首页.「百威注册」.首页自1954年美国贝尔实验室研制出效率为6%的具备实用价值的单晶硅电池以来，太阳能电池已经取得长足的发展。根据材料不同，光伏电池可大致分为三类：第一类为晶体硅太阳能电池、第二类为薄膜太阳能电池、第三类为各种新型太阳能电池。目前第三类太阳能电池技术上尚未成熟， 商用的太阳能电池主要有晶体硅电池与薄膜电池两大类。

　　2010-2020年全球薄膜电池市场份额基本处在下行区间，2020年全球产能接近10GW，产量约为 6.48GW，市场占有率为4%，同比下降了0.4个百分点。主要是全球薄膜电池产量并未明显提升，但晶硅组件产量却取得了较大幅度的增长。2020年全球硅片产量约 168GW，2021年超过230GW，预计未来光伏市场仍将以晶硅材料为主，硅片是制备晶硅电池不可或缺的材料。

　　单晶硅片制造企业利用单晶硅炉生产单晶硅棒、多晶硅片制造企业利用铸锭炉生产多晶硅锭，之后再将硅 棒或硅锭切割成单晶硅片或者多晶硅片，最终用于太阳能电池板、电池组件生产。因此，硅片制造行业是实现多晶硅原料向太阳能电池转变的必经阶段，伴随着全球太阳 能光伏产业的发展而发展。

　　光伏硅片大体可以分为多晶硅片和单晶硅片，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核 长成晶面取向不同的晶粒，则为多晶；如果晶面取向相同，则为单晶。由于单晶电池转换效率可以比多晶电池高2-3个百分点，随着下游对单晶产品的需求增大，单晶硅 片市场占比迅速从2016年的不足20%提高到2021年的95%。预计未来单晶仍将占据市场绝大部分份额，且 N 型单晶硅片占比将持续提升。

　　单晶硅根据长晶方式不同，主要有悬浮区熔法（Fz-floatzone）和直拉法（Cz-czochralski）。区熔可以生产 出高质量的高纯度单晶，但其对原料、设备和技术的要求较为苛刻，且对于多晶硅原料的尺寸要求较高，生产的晶体尺寸也较小，导致其生产成本较高。目前Fz法多应用 于对硅片要求较高的半导体领域，而光伏领域主要使用Cz法。

　　Cz直拉式单晶硅生长主要工艺流程包括：装料→抽真空→检漏→压力化→熔料→稳定化→熔接→引晶→放肩 →转肩→等径→收尾→停炉，以及两个重要辅助工艺——煅烧、副室隔离净化。装料和等径加入的掺杂剂控制着后续得到的硅片类型，三价B族受主掺杂剂和五价Р族施 主掺杂剂将分别得到Р型和N型半导体。其中等径是晶体生长的主体部分，等径段是硅单晶的有效利用部分，单晶硅片的原料即从这部分得到。

　　直拉单晶炉技术的已经历多轮迭代，持续向更多装料、更大尺寸、更高效率方向进化。根据直径划分， ≤1.5英寸为第一代，≤2英寸为第二代，4-6英寸为第三代，8-12英寸第四代，从第三代开始实现直拉单晶炉控制的半自动化，到第四代基本实现了智能全自动化的升级。 目前顺应大尺寸化发展趋势，已经发展至主流160炉型(210mm向下兼容182mm)，热场尺寸达36英寸以上，单炉投料量达2800kg以上。

　　我国拉晶设备的起步发展得益于早期在半导体拉晶设备领域积累，此后随着光伏行业的迅猛发展，国内光 伏单晶炉设备供应商快速成长。

　　美国Kayex公司是全球生产全自动单晶硅生长炉的代表，技术一直处于行业前沿，是世界上首次拉出8英寸单晶硅棒的公司，2013年被连 城数控收购；晶盛机电开发出了拥有自主知识产权的 ZJS 系列全自动单晶炉，多次填补国内空白；北方华创传承五十多年电子装备及元器件的生产制造经验，在国内市 场占有重要的地位；其他厂商还有京运通、天通吉成等等，目前国内厂商的设备水平已走在全球前列，我国光伏单晶炉设备已经全面国产化。

　　光伏硅片切割主要采用线锯切割方式，有游离磨料和固结磨料切割两类，前者以砂浆切割为代表，通过钢线、游离液 体磨料和待切割材料三者间的相互摩擦作用进仔切割；后者用金刚线（金刚石粉固定在钢线上）对材料进行切割。

