關於單晶矽VS多晶矽的爭論一直就沒停過，最近更是愈演愈烈。到底哪種更好？
這篇文章從市場佔有率、組件衰減率、溫度係數、系統造價、收益率影響五方面對多晶矽和單晶矽產品進行全面分析。想要透徹了解這兩種技術路線的優勢劣勢，看這篇就夠了。
光伏電池有各種技術流派，晶體矽電池、薄膜電池、有機電池、染料敏化電池、鈣鈦礦等等。在眾多流派中，晶體矽電池一直牢牢佔據霸主地位，自2006年以來市場份額一直在80%以上。然而，晶矽電池內也有競爭。單晶矽電池與多晶矽電池之間的競爭，從來就沒有停歇過，近期愈演愈烈。
單晶矽電池說：我資歷老、高效、性能穩定；
多晶矽電池說：我性價比高！
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據進行說明，希望能給大家提供一些幫助。
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，而市場佔有率數據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年的市場佔有率情況
從圖1、圖2可以看出：
（1）多晶矽市場佔有率一直最高；多晶矽的市場佔有率除2009年略有下降以外，基本保持持續上升狀態；
（2）單晶矽的市場佔有率從最初的基本於多晶矽平分天下，到2015年不足20%，市場佔有率持續下降；
（3）多晶矽與單晶矽的出貨量差距逐漸拉大，單晶矽的出貨量甚至在2015年略低於2014年；
（4）2006~2009年，薄膜電池的低價優勢明顯，市場佔有率持續升高；但之後隨著晶矽電池價格下降，則持續下降至2015年的6%。由於市場總裝機量增加，2013年之前，薄膜出貨量保持持續增加；但2014、2015年出貨量也持續、快速下降。
綜上所述，多晶矽的高性價比使其保持了良好的市場佔有率。
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。
光致衰減（LightInduced Degradation，LID）
LID產生的本質原因是太陽能電池收到光照後材料內部產生了複合中心。目前比較公認的說法是，光照後產生的硼氧複合體降低了少子的壽命。摻硼晶矽中的替位硼和間隙氧在光照下激發形成的較深能級缺陷引起載流子複合和電池性能衰退，造成光伏組件在初始應用的幾天輸出功率發生較大的急劇性下降，但一段時間（一般2~3個月）後輸出功率會逐漸穩定。
老化衰減
光伏組件長期應用中出現的、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工藝和封裝材料，組件應用地環境成正相關。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。這種衰減存在於組件內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、溼度和電壓有關。
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據，來對單晶和多晶的衰減率進行對比。
NREL 實驗室統計報告
2012年6月，美國NREL實驗室出了一份關於光伏組件衰減的研究報告《Photovoltaicdegradation rates-An analytical review》。該報告中的數據並不是作者的實驗數據，而是對之前大量文獻中報導的組件衰減率數據進行了統計和分析。
首先，不同組件的衰減率差異非常大。
圖3採集了1920個數據點的衰減率數據，包含單晶和多晶。
圖3：不同晶矽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，但由於大量高衰減率組件的影響，衰減率的平均值為0.8%/年。可見，市面銷售的光伏組件良莠不齊，不同廠家的產品質量差異非常大，選用一線廠家的光伏組件，是對未來光伏項目發電量的基本保證。
鑑於不同品牌產品差異性大的原因，僅採用小數幾個品牌進行的單晶矽、多晶矽對比試驗，僅能代表試驗採用的品牌的性能；如果採用的品牌數量不是足夠大，並不能具有廣泛的代表意義。
其次，晶矽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，這與國家發改委《關於促進先進光伏技術產品應用和產業升級的意見（國能新能【2015】194號）》中的要求是相同的。使用10年以上時，衰減率中值低於0.5%/年。
最後，來看一下單晶和多晶的衰減數據對比。
根據光伏組件的安裝時間，將數據點分成2000年之前安裝和2000年之後安裝兩類；根據組件測試時的狀態，分為組件、系統兩類進行統計。
表1：單晶矽和多晶矽光伏組件的衰減率對比表
單就上表而言：
2000年前的數據點，單晶矽為1175個，而多晶矽僅為444個；說明單晶矽的使用時間中值也大於多晶矽，單晶矽光伏組件的應用歷史更悠久。
由於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中的數據與圖4中的數據進行了對比，如下表。
表2：單晶矽和多晶矽的衰減率與平均值對比表
從衰減率中值來看，僅有單晶矽2000年前的組件和系統的衰減率高於晶矽的平均值，其他均低於平均值。奇怪的是，2000年後的單晶矽組件、系統的衰減率中值分別為0.36%/年、0.23%/年，遠低於平均值0.7%/年。
綜上所述，從NREL實驗室的統計報告中，無法判斷出單晶矽和多晶矽誰的衰減率更大。
日本AIST光伏技術研究中心公布數據
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據。
表3：單晶矽和多晶矽的衰減率對比表
從上表可以看出：
10年、20年、25年的統計數據，多晶矽的衰減效率均低於單晶矽。然而，由於這是日本實驗室的小範圍、短時間實驗數據，數據為外推結果，因此數據有很大的局限性。
順德中山大學太陽能研究院的數據
