在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，光伏產(chǎn)業(yè)作為可再生能源領(lǐng)域的重要組成部分，正經(jīng)歷著前所未有的發(fā)展機遇。隨著對氣候變化的擔(dān)憂日益加劇以及傳統(tǒng)化石能源的逐漸枯竭，各國紛紛加大對清潔能源的投入和支持力度，以實現(xiàn)能源的可持續(xù)供應(yīng)和環(huán)境的保護。光伏硅片作為光伏產(chǎn)業(yè)的核心基礎(chǔ)材料，其質(zhì)量和成本直接影響著光伏電池和組件的性能與價格，進而決定了整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率和市場競爭力。

一、光伏硅片行業(yè)概述

1、定義與分類

根據(jù)市場調(diào)研報告指出，光伏硅片是指用高純度硅材料制成的薄片或片狀基板，是制備光伏晶硅電池的重要材料，其質(zhì)量和性能直接影響著光伏電池的轉(zhuǎn)換效率和成本。作為多晶硅的直接下游，按照應(yīng)用場景的不同，硅片可分為光伏硅片與半導(dǎo)體硅片。在光伏領(lǐng)域，硅片以太陽能級多晶硅（6N-9N，N 代表百分?jǐn)?shù)中有幾個 “9”）為原料，主要用于下游光伏電池片的制造，目前光伏硅片以單晶形式為主；在半導(dǎo)體領(lǐng)域，半導(dǎo)體硅片通常以電子級多晶硅（9-11N）為原料，經(jīng)過拉晶切片等工序后成為單晶硅片，后續(xù)進一步加工為晶圓，是集成電路、晶體管和其他半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)材料。從多晶硅需求結(jié)構(gòu)來看，伴隨光伏行業(yè)的高速發(fā)展，至 2023 年全球光伏硅片需求占比達 98%，而半導(dǎo)體硅片則不到 2%。

按照制作工藝的不同，光伏硅片又可分為單晶硅片與多晶硅片。單晶硅片通常以多晶硅致密料為原料制作，由完整的單晶硅晶體組成，具有高度有序的晶格結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得單晶硅片具有優(yōu)異的電學(xué)性能與機械性能，其電池片一般為圓角方形，顏色為深藍色，略接近黑色 。多晶硅片多以菜花料、珊瑚料為主要原料制作，由多個晶面取向不同的晶粒組成，表面呈現(xiàn)出不同的紋理和顏色，其電池片一般為方形，以藍色和灰色為主，且略帶花紋。從生產(chǎn)工藝來看，雖然多晶硅片由于工藝流程簡單而有一定的成本優(yōu)勢，但多晶硅片中不同晶粒間存在晶界，對電子傳輸會產(chǎn)生一定阻礙，致使其電學(xué)性能相對較差，即光電轉(zhuǎn)化效率相對較低。

2、在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的位置

光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游的硅料、硅片環(huán)節(jié)，中游的電池片、組件環(huán)節(jié)，以及下游的光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)節(jié)，光伏硅片處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游，是連接上游硅料和下游電池片、組件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在上游，硅片的生產(chǎn)依賴于硅料的供應(yīng)。硅料的質(zhì)量和價格直接影響著硅片的生產(chǎn)成本和質(zhì)量。近年來，隨著硅料產(chǎn)能的不斷擴張，硅料價格逐漸下降，為硅片行業(yè)的發(fā)展提供了有利的成本支撐。然而，硅料價格的波動也給硅片企業(yè)帶來了一定的市場風(fēng)險，企業(yè)需要通過優(yōu)化供應(yīng)鏈管理、簽訂長期供應(yīng)合同等方式來降低原材料價格波動的影響。

在下游，硅片是制造電池片的核心原材料，其質(zhì)量和性能直接決定了電池片的轉(zhuǎn)換效率和成本。隨著光伏技術(shù)的不斷進步，下游電池片和組件企業(yè)對硅片的尺寸、厚度、純度等要求也越來越高。大尺寸硅片和薄片化技術(shù)的發(fā)展，不僅提高了電池片和組件的功率，降低了生產(chǎn)成本，也對硅片企業(yè)的技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)工藝提出了更高的挑戰(zhàn)。硅片企業(yè)需要不斷加大研發(fā)投入，提高技術(shù)水平，以滿足下游市場的需求。 此外，硅片行業(yè)的發(fā)展還受到下游光伏發(fā)電應(yīng)用市場的影響。隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣黾?，光伏發(fā)電市場規(guī)模持續(xù)擴大，這為硅片行業(yè)提供了廣闊的市場空間。然而，光伏發(fā)電市場的發(fā)展也受到政策、市場競爭等因素的影響，硅片企業(yè)需要密切關(guān)注市場動態(tài)，及時調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，以適應(yīng)市場變化。