　　后者相较前者具有切割速度快、硅片品质高、成本低、 切割液环保等优点，2017年以来金刚线切割已在单晶领域完全取代了砂浆切片。得益于金刚线年金刚线μm、单 晶硅片厚度从185μm降低到170μm、同尺寸硅片每公斤方棒出片量从60片提升到70片。

　　单晶炉拉制出硅棒后主要经过截断、开方、磨倒、切片4道主要工序形成单晶硅片，其中截断工序将硅棒切 割成所需长度；开方工序将截断后的圆柱形硅棒加工成长方体；磨倒工序将方棒进行磨面、抛光、倒角；切片工序将磨抛后硅棒切割加工为硅片，是实现硅片薄片化的关 键，也是整个硅片加工流程中最为重要的一环。

　　切片环节所需的设备主要有截断机、开方机、磨倒机、粘棒机、脱胶机、切片机、脱胶机、清洗机、分选仪以及其他 自动化辅助设备等，其中切片机是切片环节核心设备，该设备是一种使用高速运动的金刚石线对单晶硅棒进行切片加工的专用精密生产设备。

　　在设备工作过程中，一根高 速往复运转的金刚石线分布成切割线网，通过由放线轮、张力轮、导轮、切割轮等组成的运动机构及自动检测控制系统对单晶硅棒料进行加工研磨，将硅棒切割为硅片。

　　2016年以前，光伏切割设备领域占主导地位是以梅耶博格、HCT、NTC等国外厂商。而近年来，上述国外厂 商在新增设备上的市场份额逐渐减少，国产光伏切割设备凭借优异的产品性能和综合性价比，市场份额逐步提升，已占据行业主导地位。目前国内提供多线切割机厂商包 括高测股份宇晶股份连城数控、上机数控及晶盛机电等。（报告来源：远瞻智库）

　　2009年，光伏度电成本高达0.36美元/kwh，到了2020年，光伏度电成本已经下降到0.037美元/kwh，11 年间降低近90%。2021年6月11日，国家发改委发布《通知》指出2021年起新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目，中央财政不再补贴， 实行平价上网。这项政策标志着中国光伏正式进入平价时代，也意味着以光伏为代表的新能源对传统能源的替代是不可逆转的。

　　得益于全球对清洁可再生能源发展的大力支持以及光伏度电成本的迅速下降，全球光伏新增装机量快速增长，也 带动硅片产量迅速提高。2011年全球光伏新增装机量约30GW，2021年达到170GW，十年复合增速为18.86%；2011年全球硅片产量为36GW，2021年约235GW，十 年复合增速突破20%，保持快速增长态势。

　　BNEF预计2050年全球光伏发电量占比有望达到32%，而2020年这一数字仅为3.1%，我们预计到 2030年全球光伏发电占比有望达到15%。此外，在国内放开容配比之前大部分电站为1:1设计，仅少部分达到1.2:1，合理增加容配比有利于降低系统度电成本、提升整体 经济效益，2020年的《光伏发电系统效能规范》已将光伏电站容配比最高提升至1.8:1，我们预计未来光伏容配比将不断上升，进而提高组件出货量并带动硅片需求。

　　➢ 2022-2030年全球硅片年均需求接近600GW，年均市场或超3000亿元。

　　我们对光伏发电量占比、光伏年利用小时数、容配比、硅片到组件损耗等数据作出关键性假设， 进而测算2022-2030年全球硅片需求量合计超过5700GW，平均每年需求约630GW，2021-2030需求CAGR=21%；2022-2030年全球硅片市场规模合计超过3万亿元， 平均每年市场规模接近3500亿元，2021-2030需求CAGR=14%。

　　2.2 制造端需求扩张叠加技术更迭，硅片设备市场规模或将不断穿越周期向上增长

　　从2010-2021年情况看，全球硅片产能基本上处在上行区间，增速只有2013年为-5%，其余年份皆稳定增长； 而新增产能则更具波动性，增速从-100%到190%不等。如果简单认为硅片制造企业产能→产量→订单→业绩；设备企业新增产能→订单→业绩，显然设备企业的业绩波动更大，但是如果对时机判断准确，业绩涨幅也比制造企业更大。

　　同时，耐心也有望帮助设备企业穿越周期——2018-2021年硅片产能保持快速增长，而新增产能在 2019年出现-38%的增速，但是2018-2021年硅片产能增长260%，低于新增产能的增幅（440%）。

