要求科学家。他说:“协鑫科技的投研比赛一直是稳定输出,比如我们研发费用15个亿,可能明年我们即使亏损,我们还会投15个亿。”企业亏损了就去砍费用是最容易做的事,但朱共山认为这是在饮鸩止渴、杀鸡取卵。
兰天石说:“协鑫科技包括协鑫集团的定位就是“科技协鑫、数字协鑫和绿色协鑫”。你可能会有一些比较艰难的时刻,或者说没有那么高光的时刻。但是如果你的研发持续在走,你还会有下一个发亮的可能,我们始终认为创新才会让你变得优秀和卓越。”
颗粒硅之外的另一个领域钙钛矿,协鑫科技逐步进入丰收期。
2021年,协鑫科技子公司协鑫光电建成1m×2m的全球最大尺寸钙钛矿100MW级量产线,率先在行业中将钙钛矿组件尺寸从平方厘米级跃迁至平方米级。当前,该面积组件单结光电转换效率已达19.04%,在效率及面积上均处于行业领先地位。2023年12月,协鑫光电举行全球首个GW级大规格钙钛矿奠基仪式,生产1.2m×2.4m大尺寸组件,标志着协鑫引领全球钙钛矿电池正式步入GW级时代。
从未来全球市场的竞争格局看,“碳壁垒”成海外市场提升本地产品竞争力的重要政策手段。兰天石认为,从长远来看,绿色区块链和推动碳足迹的可视化与可追溯性是中国光伏企业需要考虑的事。
兰天石提到一个碳链的概念,像今天的咖啡,咖啡豆在哪里种?花了多少碳?未来都是通过碳链清晰告诉咖啡的碳值。
“我们现在做的是让未来全球客户知道我们光伏产品的碳链是多少,是一个非常目视化的指标,也是可追溯的。”他说,碳链的档案会一直跟随,就像食品成分表一样,变成一个标准品。
他认为,未来一定是一个标注碳值的绿色能源时代。
中国光伏产业链各环节企业也在不断完善碳足迹认证体系,而作为低碳足迹始端多晶硅原材料的颗粒硅产品,为光伏组件开辟新的竞争赛道提供了新的工艺路线。2024年8月,协鑫科技乐山基地颗粒硅再次取得法国环境与能源控制署碳足迹认证,每千克颗粒硅的碳排放仅为24.913千克二氧化碳当量。这一数值较2021年徐州基地颗粒硅37.000千克二氧化碳当量的碳足迹数值,大幅降低了33%,再次刷新全球行业纪录。