硅片不斷升級如何驅動設備更新？

以下是我對硅片不斷升級驅動設備更新的梳理。

（一）單晶硅片由 P 型轉向 N 型升級

2021 年，單晶硅片（p 型+n 型）市場占比 約 94.5%，其中 p 型單晶硅片市場占比由 2020 年的 86.9%增長到 90.4%，n 型單晶硅 片約 4.1%。隨著下游對單晶產品的需求增大，單晶硅片市場占比也將進一步增大，且 n 型單晶硅片占比將持續提升。N 型硅片摻磷，光照條件下無硼氧復合對，改善了光致 衰減（LID）和熱輔助光誘導衰減（LeTID）；P 型硅片光照條件下硼氧復合對多。并最 終體現在發電量上，極大的提高光伏系統的收益率。

N 型電池推升 N 型硅片需求。2021 年，N 型 TOPCon 電池平均轉換效率達到 24%， 異質結電池平均轉換效率達到 24.2%，兩者較 2020 年均有較大提升，IBC 電池平均轉換效率達到 24.1%，隨著在生產成本的降低及良率的提升，n 型電池逐漸成為電池技術 的主要發展方向之一。據 PVInfolink 統計，預計到 2022 年年底，TOPCon 電池產能有 望超過 60GW，HJT 產能有望達到 15GW，N 型電池產能增長趨勢明顯，將推升 N 型硅 片的產量需求。

N 型硅片在拉晶過程中需要對單晶爐進行改造或替換。N 型單晶最大的難點是高少 子壽命，而要獲得高少子壽命的單晶則需要多晶硅原料純度更高、熱場純度更高、石英 部件等，對拉晶、切片的環境要求也更高。以導流筒為例，其純度等級分為 I 級 <200PPM、II 級<100PPM、III 級<30PPM，分別滿足光伏 P 型單晶、N 型單晶和半導 體硅單晶的生產要求。

（二）硅片大尺寸趨勢下，單晶爐及切片機升級改造需求增加

2021年 182mm和 210mm 尺寸合計占比由 2020 年的 4.5%迅速增長至 45%，未來其占比仍將快速擴大。 166mm 是現有電池產線可升級的最大尺寸方案，因此將是近 2 年的過渡尺寸。

單個硅片尺寸增大，除拉晶環節的單位成本降低以外，單塊組件電池片數隨之降低， 組件有效發光面積增大，帶來轉換效率以及功率的提升，單瓦成本隨之下降。根據中環 股份 2021 年 6 月的公告披露信息，以電池轉化效率 22.8%計算，G12170μm 單晶硅片 在電池環節單瓦硅成本為 0.749 元/W，較 G1170μm 硅成本降低 0.0552 元/W，較 M6170μm 硅成本降低 0.0061 元/W。

大直徑的單晶硅棒需要提升單晶爐副室尺寸，需對切片機進行升級，且如果熱場直 徑太小，拉大尺寸單晶硅棒成本也將更高。2019 年主流熱場尺寸為 28 寸，2020 年主 流熱場尺寸從 28 寸跨過 30 寸直接到 32 寸，160 單晶爐和 36 寸大熱場已經成為新開工 工廠的標配。

（三）硅片薄片化趨勢下，切片機功率要求提高

2021 年，P 型單晶硅片平均厚 度在 170μm 左右，較 2020 年下降 5μm；用于 TOPCon電池的 n 型硅片平均厚度為 165 μm，用于異質結電池的硅片厚度約 150μm，用于 IBC 電池的硅片厚度約 130μm。配合 薄片化需求，金剛線不斷細線化，金剛線母線直徑由 2020 年的 48-57μm 下降為 2021 年的 43-56μm。

硅片薄片化可以在硅片面積不變的情況下壓縮用料，從而降低硅耗和硅成本。N 型 電池的發展也為硅片薄片化帶來更多需求，如異質結電池的對稱結構、低溫或無應力制 程完全可以適應更薄的硅片，而且其效率不受厚度影響，即使減薄到 100μm 左右，依 賴超低表面復合，短路電流的損失可以通過開路電壓得到補償。但硅片厚度對電池片的 自動化、良率、轉換效率均有影響。

薄片的切割，需要對切片設備及切割工藝提出更高的要求：

（1）需要實現高線速條件下更高的切割穩定性； （2）切削液系統需要有更好導入，起到冷卻、潤滑、排屑作用； （3）金剛線需要有更好的顆粒均勻性以及更好的切削能力； （4）其他插片機、清洗機、分選機也需要相應優化； （5）在切割工藝端，超薄片更易表現出彎曲、以及進刀收刀的邊緣翹曲，因此需 要在工藝端與設備、金剛線有更好的匹配度。