　　众所周知，产能增加带来设备市场。一般意义的新增产能往往是行业年末产能与年初产能的差值，这是 最容易获取的数据，也是行业净增产能，但是其中并不包括存量更替产能。存量更替产能主要包含自然损耗和技术更迭引起的产能更换，存量更替+净增产能代表真实的 设备市场，在技术快速进步的光伏行业，判断存量更替产能是测算设备市场的关键。

　　2.2.2 2022-2030年全球硅片核心设备市场规模合计约2900亿元，年均超300亿

　　➢ 硅片设备穿越周期增长，拉晶设备占据多数份额。硅片核心设备主要有拉晶环节的晶体生长设备及切片环节的截断机、开方机、磨倒机、切片机。伴随设备效率不断提高， 单GW所需设备数量或将持续减少。我们测算2022-2030年硅片核心全球市场空间合计约2900亿元，平均每年超300亿元，其中单晶炉设备占据整个市场的70%-80%。（报告来源：远瞻智库）

　　自单晶战胜多晶取得光伏主导地位以来，隆基、中环在硅片环节的地位不断强化，2018-2020年两者合计硅 片产能占比从36%增长至58%。2021年底，隆基硅片产能105GW，中环硅片产能88GW，合计占比达到53%，尽管同比略有减少，但依然占据主导地位。预计2022年 隆基硅片产能将达到150GW，中环将超过140GW，继续稳坐top2交椅。

　　2019年以来，不断有包括上机、高景、双良等新兴玩家入局光伏硅片，同时又有美科、京运通等企业猛烈扩产。从出货量情况 来看，2021年上机、美科、高景等新兴企业均已跻身前十，而从2021年以来统计的部分硅片企业扩产规划来看，预计约330GW产能将在未来3年内将逐步投放市场。由于旧的小尺寸硅片产能需要更新换代才能生产大尺寸硅片，而新产能基本具备生产大硅片的能力，新玩家没有落后产能的退出成本，硅片竞争格局或将迎来变化。

　　除了在硅片环节本身的积极扩产之外，多数硅片企业都积极在光伏产业链上下游不同环节进行布局。隆基本身是光伏一体化龙头， 2021年底除硅片外还拥有37GW电池和60GW组件产能，同时2017年以来公司通过与通威参股合作等方式进行硅料端布局；中环在2021年底除硅片外也拥有11GW叠瓦组件产能，2022年公司计划在内蒙古建设约12万吨高纯多晶硅等项目；而上机、京运通、双良等公司也都有意向进入硅料或组件等环节。

　　由于市场环境变化及竞争加剧，光伏行业公司的产业链布局呈现出一体化与专业化共存的局面，各企业根据自 身的优势，选择和调整适合自身的发展模式，寻求优势互补。不可否认，光伏全产业链的深度布局可以帮助一体化企业增强抗风险能力，并能更好协调分配产业链各环节 利润，提升整体竞争力。但是，多环节布局在需要大量资金的投入的同时，还要面对光伏技术的快速迭代，降低了快速反应的能力，可能带来产能过剩、跟不上技术迭代 的风险。

　　近年来，由于长晶环节技术快速进步，许多长晶炉厂商因未跟上行业变化导致份额缩小或退出市场，如天龙光电长晶炉销 售自2018年底几乎停滞、2020年终止推进该业务；又如精功科技多晶炉曾占据较大市场份额，但单晶时代因调整不及时导致整体份额缩小；再如京运通因自身业务调整，将重点放在硅 材料业务上而收缩了设备业务等等。

　　历经市场淘洗，目前市场留下来几家优秀的晶体生长设备供应商，主要包括晶盛机电连城数控、天通吉成、北方华创等，其中北方华创收入更多 来自半导体领域。此外近来也有如奥特维通过收购子公司进入单晶炉市场并取得大额订单。整体来看，目前拉晶设备供应格局已基本趋于稳定。

　　从收入规模看，近年来晶盛机电在单晶炉领域基本保持领先的市场份额。2021年晶盛机电“晶体生长设备”实现收 入35亿元，近年来毛利率约40%；2021年连城数控“单晶炉”实现收入11亿元，近年来毛利率约38%。

