迎接光伏发电平价上网浪潮，探索光伏玻璃升级方向-李茂刚

李 茂 刚2 0 2 0 年 9 月 1 9 日 平 价 上 网 时 代 的 到 来1 超 高 功 率 组 件 变 革 中 光 伏 玻 璃 的 作 为2 双 玻 组 件 及 玻 璃 材 料 的 选 择33 组 件 结 构 强 度 性 能 指 标 探 讨4CONTENTS目录 超 轻 双 玻 组 件5 01 平 价 上 网 时 代 的 到 来 峰 值 成 本 0 .6 4 0 .7 4 0 .4 7 0 .8 2 1 .4 6 1 .0 5 3 .5 0 0 .5 9 0 .7 72 0 1 9 年 成 本 0 .1 5 0 .3 0 0 .4 2 0 .4 1 0 .7 8 0 .6 7 0 .3 0 0 .4 9 0 .7 72 0 5 0 年 成 本 0 .7 7 0 .4 6 0 .4 1 0 .2 6 0 .3 7 0 .6 1 0 .1 8 0 .4 3 0 .7 0煤 电 天 然 气 水 电 陆 上 风 电 海 上 风 电 生 物 质 太 阳 能 光伏 地 热 核 电3 .5 00 .1 5 0 .3 0 0 .3 00 .7 7 0 .4 6 0 .1 80 .0 00 .5 01 .0 01 .5 02 .0 02 .5 03 .0 03 .5 0 4 .0 0 不 同 发 电 类 型 成 本 统 计 （ 单 位 ： 元 /千 瓦 时 ） 峰 值 成 本 2 0 1 9 年 成 本 2 0 5 0 年 成 本标杆 光 伏 度 电 成 本 随 着 光 伏 产 品 规 模 扩 大 ， 组 件 及 电 站 成 本 的 降 低 ， 光 伏 度 电 成 本 在 过 去 1 0 年 之 间下 降 8 0 %， 光 伏 平 价 上 网 越 来 越 近 ， 未 来 成 本 会 更 低 ， 有 望 取 代 传 统 煤 炭 /燃 气 发 电 。未来20年 10年前 • 光 伏 发 电 价 格 2-3元 /度 • 光 伏 发 电 价 格 0.08-0.12元 /度 现 今 • 光 伏 发 电 价 格 0.15-0.3元 /度 20年前 • 光 伏 发 电 价 格 3-4元 /度 全 球 电 力 生 产 结 构 全 球 电 力 生 产 结 构 （ 2011年 -2019年 ）能 源 分 类 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年全 球 总 发 电 量 （ GW） 22126 22668 23322 23816 24176 24957 25677 26615 27005非 再 生 能 源 发 电 化 石 燃 料 （ %） 79.7 78.3 77.9 77.2 76.3 75.5 73.5 73.8 72.7核 能 （ %）再 生 能 源 发 电 水 力 发 电 （ %） 15.3 16.5 16.4 16.6 16.6 16.6 16.4 15.8 15.9风 电 （ %） 5 5.2 2.9 3.1 3.6 4 5.6 5.5 5.9生 物 质 发 电 （ %） 5 5.2 1.8 1.8 2 2 2.2 2.2 2.2光 伏 发 电 （ %） 0.7 0.9 1.2 1.5 1.9 2.4 2.8地 热 发 电 （ %） 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4聚 热 发 电 （ %）海 洋 能 发 电 （ %）合 计 （ %） 20.3 21.7 22.1 22.8 23.7 24.5 26.5 26.2 27.3 全 球 电 力 结 构 中 ， 可 再 生 能 源 占 比 逐 年 递 增 ， 其 中 的 光 伏 发 电 比 例 逐 年 递 增 ， 但 其 绝 对 值 到 2 0 1 9 年 仅 占 2 .8 %， 平价 上 网 是 光 伏 发 展 质 的 转 变 ， 光 伏 发 电 将 从 前 十 年 的 小 众 电 力 演 变 成 为 未 来 的 主 流 电 力 ， 光 伏 市 场 增 长 空 间 巨 大 。 