我國的許多研究機構也致力於衰減的研究工作，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：單晶矽和多晶矽的衰減率對比表
上表中，單晶矽的樣本數量太少，對比結果可能會不具有普遍的代表性。然而，多晶矽組件的數量較多，能具有一定的代表性。兩個廠家多晶矽組件廠家衰減率測試結果的差異非常大，這與圖3中，NREL實驗室的統計結果是相同的。
試驗二：光伏陣列實際發電性能比較試驗
中山大學太陽能系統研究所在中山大學東校區工學院C棟樓頂安裝了6種不同類型太陽電池的併網光伏系統，包括單晶矽和多晶矽。未獲得兩類組件的衰減率情況，獲得它們的單瓦發電量情況如下表所示。
表5：單晶矽和多晶矽的單瓦發電量對比表（kWh/W）
從上表中可以看出：
監測的5個月中，單晶矽比多晶矽發電量高3.89%。然而，由於影響系統發電量的因素較多，不僅光伏組件性能本身；單晶矽、多晶矽僅採用了一種品牌，且測試時間較短，所以結果的參考意義不大。
黃河水電光伏產業技術有限公司實驗結果
黃河水電光伏產業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：
單晶矽（綠色）和多晶矽（黃色）的效率是交錯排布的。衰減率最低的是D廠家的單晶矽組件，最高的B廠家的單晶矽組件。
這張圖也說明，組件廠家的生產質量對衰減率的影響，可能高於組件類型對衰減率的影響。
我國某檢測中心的數據
在一次學術交流中，我學習了我國某檢測機構在海南實驗基地的測試結果。出於對該機構研究的尊重，本文暫不公布該數據的細節。
該實驗基地選取了2個品牌的單晶矽組件、34個品牌的多晶矽組件進行測試，目前已經接近1年的完整數據。數據表明，在36個品牌的組件中，2個品牌的單晶矽組件的衰減率大概處於第5、6名的情況。
幾組第三方數據匯總
表6：第三方分析數據結論對比
從上述的匯總表可以看出：
從眾多的單晶矽和多晶矽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。
本文從衰減成因對於上述結論進行簡單的分析。
表7：從衰減成因對衰減結果進行分析
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；而生產工藝（品牌）、封裝材料老化、應用地環境等因素對於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；組件在乾燥、涼爽的使用環境下使用，必然比在溼熱條件下使用衰減率低。這也說明，為什麼組件類型（單晶矽、多晶矽）對於組件衰減率的影響會低於品牌、使用環境的影響。
綜上所述：
組件的類型是單晶矽還是多晶矽，並不是影響組件衰減的最主要因素。鑑於這一點，便可以認為，在其他所有條件都相同的情況下，使用單晶矽還是多晶矽，並不會對項目的發電量造成影響。
除了衰減率之外，光伏組件的溫度係數也會影響到發電量。本文收集了8個品牌共19種類型的光伏組件，它們的溫度係數如下表所示。
表8：不同品牌、不同類型光伏組件的溫度係數（單位：%/℃）
從上表可以看出：
僅就廠家在技術規格書中承諾的溫度係數而言：
（1）部分品牌有高效組件，其溫度係數一般會低於普通組件。
（2）不同品牌的溫度係數有一定的差異。僅就8個品牌的普通組件而言，變化區間在-0.39~-0.44%/℃之間。
（3）相同品牌的普通組件，溫度係數基本相同。
從上述分析來看，溫度係數與組件類型（單晶、多晶）有一定的相關性，但差異更多的取決於不同品牌的製造工藝上。
就光電轉化效率而言，單晶高於多晶。因此，不考慮組件成本，單晶的系統成本會低於多晶。
為了更加準確的比較系統造價，選取目前市場上主流的產品進行分析。選用的單晶組件轉化效率為16.8%（275W，60片），多晶組轉化效率為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的發電單元。
從逆變器、箱變開始，兩者的造價沒有區別。綜合來看，兩者之間的造價區別如下表。
表9：兩種光伏系統不同設備造價對比
綜上所述：
使用不同轉換效率的組件，電纜、支架、基礎、土地（以下簡稱「輔材」）成本有差異。採用轉換效率為16.2%的多晶時，相對於採用轉換效率為16.8%的單晶，輔材成本比約高3.62%。
由於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，則雙方的整體造價持平。
項目的收益率主要受「發電量」、 「初始投資」和「運維成本」的影響。
根據前文的分析，在其他條件相同的情況下：
（1）採用單晶矽或多晶矽，並不會對項目的發電量造成影響；
（2）單晶矽組件價格與多晶矽相差10分/W以內，則兩者初始投資可以持平；
（3）由於設備數量僅相差3.62%，因此未來的運維成本差異基本可以忽略。
鑑於上述原因，在項目收益率方面，單晶矽與多晶矽差價，高於10分/W，可能多晶矽略有優勢。
根據2012年~2016年的文獻資料數據，從多個方面對單晶矽、多晶矽進行對比分析，獲得以下基本結論：
從市場應用來看，多晶組件優於單晶組件；
從衰減率來看，單晶組件與多晶組件性能基本相當，主要取決於品牌的生產工藝、封裝材料、產品應用環境；
從溫度係數來看，主要取決於產品的品牌；
從造價來看，單晶組件價格比多晶貴10分/W以內時，兩者基本可以持平；
從盈利性來看，鑑於在其他條件相同的情況下，不同類型發電量可認為基本相同，因此主要受造價影響。
綜合分析，由於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品性能，並不具有廣泛的代表意義。對於投資者來說，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，其生產工藝、封裝材料等因素對衰減率影響大，從而影響發電量。
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，某著名行業分析師一語道破：單晶矽和多晶矽還沒有到拼技術的時候，拼誠意就夠了！
（作者：陸究群）