　　由于前文分析的硅片企业集中度较高的原因，设备厂商的客户集中度也较高， 2016-2021晶盛机电前五大客户集中度平均为76%，连城数控为87%。连城对单一客户的依赖更大一些，2016-2021年对关联方隆基绿能销售集中度平均为72%，这使得近年来其收入增速 和隆基硅片新增产能增速相关性较高，2022年隆基硅片新增产能预计为45GW，新增产能增速为125%，或将对连城业绩产生积极影响。此外连城也在积极开拓非隆基客户，截至2022Q1， 连城数控40亿元在手订单中非隆基客户占比约80%。

　　2016年以前国内大型多线切割机市场一直被瑞士的HCT、Meyer Burger和日本的NTC三家公司垄断，此后伴随 国内光伏产业的蓬勃发展，国产设备凭借优异的产品性能和综合性价比，迅速占据行业主导地位。由于客户本身的重叠，部分提供长晶设备的厂商也可提供切片设备，如晶盛机电连城数控（连城先有的切片业务）、京运通等，此外也有更加专注于切片环节的设备供应商，如高测股份宇晶股份、上机数控等。

　　从收入规模看，高测股份近年来切片设备收入快速增长，2021年已经位列第一梯队（晶盛机电的“智能化加工设备”项目 包括光伏晶体加工、半导体晶片加工、外延、叠瓦组件等设备，代表切片环节设备收入可能失真），而上机数控设备收入呈下降态势，主要是其将重心放在发展硅片产品 上。

　　从毛利率情况看，上机的设备一直位于第一梯队，到2021年高测光伏切割设备的毛利率最高，为31%。切片设备行业平均毛利率近年来整体呈现下滑趋势，这也表 明该环节竞争更加充分，2021年切片设备毛利率均值约为24%，大大低于长晶炉设备40%左右的毛利率。

　　3.2.3 硅片设备企业积极拓展业务领域，将底层技术迁移至不同的应用场景

　　➢ 晶体生长及加工技术拥有众多应用场景，光伏设备企业积极进行横向技术迁移。

　　光伏硅片生产加工的核心要包括晶体生长、晶体机加及研磨切割等，底层技术具备 很强的横向迁移能力，可以向其他高硬脆材料（如半导体、蓝宝石、磁材等）领域进行拓展，也有部分硅片设备企业，如高测股份，本身就是凭借其优秀的高硬脆材料切 割加工能力从其他行业进入光伏领域，并取得了巨大成功。

　　近年来，众多光伏硅片设备企业加大力度向其他高硬脆材料领域开拓，如晶盛机电2022年拟定增募资14亿元 用于半导体抛光、减薄设备等项目的建设；高测股份也蓝宝石、磁材、碳化硅等切割设备领域取得重大进展。技术横向迁移有望为硅片设备厂商带来新的业绩增长点。

　　➢ 硅片制造厂商多为光伏一体化企业，客户重叠帮助硅片设备公司进入光伏其他环节。

　　除了横向拓展外，在光伏产业链内纵向拓展也成为部分硅片设备厂商的选择。由于隆 基等硅片企业往往也有电池组件业务，这为硅片设备厂商进入光伏其他环节提供了便利，例如晶盛机电2019年成功研制叠瓦组件设备；连城数控2020年新增电池片设备 收入，且目前也建立了组件事业部进行串焊机、叠焊机等的开发，预计2023年具备大批量交付能力。在产业链上的纵向延伸有望在光伏周期性波动中增加硅片设备供应 商的风险抵抗能力。

　　4.1.1 N型硅：拉制N型硅需调整掺杂元素，同时对多晶硅料的纯度要求更高

　　在晶体生长过程中，若掺入微量Ⅲ族元素（如硼、镓等）可制得空穴导电的P（positive）型硅单晶；若掺入微量Ⅴ 族元素（如磷、砷等）可制得电子导电的N（negative）型硅单晶。

　　Cz法拉制P型硅和N型硅的流程几乎相同，但由于硼在硅中更易保证均匀性，故P型硅的制备相对简 单，工艺技术也更加成熟，目前在P型硅片衬底上生产的P型电池是市场主流。然而，N型电池（如异质结、TOPCon等）具有弱光响应好、温度系数低、光致衰减小等优 点，有更大的效率提升空间，N型电池将会是电池技术发展的主要方向。