平 价 上 网 导 致 光 伏 产 能 扩 张u 硅 片 6 4 .8 0 9 1 .7 0 1 0 7 .1 0 1 3 4 .6 0 7 5 .0 0 05 01 0 01 5 0 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 2 0 2 0 Q12 0 1 6 -2 0 2 0 Q1 硅 片 产 能 发 展 状 况 （ 单 位 ： GW） 5 1 7 2 8 5 1 0 8 .6 5 905 01 0 01 5 0 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 2 0 2 0 Q12 0 1 6 -2 0 2 0 Q1 电 池 片 产 能 发 展 状 况 （ 单 位 ：GW） u 电 池 片 u组 件 5 3 .7 7 5 .4 8 4 .3 9 8 .6 5 3 .305 01 0 01 5 0 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 2 0 2 0 Q12 0 1 6 -2 0 2 0 Q1 组 件 产 能 发 展 状 况 （ 单 位 ： GW）1 0 7 .7 % 1 1 2 .9 % 8 3 .6 %ü 硅 片 大 尺 寸 化 愈 演 愈 烈 ： 1 5 6 .7 5 1 5 8 .7 5 1 6 1 .7 1 6 6 1 8 2 2 1 0 ；ü 组 件 功 率 不 断 攀 升 ： 5 0 0 W 6 0 0 W 8 0 0 W；ü 双 面 组 件 需 求 增 加 。 光 伏 行 业 发 展 对 光 伏 玻 璃 的 要 求 由 于 双 玻 组 件 寿 命 较 单 玻 组 件 长 5 ～ 1 0 年 ， 因 此 通 过 延 长 光 伏 电 站 寿 命 ， 争 取 更 好 投 资 回 报 的 追 求 ， 使 得 单双 玻 的 比 例 发 生 变 化 ， 双 玻 组 件 的 需 求 量 越 来 越 大 。 另 一 方 面 大 尺 寸 电 池 片 的 推 广 ， 促 使 高 功 率 组 件 规 格 越 来 越 大 ， 对 应 配 套 的 玻 璃 尺 寸 也 越 来 越 大 。 光 伏 行 业 的 发 展 使 得 与 之 配 套 的 玻 璃 呈 现 如 下 特 点 ：u 单 双 玻 比 例 变 化u 玻 璃 大 规 格 化 趋 势 u 单 双 玻 比 例 变 化 2 % 1 0 % 2 0 % 3 0 % 4 0 % 4 8 % 6 0 %9 8 % 9 0 % 8 0 % 7 0 % 6 0 % 5 2 % 4 0 %6 5 0 7 0 0 8 1 0 9 8 0 1 1 4 0 1 3 8 0 1 7 7 0 02 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 01 2 0 01 4 0 01 6 0 0 1 8 0 02 0 0 0 0 %2 0 %4 0 %6 0 % 8 0 %1 0 0 % 2 0 1 7 年 2 0 1 8 年 2 0 1 9 年 2 0 2 0 年 2 0 2 1 年 2 0 2 3 年 2 0 2 5 年 单 玻 /双 玻 组 件 市 场 占 有 率 及 玻 璃 需 求 量 双 玻 组 件 单 玻 组 件 玻 璃 需 求 量 （ 万 吨 ） ü 双 玻 组 件 市 场 占 有 率 逐 年 递 增 ；ü 预 计 2 0 2 5 年 双 玻 市 场 占 有 率 将超 过 单 玻 。ü 玻 璃 需 求 量 增 加 。 