硅片行業概述

硅片制造業位于光伏產業鏈中游，硅片制造企業通過向上游采購多晶硅料，利用單晶硅生長爐或多晶硅鑄錠爐生產出單晶硅棒或多晶硅錠，再將其切割為單晶硅片或多晶硅片，之后銷售給下游企業，用于生產太陽能電池及組件(見圖1)。我國現已成為全球最大的太陽能級硅片生產基地。

 圖1 硅片產業鏈

1.1 我國占據全球硅片主導地位

我國硅片產量與光伏裝機容量走勢基本一致， 2011-2020年我國硅片產量總體呈逐年增長態勢。2020年我國硅片產量為161.3GW，同比增長19.8%，保持較高增速;占全球硅片產量的97.4%，同比増長4.3個百分點，在全球硅片領域占據絕對主導地位(見圖2)。

圖2 2011-2020年我國硅片產量及增速

(數據來源：中國光伏行業協會)

1.2 市場進一步向國內集中

硅片產業布局進一步向中國大陸集中。該現象的主要原因包括：一是國內硅片技術及成本優勢進一步顯現，連續拉晶投料量、切片等工藝方面的技術進步，以及區位布局的電力資源優勢，中國大陸企業在硅片環節的生產成本呈繼續下降勢頭，較海外企業生產成本優勢繼續加強;二是新增單晶硅片產能主要來自國內，單晶硅片的市場份額加速提升，海內外多晶硅片廠被迫關閉或停產的規模加大。2019年全球新增產能超過50GW，基本位于中國大陸。隆基、中環和晶科三大硅片廠商的新增產能超過全球新增產能的70%，頭部企業產能集中化趨勢繼續加強。

我國硅片行業代表企業主要有隆基股份、中環、保利協鑫、南玻、晶澳科技和億晶光電等。其中，隆基2020年硅片產量排名第一，單晶硅片出貨量58.15GW。截止2020年末，隆基單晶硅片產能達到85GW。

雖然近年來市場上已基本無新增多晶硅片產能，但多晶存量產能規模仍然較大，為避免被單晶產品快速取代，多晶企業也通過各種技改手段提升產品。

1.3 市場集中度進一步提高

隨著光伏行業從補貼時代逐步過渡到市場化競爭時代，競爭策略由過去的低價競爭，轉向依靠技術進步實現降本增效的競爭策略，在新的競爭策略下市場份額向頭部優質企業加速集中。過去幾年，我國硅片行業市場集中度較高且不斷提升，2020年我國硅片產量排名前五的企業市場占有率為88.1%，較2019年提高了15.3%。頭部企業的競爭更加激烈，競爭焦點也由原來的規模和成本轉向企業的綜合競爭力，包括商業模式創新、技術研發、融資能力、運營管理、市場營銷等(見圖3)。

圖3 光伏產業鏈各環節市場集中度

(數據來源：隆基股份2020年年報)

1.4 產能向西部低電價地區轉移

硅片生產環節的電耗主要來自拉單晶或多晶硅鑄錠環節。低廉的電力供應是提高企業產品競爭力的重要方面。因此，企業紛紛利用西部地區能源要素低廉的優勢，在當地建設并擴產單晶拉棒、切片產線。據統計，2019年單晶拉棒產能超過100GW，其中除了晶澳科技在河北有部分拉棒產能外，其他產能均位于西部地區，如內蒙古、寧夏、云南、新疆等地。隆基、中環則在江蘇無錫、宜興等布局切片廠，貼近下游電池片制造基地(見表1)。

表1 單晶拉棒企業產能布局

1.5 穩定多晶硅料的供應

硅料是硅片成本的重要組成部分，并且隨著硅片技術的進步，硅料成本占比進一步上升。硅片企業提升供應鏈管理能力，能夠抵御上游硅料價格大幅波動是實現硅片企業贏得競爭優勢的關鍵因素之一。2013年以來多晶硅價格相對比較穩定，去年以來多晶硅價格從低位10美元/kg以下增長到20美元/kg以上，價格大幅上升給硅片企業帶來了巨大的沖擊(見圖4)。

 圖4 多晶硅價格走勢(美元/kg)

為了將多晶硅原料成本控制在企業可以接受的價格區間，不同類型的硅片企業采取了不同的措施，多數的硅片采取與多家多晶硅企業簽訂長周期、大金額的多晶硅訂貨協議。

隆基股份與新特簽署五年期多晶硅料長單采購合同，合同約定采購量不少于27萬噸，預估合同總金額約 192.35億元人民幣，年均合同金額占隆基 2019年度營業成本的約16.45%;與亞洲硅業簽署多晶硅料長單采購合同，合同采購量12.48萬噸，預估合同總金額約94.98億元;與韓國OCI簽訂三年期多晶硅料采購合同，采購多晶硅料約 7.77 萬噸;與新疆大全簽署的太陽能級多晶硅簽署采購合同，預計總采購量為 3.24萬-4.32萬噸，期限為2021年1月至 2023年12月。