　　由于目前行业内拉制单晶硅棒均已实现一炉多根拉制，这样提高了单晶炉产能效率，但也造成拉制过程杂质会累积，因此 对原料多晶硅纯度有了更高的要求。根据国家标准，多晶硅料可分为太阳能级和电子级，具体来讲，太阳能3级、2级硅料即可满足多晶铸锭生产需求；P型单晶单根拉制 需使用太阳能1级以上硅料、多根拉制需要太阳能特级到电子3级硅料；N型单晶单根拉制需要电子3级以上硅料、多根拉制需要使用电子2级以上硅料。

　　拉制大硅棒可以摊薄单位成本。在158及以下尺寸的时代，主流厂家连续拉晶的单晶炉设备热屏内径一般不超过 300mm，有的仅为270mm。由于166尺寸硅片的直径为223mm，对应圆棒外径约为228mm，设备不需要重大改造；而182尺寸硅片的直径为247mm，对应圆棒外径 约252mm，这几乎是老旧产线mm，因此原有的单晶炉设备已不能适应210硅棒的拉制。

　　➢ 大尺寸硅棒制备对设备提出更高要求，性能领先的单晶炉供应商享有更大的市场。

　　大尺寸单晶炉本身是国家半导体行业的重大攻关项目，半导体级的12英寸单晶炉也是 近几年刚实现国产化替代。尽管太阳能级硅片要求比半导体级低，但因太阳能级硅棒有大产能的需求，又有8英寸硅棒的品质参照，因此12英寸硅棒制备也存在不小的挑 战，拉晶的直径越大，径向温差就会越大，拉晶过程也就越困难。

　　具备前瞻性技术布局的供应商才能提供性能优越的单晶炉设备，也会在新老产能更替中享有更大的市场。

　　4.1.3 Cz→RCz→CCz：投料工艺不断进化，拉晶效率有望进一步提高

　　我们已在前文概述了Cz法的工艺流程，最早Cz法采用分批直拉（Batch-Cz），此法坩埚会因冷却破裂而无法复用， 一只坩埚只能拉一根晶棒。为解决此问题，在BCz的基础上增加加料装置，拉制单根硅棒时留下部分硅熔液使坩埚保持高温，然后通过加料装置将硅料加入坩埚中进行下 一根硅棒的拉制，此法称为多次投料复拉法（Recharged-Cz）。

　　RCz法节省了晶棒冷却时间和进排气时间，且石英坩埚可以重复利用，已成为目前业界主流的拉晶工艺。

　　在Cz法基础上有很多改进的工艺来实现更高的拉晶效率，除RCz外，OCz（炉外加料技术）、CCz（连续投料直拉法）等 均有小范围应用。

　　目前不管是BCz、RCz还是OCz，坩埚内硅熔液都会随着单晶硅棒的拉制而变少，液面下降造成拉制环境中热环境不稳定，易引起晶棒性质的不均一。

　　此外RCz法的效率提升也有限制，当拉制完的硅棒在副室中冷却时，下次拉制的硅料通过加料管进入坩埚，而进行拉制前必须等待硅棒冷却完毕并移除，增加了等待时间， 降低了RCz法的工业生产效率。

　　4.1.3 Cz→RCz→CCz：投料工艺不断进化，拉晶效率有望进一步提高

　　CCz（Continuous-Cz）法可以一边加料一边拉制晶棒，增加了拉晶效率，但CCz法的理念由来已久，我国早在上世纪80年代就有 相关研究，之所以没有成为主流工业化生产选择，主要原因是符合条件的硅料较少——CCz法需要粒径更小、流动性更好颗粒硅作为原材料，但目前棒状硅依然占据95%以上的市场； 此外颗粒硅产品纯度也存在一些问题；传统流化床法制备的颗粒硅中含有一定量的氢，在高温熔料时容易出现氢跳、溅硅等情况，无法直接用于单晶硅的生产。

　　在颗粒硅符合要求的情况下，CCz法能够进一步减少加料时间、坩埚成本和能耗，在坩埚寿命周期内可完成约10根 晶棒拉制，且CCz产出晶棒电阻率更加均匀、分布更窄，品质更高。由于前文所述磷在硅中更难保证均匀性，故CCz技术的特点有望解决这一难题，更适用于拉制N型单晶硅，而且CCz 法和颗粒硅搭配更易实现自动化与智能化的连续生产，有望成为下一代拉棒主流工艺。

　　4）拉晶过程中使用 双坩埚，且对石英坩埚性能有更高的要求，寿命需达到500小时以上，这对高品质石英坩埚的国产化带来新的机会。以上变化有望带来新的单晶炉设备及热场耗材等的投资。