不 同 尺 寸 电 池 片 产 能 预 测 ü 1 6 6 mm以 下 电 池 片 占 比 逐 渐 下 降 ， 预 计至 2 0 2 4 年 退 出 市 场 ；ü 1 6 6 mm电 池 片 占 比 稳 中 有 降 ；ü 1 8 Xmm和 2 1 0 mm电 池 片 占 比 逐 年 上 升 ； 时间 ~2017年 2018年 2019年 2020年组件功率（W） 200 250 350 400 500W以上 600W以上电池片尺寸 125mm电池片 156mm/157mm电池片 158mm电池片 166mm电池片 18Xmm/210mm电池片玻璃宽度（mm） 802 985 986 990 1117 1297u玻 璃 大 规 格 化 趋 势随 着 组 件 功 率 增 加 ， 组 件 用 光 伏 玻 璃 的 尺 寸 也 越 来 越 大 。需 要 高 度 关 注 的 一 个 问 题 是 ： 对 应 于 不 同 尺 寸 电 池 片 光 伏 玻 璃 的 宽 度 不 同 ， 大 规 格 高 功 率 组 件 所 需 1 .1 m以 上 宽 度 光 伏 玻 璃 产 能 在 未 来 2 ～ 3 年 将 成 为 光 伏 稀 缺 材 料 。 小 结1 、 光 伏 玻 璃 将 成 为 未 来 1 -3 年 光 伏 行 业 发 展 的 瓶 颈 ， 特 别 受 制 于 大 规 格 尺 寸 玻 璃 的 产 能 的 增 长 ；2 、 当 下 光 伏 玻 璃 发 展 现 象 ：央 企 、 国 企 发 展 受 限 ， 其 它 所 有 制 企 业 呈 现 “群 体 抢 跑 ”现 象 ， 发 令 枪 未 响 ， 包 括 几 多 著 名 运 动 员 已冲 进 跑 道 。 如 果 此 现 象 不 改 变 ， 市 场 殷 切 需 求 将 迫 使 中 国 以 外 的 地 区 新 建 光 伏 玻 璃 产 能 的 势 头 加 剧 。3 、 光 伏 行 业 发 展 如 同 自 然 生 态 一 般 ， 企 业 优 胜 劣 汰 ， 技 术 优 胜 劣 汰 ， 产 品 优 胜 劣 汰 ， 随 着 不 满 足行 业 发 展 的 老 产 品 的 淘 汰 ， 产 能 将 随 之 消 减 。4 、 光 伏 行 业 “ 毁 灭 性 创 新 ” 现 象 也 将 在 光 伏 玻 璃 领 域 发 生 ， 也 许 “ 大 禹 治 水 ” 的 办 法 是 我 们 先 人为 光 伏 玻 璃 发 展 指 明 的 一 条 出 路 。 02 超 高 功 率 组 件 变 革 中 光 伏 玻 璃 的 作 为 玻 璃 在 组 件 CTM提 升 技 术 中 的 作 用 ----光 学玻 璃 本 体 添 加 抗 紫 外 功 能玻 璃 本 体 控 制 含 铁 量 背 板 镀 釉 增 加 背 面 反 射镀 减 反 射 膜 （ 单 层 膜 、 双 层 膜 ） 光 学正 面（减反增透） （增 反）背 面 双 层 膜 玻 璃 光 学 原 理 双 层 膜 微 观 结 构 图n0 =1 ng=1 .5 2 n1 =1 .2 9 n2 =1 .4 4 老 化 后 表 面 形 貌双 层 膜 耐 候 性 能 好 ü 双 层 膜 玻 璃 可 明 显 提 高 红 外 部 分 光 线 的 透 射率 ， 整 体 透 光 率 增 加 2 .6 %左 右 (相 对 原 片 )；ü 组 件 功 率 可 提 升 1 .3 W左 右 （ 相 对 单 层 膜 ） ；ü 玻 璃 板 面 颜 色 淡 ， 外 观 缺 陷 不 明 显 ；ü 耐 候 性 好02 04 06 08 01 0 09 09 19 29 39 49 5 3 0 0 3 8 0 4 2 0 4 6 0 5 0 0 5 4 0 5 8 0 6 2 0 6 6 0 7 0 0 7 4 0 7 8 0 8 2 0 8 6 0 9 0 0 9 4 0 9 8 0 1 0 2 0 1 0 6 0 1 1 0 0 EQE /%透光率/% 波 长 /nm 玻 璃 透 光 率 VS 电 池 片 EQE 单 层 膜 双 层 膜 电 池 片 EQE紫外 可 见 光 红外 双 层 膜 玻 璃 背 板 镀 釉 玻 璃ü 镀 釉 玻 璃 反 射 率 高 达 8 0 %， 电 池 片 间 隙 区 域 的 光 反 射 回 电 池 片 ， 提 升 组 件 功 率 2 %左 右 ； ü 通 过 丝 网 印 刷 进 行 镀 釉 ， 容 易 量 产 ， 且 耐 候 性 好 。