晶澳與新特簽署多晶硅采購合同，顯示于2020年10月至2025年12月期間向新特能源股份采購原生多晶硅97,200噸，預計約人民幣91.37億元。無錫上機數控與新特能源簽署多晶硅采購合同，2021至2025年向新特采購原材料多晶硅料7.035萬噸，與江蘇中能硅業簽署預計2020-2021年采購數量為 1.67 萬噸多晶硅。京運通與新特能源簽署多晶硅采購合同，從2019年1月至2021年 12 月合計采購數量 32,000 噸，其中 2019 年合計采購數量 8,000 噸，2020 年合計采購數量12,000噸，2021 年合計采購數量 12,000 噸。

有的硅片企業通過參與多晶硅項目的投資與項目所屬公司建立深入的合作的關系，簽署的采購合同金額更大、供貨周期更長。中環股份與保利協鑫在多晶硅領域合作較為深入，雙方簽署的多晶硅采購合同期限長，采購規模大。采購合同顯示，從2022 年1月1日起至2026年12月31日五年內中環向保利協鑫采購多晶硅料預計35萬噸;另外，中環也與通威股份簽署采購多晶硅的合同，采購規模約 7 萬噸，其中 2018 年不低于1400 噸，2019-2021 年每年約 20000-25000 噸。

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硅片技術發展趨勢

硅片非硅成本是指除硅料外的硅片成本，是體現硅片生產企業技術水平和成本控制能力的重要指標。

2.1 效率優勢實現單晶硅替換多晶硅電池

根據IHS的數據，當前硅基太陽電池占據市場份額的95%，其中以單晶硅電池為主。單晶晶面取向相同、無晶界，在晶體品質、電學性能、機械性能等方面具備優異品質和更高的轉換效率。根據2021年4月1日美國國家可再生能源實驗室最新發布的不同類型的太陽能電池最高效率數據，在實驗室條件下各類型電池效率不斷刷新，不過單晶硅電池一直比多晶硅電池效率高，商業化大規模應用的非聚光單晶硅電池最高效率26.1%、多晶硅電池最高效率23.3%;其他新型電池尚未進入規模化商業化應用階段，其實驗室最高效率依次為聚光單晶硅電池27.6%，異質結晶硅電池26.7%，薄膜晶硅電池21.2%(見圖5)。

 圖5 美國國家可再生能源實驗室(NREL)硅基

太陽電池最高效率表(資料來源：美國NREL)

單晶多晶價差大幅縮小，單晶技術經濟性優勢明顯，過去幾年單晶硅電池份額大幅上升，根據中國光伏行業協會數據，2017年單晶電池市場份額占比僅為28%， 2020年其占比已上升至90.2%。

2.2 拉單晶的效率和能耗水平大幅提升

晶硅電池作為市場主流產品，長期存在著單晶硅和多晶硅技術路線的競爭，多晶產品憑借低成本的優勢在過去較長時期內占據了主要市場份額，單晶價值未能得到充分體現。隨著單晶生產制造技術的突破和成本大幅降低，行業的市場競爭格局逐漸明朗，單晶主導未來光伏市場的格局已經形成。

單爐裝料量的增加可以大幅提高單晶爐的生產能力，攤薄硅片的設備成本。目前單晶直拉法平均單爐裝料量已達1300kg，平均電耗水平降至29.1kWh/kg，預計到2025年有望分別達2000kg和21.6kWh/ kg。

2.3 硅片切割技術提升

金剛線切割全面普及，提高出片量，攤薄硅片生產成本。硅片切割主要有砂漿切割和金剛線切割兩種工藝，金剛線切割技術相較傳統砂漿切割具有切割速度快、單片損耗低、切割液更加環保等優點，金剛線替代優勢明顯。金剛線切割在單晶領域已經得到全面應用，但由于單晶、多晶晶格結構的不同，使得金剛線在單晶硅片切割的應用上更具降本增效的優勢。

未來，細分市場金剛線企業繼續圍繞細線化、薄片化等技術，降低切割成本。截止2020年底，金剛線龍頭企業美暢股份的金剛石線產能3500萬公里，市場占有率50%，為行業龍頭，是隆基、晶科、晶澳、協鑫等硅片領先企業的金剛石線第一供應商。用于單晶硅片的金剛線母線直徑降幅較大，且呈不斷下降趨勢。2020 年，金剛線母線直徑為 48-57μm，。由于多晶硅片中缺陷及雜質較多，細線容易發生斷線， 因此用于多晶硅片的金剛線母線直徑大于單晶硅片，且隨著多晶硅片需求減緩，用于多晶硅片的金剛線母線直徑降幅趨緩。隨著金剛線直徑降低以及硅片厚度下降，等徑方棒/方錠每公斤出片量將增加。2020 年 P 型166mm尺寸每公斤單晶方棒出片量約為62片，多晶方錠出片量約為58片。