　　1）提升对硅料的处理能力。例如原来每年能处理10万吨硅料、产出5万吨硅棒，现在每年能处理20万吨硅 料、产出10万吨硅棒，产能得到提高。但这种方法并不能降本，因为单位硅成本没有变化，实际上处理能力提高引起硅料需求增多，硅料价格反而会上涨；

　　2）提升硅料到硅棒的转化率。 例如原来每年能处理10万吨硅料、产出5万吨硅棒，现在每年处理10万吨硅料、产出8万吨硅棒，产能也得到了提高，并且减少了硅成本。此外，若下游提升转化率，例如每公斤出片量 提高，那么转换单位后（吨→GW）拉晶环节会自动“提升产能”，这也是造成近年单GW所需单晶炉数量快速减少的原因之一，我们留到切片环节讨论，本环节以重量为产能计算基准。

　　对于1）提升对硅料的处理能力，可以进一步拆分为减少单次工艺时间和增加单次工艺产出两种路径。在其他条件不变时，大尺寸硅棒相当于增加 了单次产出，而投料工艺改进（如Cz→RCz→CCz）则相当于减少单次工艺时间（减少了复投时间）。下表M6-G12列测算了不同尺寸硅片对圆棒单产的影响，G120 -G124列测算了不同 耗时对圆棒单产的影响。

　　此外影响圆棒单产的核心因素还有长晶速率、单棒长度、坩埚寿命等等，但不论影响因素有多复杂，只要符合我们的路径拆分，就能帮助拉晶环节降本增效。

　　硅片尺寸经历了三次主要的变革：第一阶段1981年-2012年，硅片尺寸以100mm、125mm为主；第二阶段2012年-2018年，以M0- M2硅片为主；第三阶段自2018年以来，陆续出现了G1、M6、G12、M10等更大尺寸硅片。

　　当硅片尺寸在一定范围内增大时，制造企业在不换设备的前提下只需改变夹具就可以增加 产出率，这是近年来硅片尺寸迅速变大的重要原因，但其在增加电池生产线的产能、减少产线单位设备投资的同时，却无法增加电池效率，因此增大硅片尺寸是一种降本技术，而不是 增效技术。

　　硅片多线切割机能够处理的硅棒横截面尺寸主要受到罗拉轴距、罗拉直径限制。使用两辊切割机切割大尺寸硅片时， 由于硅棒边距过大导致罗拉间距难以放进硅棒；如果更换小直径罗拉，则由罗拉撑起的金刚线上下距离缩短，导致硅片切割时可能接触到下侧金刚线，此时可以增加辅助辊撑开金刚线 上下间距，但老旧机型可能不具备升级三辊的空间，且辅助辊由金刚线带动增加了断线风险，降低了切割效率。

　　目前行业内有几种解决方式，例如以高测股份为代表的可调轴距切割方 案，同时也可以增加辅助辊，兼容多种尺寸的硅片；此外也有辅助辊配独立电机方案，此时辅助辊由从动变为主动，三辊同步降低了断线风险，提高了切片良率。 目前来看GC700X设 备自2020年下半年推出以来迅速占据了光伏行业切片机市场。

　　4.2.2 薄片化：对设备及工艺提出更高要求，N型硅片进一步降低厚度下限

　　硅片薄片化不仅有效减少硅材料消耗，而且薄片化能够使硅片更柔韧，也给电池、组件端带来了更多的可能性。近年 来硅片平均厚度不断减少，目前市场上主流的166、182及210单晶硅片厚度均为160μm，相比2016年减薄了16%。

　　尤其是2021年以来，受到硅料价格快速上涨的影响，硅片厚度有加 速减薄的趋势，目前中环外售的P型硅片最薄为150μm，N型硅片最薄已经达到130μm。预计未来硅片厚度仍将进一步降低。

　　金刚线线径越细，锯缝越小，切割时因锯缝造成的硅料损失就越少，同样一根硅棒可切割加工出的硅片数量也越多。金刚线μm左右，相应降低了切割料损。目前40线线快速进入市场，未来金刚线线径仍有细化空间。

　　此外薄片化进程也随后道工序的需求变化， 如P型PERC电池厚度减薄会影响对光的吸收，而N型异质结的对称结构、低温或无应力制程完全可以适应更薄的硅片。预计随着N型电池渗透率提高，N型硅片的厚度也将进一步下降。