普 通 玻 璃 镀 釉 玻 璃 03 双 玻 组 件 及 玻 璃 材 料 的 选 择 寿 命 长 ， 质 保 3 0 年 抗 PID抗 蜗 牛 纹 防 火 等 级 A级 双 玻 组 件 及 轻 量 化 耐 候 性 好PET背 板 开 裂PET背 板 黄 变 双 玻 优 点 风 载 2 4 0 0 Pa， 雪 载 5 4 0 0 Pa适 用 性 广 双 玻 组 件 及 轻 量 化 双 玻 优 点 双 面 发 电 ， 功 率 高 正 面 玻 璃封 装 层电 池 串封 装 层背 面 玻 璃 双 玻 缺 点 ----组 件 重组 件 重 量 （ Kg） 2 1 .5 2 5 .4 2 6 .8 2 9 .4 3 2 .4玻 璃 重 量 （ Kg） 1 6 .4 1 9 .4 2 0 .4 2 2 .4 2 4 .72 .5 3 .5 4 4 .5 51 52 02 53 03 5重量（Kg） 世 代 数2 .0 mm双 玻 组 件 重 量 和 世 代 数 关 系 图组 件 重 量 （ Kg） 玻 璃 重 量 （ Kg） 2 .5 mm双 玻2 .0 mm双 玻1 .8 mm双 玻 ？1 .6 mm双 玻 ？轻 量 化 方 向随 着 组 件 尺 寸 增 加 ， 组 件 越 来 越 重 。 目 前 已 实 现 2 .5 mm到 2 .0 mm的 转 化 ， 未 来 实 现 1 .8 mm/1 .6 mm双 玻 也 存 在 可 能 。双 玻 组 件 重 量 趋 势双 玻 组 件 结 构双 玻 组 件 及 轻 量 化 正 面 玻 璃不 同 类 型 玻 璃 透 光 率 对 比 （ 2 mm原 片 玻 璃 ）压 延 玻 璃 浮 法 玻 璃高（平均约91.6%） 低（ 平 均 约 8 8 %） 压 延 玻 璃 普 通 超 白 压 延玻 璃超 白 金 刚 玻 璃 因正面玻璃对组件功率影响大，正面玻璃选择的重要指标是透光率， 超 白 金 刚 玻 璃 金刚玻璃与普通压花玻璃的异同点玻璃类型 原料 压辊 外观普通压花玻璃 均为超白压延玻璃 花纹辊生产（花纹目数主要有25目、32目、36目、42目等） 绒面+压花面金刚玻璃 将花纹辊替换为镜面辊 绒面+镜面正 面 玻 璃 超 白 金 刚 玻 璃 ------透 光 率 金刚玻璃透光率比普通压花玻璃提升约0 .3 %~0 .4 %。 玻璃类型 落球冲击实验原片 半钢化2mm厚度普通超白压花玻璃 227g钢球，300mm高度破 可确保227g钢球，1000mm高度不破2mm厚度超白金刚玻璃 227g钢球，5000mm高度破 可确保535g钢球，1000mm高度不破 超 白 金 刚 玻 璃 -----抗 冲 击 性 能 金刚玻璃强度明显优于普通压花玻璃。 正 面 玻 璃 TEXT TEXT透 光 率 机 械 性 能 砂 资 源 产 线 限 制性 价 比背 板 玻 璃 选 择 要 素 ：背 板 玻 璃 的 选 择 ü 玻 璃 透 光 率 不 同 类 型 玻 璃 透 光 率 对 比 （ 2 mm玻 璃 ）压 延 玻 璃 浮 法 玻 璃原 片 镀 膜普 通 超 白 （ 原 片 ） 超 白 金 刚 （ 原 片 ）平均约91.6% 平均约91.9% 平 均 约 8 8 % 平 均 约 9 0 .6 3 %单面发电组件：背面玻璃透光率对组件功率无影响；双面发电组件：组件户外使用时，背面发电贡献实际5%左右，背面玻璃透光率对组件功率影响较小；TEXT TEXT透 光 率 机 械 性 能 砂 资 源 产 线 控 制性 价 比背 面 玻 璃 ü 玻 璃 机 械 性 能 ----抗 冲 击 强 度 压 延 玻 璃 （ m m ） 650 875 1358浮 法 玻 璃 （ m m ） 1253 1747 17871.6m m 2.0m m 2.5m m0300600900120015001800破碎高度（mm） 不 同 厚 度 的 玻 璃 抗 冲 击 时 的 破 碎 高 度TEXT TEXT透 光 率 机 械 性 能 砂 资 源 产 线 限 制性 价 比背 面 玻 璃 ü 短 缺 的 低 铁 石 英 砂 资 源 超 白 压 延 玻 璃 ： 超 白 压 延 玻 璃 成 分 中 铁 含 量 一 般 控 制 在 150ppm （ 国 标 ） 内 ， 对 矿 物 原 料 有 很 高 的 要 求 ，近 些 年 国 内 低 铁 砂 资 源 越 来 越 少 ， 未 来 难 满 足 扩 大 市 场 的 要 求 。 低 铁 石 英 砂 的 供 给 是 光 伏 玻 璃 发 展 的 瓶 颈 ，当 前 光 伏 玻 璃 用 石 英 砂 含 铁 量 标 准 已 由 十 年 前 的 80ppm 退 让 到 140ppm ， 光 伏 玻 璃 的 含 铁 量 也 从 十 年 前 的 ＜100ppm 增 加 到 当 下 的 150ppm 。 因 此 ， 一 方 面 扩 大 低 铁 石 英 砂 资 源 的 勘 探 开 发 利 用 工 作 十 分 急 迫 ， 另 方 面 充 分 利 用 好 现 有 低 铁 石 英 资 源更 具 现 实 ， 如 200目 石 英 砂 的 应 用 ， 可 将 15～ 20%的 尾 砂 转 化 为 合 格 砂 （ 更 易 熔 ） 。 浮 法 玻 璃 ： 浮 法 玻 璃 中 铁 含 量 一 般 控 制 在 约 1000ppm 内 ， 易 成 型 、 生 产 效 率 高 ， 生 产 厂 家 多 ， 包 括 信 义 、台 玻 、 南 玻 、 旗 滨 等 企 业 玻 璃 ， 相 比 超 白 压 延 玻 璃 而 言 ， 浮 法 玻 璃 具 有 原 料 来 源 丰 富 ， 成 本 低 ， 加 工 成 品 率高 等 优 点 。 目 前 浮 法 玻 璃 比 超 白 压 延 玻 璃 售 价 低 4.5元 /㎡ （ 2.0m m 厚 度 ） 。 TEXT TEXT透 光 率 机 械 性 能 砂 资 源 产 线 控 制性 价 比背 面 玻 璃 ü 产 线 限 制 TEXT TEXT透 光 率 机 械 性 能 砂 资 源 产 线 限 制性 价 比玻 璃 类 型 外 观 打 孔 丝 网 印 刷普 通 超 白 压 延 玻 璃 绒 面 ： 平 整压 花 面 ： 不 平 整 打 孔 在 绒 面 ， 下 表 面 不 平 整 ， 需加 辅 助 剂 印 刷 在 压 花 面 ， 边 缘 不 平 整超 白 金 刚 玻 璃 绒 面 ： 平 整镜 面 ： 平 整 打 孔 在 绒 面 /非 锡 面 ， 下 表 面 平 整 ，无 需 加 辅 助 剂 ， 打 孔 质 量 好 印 刷 在 绒 面 /非 锡 面 ， 边 缘 印刷 平 整浮 法 玻 璃 锡 面 ： 平 整非 锡 面 ： 平 整 压延玻璃浮法 、镜面玻璃背 面 玻 璃 小 结 ：• 1 、 面 板 玻 璃 ： 金 刚 玻 璃 先 于 超 白 压 花 玻 璃• 2 、 背 板 玻 璃 ： 透 光 率 指 标 ： 金 刚 玻 璃 ＞ 超 白 压 花 ＞ 浮 法 玻 璃• 抗 冲 击 强 度 ： 金 刚 玻 璃 ＞ 浮 法 玻 璃 ＞ 超 白 压 花• 性 价 比 ： 浮 法 玻 璃 ＞ 金 刚 玻 璃 ＞ 超 白 压 花 04 组 件 结 构 强 度 性 能 指 标 探 讨