2.4 薄片化趨勢

薄片化有利于降低硅耗和硅片成本，但會影響碎片率。目前切片工藝完全能滿足薄片化的需要，但硅片厚度還要滿足下游電池片、組件制造端的需求。硅片厚度對電池片的自動化、良率、 轉換效率等均有影響。2020 年，多晶硅片平均厚度為180μm，P型單晶硅片平均厚度在175μm 左右，N型硅片平均厚度為168μm(見圖6)。

 圖6 硅片厚度趨勢(μm)

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硅片行業發展展望及挑戰

3.1 在未來能源清潔化和電氣化水平提高的趨勢下 光伏發電市場前景廣闊

全球能源需求總量在發展中經濟體的拉動下將持續保持穩步增長，其中電力在能源供應側和消費側的增速表現出強勁的增長態勢。縱觀全球，新能源與可再生能源在許多國家能源和電力消費中的比重持續擴大(見圖7)，電力化、清潔化已經成為全球能源發展的趨勢。例如，美國加州規定到2045年，終端消費者使用的零售電力和政府采購電力必須100%來自可再生能源和零碳能源;印度計劃2022年實現可再生能源裝機量175GW;德國2018年可再生能源電力占比已提升至40%以上，并首超煤電占比，計劃到2050年將其再提升至80%以上;西班牙規劃到2030年累計光伏裝機量達到77GW，太陽能將成為該國最廉價的電力來源;意大利發布2020-2030年的能源發展戰略，累計光伏裝機量上調至50GW。根據國際能源署(IEA)預測，2030年前后可再生能源將成為全球最大的電力來源，全球在2015年至2040年間的電力投資中，將有近60%歸屬可再生能源領域，以光伏、風電和水電為代表的可再生能源將是未來電力裝機增量的主力。

圖7 一次能源增長和發電用能發電結構

(來源：BP世界能源展望2019年)

近年來，伴隨著光伏產業規模的不斷擴大，技術迭代和產業升級加速，光伏發電成本持續快速下降，應用范圍不斷擴大。在全球多個國家、地區的光伏發電成本已低于常規能源，部分國家已實現光伏“平價上網”，經濟性逐步成為行業發展的主要驅動力。以中國、美國、日本以及印度等為代表的大批新興市場迅速崛起，市場重心加快從歐洲單一市場向全球化市場轉移，全球GW級市場數量快速增長，新興市場應用遍地開花，全球光伏市場需求“去中心化”趨勢明顯，形成了傳統市場與新興市場結合、更加均衡的多元化市場格局。

光伏應用市場向全球化的拓展，不但極大擴展了光伏應用市場的地域和范圍，也為光伏產業發展提供了更加廣闊的新增市場，還徹底改變了過去過度依賴單一市場的不均衡市場格局，有效降低了單一市場需求波動對行業整體發展的影響，有利于全球光伏產業更加健康、均衡和可持續發展。

3.2 光伏產業鏈垂直一體化 促進企業實現做大做強

以隆基為代表的硅片企業向垂直一體化方向不斷發展。從2014年開始，隆基依托先進的單晶硅片技術開始向單晶電池組件擴展，進而逐步擴展到電站、以及最近提出的光伏加氫能等綜合能源的概念。隆基的硅片和組件在市場中的地位均得到了大幅的提高(見表2和表3)。

2014年11月隆基收購了樂葉光伏科技公司，將其作為自己的單晶電池、組件平臺，向下游拓展，開拓單晶電池和組件市場。

當前，隆基較高的產能利用率是實現高利潤率的關鍵。隨著隆基垂直一體化戰略的落地，其產品種類大幅擴張，全面的產品優勢能否保持并維持較高的產能利用率值得繼續觀察。不過，隆基也在積極在光伏新興的技術方向開展研發儲備。

表2 歷年硅片企業排名

 表3 歷年光伏組件產量排名

3.3 新興的光伏電池技術日新月異，關注引領未來的技術方向

通過技術進步實現降本增效成為行業競爭的主題，下游投資者更加重視全生命周期度電成本，各大光伏企業和研究機構紛紛投入巨資開展技術研發，投入的人力和資金規模大幅增加，行業技術迭代升級加速。市場主流的電池技術加速革新，企業面對加速的技術創新格局下是否有充足的準備是確保其可持續發展的關鍵。

從短期來看，異質結電池可能成為下一代大規模商業化應用的電池類型，其比目前已經大規模商業化的高效率PERC電池效率高約1%，并且發電效率對溫度更不敏感。若異質結電池制造設備技術有大幅的進步，可能加速異質結電池替代PERC電池。從遠期來看，以鈣鈦礦電池為代表的新概念低成本電池已經成為研發的熱點，也是未來非常有前景的太陽電池技術方向，這些技術走到成功商業化應用將對現在成熟的電池技術造成巨大的沖擊。建議放到更長的時間尺度來看待不同太陽電池技術的迭代更新趨勢。