　　虽然薄片化有利于降低硅耗和电池成本，但也会降低电池的机械强度，尤其大尺寸下的薄片碎片率可能进一步增加，影响生 产良率。因此，切片环节需要更高的切割稳定性；切削液需要有更好导入，起到冷却、润滑、排屑作用；金刚线需要有更好的颗粒均匀性以及更好的切削能力。在工艺端，超薄片更易 表现出弯曲、进刀收刀的边缘翘曲，需要与设备、金刚线有更好的配合。

　　4.2.3 半片前置、矩形片：本身不能令切片环节降本增效，或对产业链整体降本增效有益

　　由于功率损耗=电流²×电阻，半片电池片中，通过每根主栅的电流降低为原来的1/2，因此半片组件内部功率耗损降低为整 片组件的1/4，所以半片组件的功率封装损失更小，近年来迅速占领市场，且预计未来其市场份额会持续增大。

　　目前半片技术常规做法是先采用激光切割法沿着垂直于电池主栅线的方向 对成品电池片（全片）进行划片和裂片，将全片切割成两个分片，再对各个分片进行串/并联后封装成半片组件。

　　然而激光划片过程中，不可避免地对电池片产生热冲击损伤，划片后的 裂片过程也会额外产生机械损伤，此外分片的切割面没有表面钝化，导致分片边缘复合严重，最终造成转换效率下降。

　　在210和182的尺寸之争中，天合光能在2022年4月初发布了G12R（210×182）规格的矩形硅片，一方面G12R的组件 板型与182组件非常相近，另一方面210向下兼容了，182也可以向上兼容。此外G12R直径约278mm，对应圆棒直径约283mm，这也令部分热屏内径为300mm的老旧单晶炉产能有望生产 G12R硅棒。G12R的出现为还没有准备好的二三线设备、硅片、电池公司提供了第三选择。

　　由于激光划片会对电池片造成损伤、影响最终转换效率，将半片工序提前到切片环节已经在行业内得到小范围应 用。但是很显然，半片将增加切片刀数，可能增加硅耗、降低单产；而由于对角线相同的长方形面积必定比正方形小，矩形硅片也可能会造成边料的浪费。所以这两种技术路线更多是 由下游主导，下游对半片、矩形片需求增多时切片厂商才有动力跟进。

　　➢ 降本增效在切片环节的拆分。我们认为切片环节的降本增效有2条主要途经：

　　1）提升对硅棒的处理能力。例如原来每年能处理10万米硅棒、产出5亿片硅片，现在每年能处理20万米硅 棒、产出10亿片硅片，产能得到提高。但这种方法并不能降本，因为单位硅成本没有变化，实际上处理能力提高引起硅棒需求增多，硅棒价格反而会上涨；

　　2）提升硅棒到硅片的转化率。 例如原来每年能处理10万米硅棒、产出5亿片硅片，现在每年处理10万米硅棒、产出8亿片硅片，产能也得到了提高，并且减少了硅成本。此外，若下游提升转化率，例如电池片效率提 高，那么同样面积的硅片转换单位后（片→W）切片环节会自动“提升产能”，但这个效果并不明显，不如面积增加对单片效率的提升大，本环节假设电池片效率一致。

　　对于1）提升对硅棒的处理能力，可以进一步拆分为减少单次工艺时间和增加单次工艺产出两种路径。在其他条件不变时，大尺寸硅片相当于增加 了单次w数产出，而薄片化本质是提高了转化率从而增加了单刀片数产出。

　　下表M6-G12列测算了不同尺寸硅片对单位长度出片（W）的影响，G120 -G124列测算了不同厚度对单位长度 出片（W）的影响。当然实际生产中当硅片面积、厚度变化时金刚线线径、切片良率也会产生变化，其他因素还有线速度、单刀用时等等，但不论影响因素有多复杂，只要符合我们的 路径拆分，就能帮助切片环节降本增效。

　　拉晶设备占硅片环节核心设备投资的70%；拉晶工艺要求也更高，对工人培训周期更 长；且硅棒成品的氧含量、碳含量、电阻率、少子寿命等指标会对下游电池片组件效率产生关键影响，相对而言切片只需要配合将硅棒进行切割；拉晶环节非硅成本占比约30%，而切 片环节非硅成本占比10-15%，可以说拉晶完成了硅片环节的主要工作。也因此切片环节被认为是不赚钱的，这是硅片企业愿意选择代工模式的原因之一。

　　切片代工并不是最近才被发明创造，但是由于近年来切片环节技术快速进步，代工模式的价值应该被重新评估。

　　1）硅片在朝大尺寸化快速前进，新投资的切片设备可能因无法生产大硅片而迅速落伍；

　　2）薄片化叠加大尺寸导致硅片良率难以控制，需要企业对 切片设备、切割耗材和工艺有深刻的理解；

　　3）大尺寸硅片供不应求，我们测算22年市场对182以上硅片需求或将超过220GW，而21年年底182及210产能合计约180GW，产能不足以 覆盖需求在硅片环节是不常见的，大尺寸产能紧俏导致许多拉晶产能来不及配备切片产能，转而选择和有切片能力的代工厂家合作。

　　我们认为大尺寸硅片供不应求的现象仍将持续，同 时，当这一阶段拉晶+切片代工的表现优于拉晶切片一体厂商时，代工模式有可能成为市场未来的主流选择。

　　如果代工模式想要长久存在，就要保证客户得到的硅片不少于付出相同成本下从市场购买或自行加工得到的数量，而保证这一点就要求代工方具备领先 于市场的切割能力，能够在保证良率的情况下切出比市场平均更多的硅片，多出来的硅片一部分交给客户，一部分自留出售，这样就和客户分享了自身拥有的技术红利，实现合作共赢。

　　影响代工项目利润的因素主要有代工费、切片良率、留片率、硅片价格等等，其中留片率和硅片价格的影响非常关键。 我们充分考虑了这些因素，并保守估计了未来5年内的硅片价格，由此测算了10GW代工规模的盈利能力，经计算，未来5年内单GW代工利润约1500-2000万元。

　　➢高测股份（688556.SH）：公司凭借对切割设备+切割耗材+切割工艺的深刻理解，快速切入代工市场并已和通威、美科、京运通、阳光能源、润阳光伏等光伏企业建立代工合作关系。 目前公司代工产能建成+规划合计47GW。

　　➢宇晶股份（002943.SZ）：多线切割机+金刚石线+热场系统全面布局，有望在切片领域充分发挥技术优势和配套协同优势。目前公司和双良节能合作，拟在盐城设立子公司建立25GW 代工产能，公司持股70%。

　　➢ 中环股份（002129.SZ）：专注单晶硅的研发和生产，210硅片引领者。

　　➢双良节能（600481.SH）：节能节水及硅料设备龙头，成功切入硅片赛道。

　　在光伏领域，子公司双良新能源开展多晶硅还原炉业务已有十余年，过去5年多晶硅还原炉国内市场占有率排名第一。

　　长年扎根光伏上游使公司对光伏周期具备深刻认知，选择在最合适的时间点（大尺寸产能紧缺）切入硅片环节，产能迅速落地，预计公司2022年底将实现22GW+产能，总规划40GW产能。

　　目前公司已签订近92 亿片的硅片订单和超3万吨的单晶方棒/方锭订单，业绩保障充足。

　　➢ 上机数控（603185.SH）：“高端装备+核心材料”有望协同共振。

　　➢京运通（601908.SH）：乌海+乐山规划超50GW，产能有望加速落地。

　　5.3 设备环节：硅片设备穿越周期增长，竞争格局趋于稳定，技术进步带来设备换代需求

　　➢晶盛机电（300316.SZ）：单晶炉龙头，多层次布局半导体、蓝宝石等领域。

　　➢连城数控（835368.BJ）：专注光伏半导体领域，积极拓展非关联方客户。

　　➢天通股份（600330.SH）：子公司天通吉成与协鑫合作CCZ设备已取得阶段性成果。

　　➢高测股份（688556.SH）：可变轴距切片机占据绝对市场，代工打开新增长点。

　　➢宇晶股份（002943.SZ）：光伏切割专机已逐步得到市场认可，2021年以来取得超500台订单，代工打开新增长点。

　　1.硅片概况：位于光伏中上游，实现硅料向电池片转变的重要环节1.1 晶硅电池占据绝大多数市场份额，硅片不可或缺➢ 太阳能电池种类繁多，晶硅与薄膜电池最为成熟。自1954年美国贝尔实验室研制出效率为6%的具备实用价值的单晶硅电池以来，太阳能电池已经取得长足的发展。根据材料不...