3、發(fā)展歷程

光伏硅片行業(yè)的發(fā)展歷程可以追溯到 20 世紀(jì) 50 年代，當(dāng)時硅材料開始被應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進步和成本的逐漸降低，硅片開始在光伏領(lǐng)域得到應(yīng)用，并逐漸成為光伏產(chǎn)業(yè)的核心材料。

20 世紀(jì) 70 年代，受全球能源危機的影響，各國開始加大對可再生能源的研發(fā)和投入，光伏產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展的機遇。在這一時期，多晶硅片成為光伏市場的主流產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝相對簡單，成本較低，但轉(zhuǎn)換效率也相對較低。

20 世紀(jì) 90 年代，隨著直拉單晶硅技術(shù)的發(fā)展，單晶硅片的轉(zhuǎn)換效率得到了顯著提高，逐漸在市場上嶄露頭角。然而，由于單晶硅片的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高，其市場份額在當(dāng)時仍相對較小。

進入 21 世紀(jì)，隨著光伏市場的快速發(fā)展和技術(shù)的不斷進步，單晶硅片的成本逐漸降低，轉(zhuǎn)換效率不斷提高。特別是 2010 年以后，隨著金剛線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用，單晶硅片的成本大幅下降，市場競爭力不斷增強。與此同時，多晶硅片的市場份額則逐漸被單晶硅片所取代。

2017 年起，單晶硅片逐步取代多晶硅片，成為最主流硅片類型。據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會（CPIA）統(tǒng)計，2016 年中國光伏硅片以多晶硅片為主，占比達到 80%，單晶硅片占比則不到 20%。到 2023 年底，中國單晶硅片市占率已達 99.2%，多晶硅片市占率已被壓縮至 0.8%，單晶硅片基本已完成對多晶硅片的取代。

伴隨光伏產(chǎn)業(yè)降本增效的持續(xù)推進，N 型電池取代 P 型電池已成為行業(yè)大趨勢，隨之而來的便是 N 型硅片滲透率的逐步提高。根據(jù) CPIA 統(tǒng)計，2023 年 N 型單晶硅片占比增加至 24.7%，而 P 型單晶硅片占比被壓縮至 74.5%。據(jù)資訊商 PV Infolink 統(tǒng)計，2023 年以來 N 型硅片占比持續(xù)抬升，至 2024 年 4 月其單月產(chǎn)量占比達 75% 左右，已成為光伏硅片的主流產(chǎn)品類型。 回顧光伏硅片行業(yè)的發(fā)展歷程，技術(shù)創(chuàng)新和成本下降是推動行業(yè)發(fā)展的核心動力。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和市場需求的持續(xù)增長，光伏硅片行業(yè)有望迎來更加廣闊的發(fā)展空間。

二、光伏硅片行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀

1、關(guān)鍵技術(shù)介紹

大尺寸硅片技術(shù)

據(jù)市場研究報告進行披露，大尺寸硅片技術(shù)是近年來光伏硅片領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，隨著技術(shù)的不斷進步，硅片尺寸逐漸從傳統(tǒng)的 156.75mm、158.75mm 向 166mm、182mm、210mm 甚至更大尺寸發(fā)展。大尺寸硅片具有諸多優(yōu)勢，在提高生產(chǎn)效率方面，大尺寸硅片能夠在相同的生產(chǎn)設(shè)備和工藝條件下，產(chǎn)出更多的電池片和組件，從而提高生產(chǎn)效率，降低單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。以 182mm 和 210mm 硅片為例，相較于傳統(tǒng)的 156.75mm 硅片，182mm 硅片的面積增加了約 22%，210mm 硅片的面積增加了約 82%，這意味著在相同的生產(chǎn)時間內(nèi)，使用大尺寸硅片可以生產(chǎn)出更多的電池片和組件，提高了生產(chǎn)線的產(chǎn)能。

大尺寸硅片還能夠降低原材料成本和非硅成本。在原材料成本方面，大尺寸硅片在拉晶和切片過程中，單位硅料的利用率更高，能夠減少硅料的浪費，從而降低原材料成本。在非硅成本方面，大尺寸硅片可以減少電池片和組件的封裝材料用量，降低封裝成本；同時，由于大尺寸硅片生產(chǎn)的組件功率更高，在光伏電站建設(shè)中，可以減少支架、電纜等其他設(shè)備的使用量，降低系統(tǒng)成本。有研究表明，使用 210mm 硅片的組件，其系統(tǒng)成本相較于使用 156.75mm 硅片的組件可以降低約 10% - 15%。

大尺寸硅片技術(shù)的發(fā)展也面臨一些挑戰(zhàn)。硅片尺寸的增大對生產(chǎn)設(shè)備和工藝提出了更高的要求，需要對單晶爐、切片機等設(shè)備進行升級改造，以適應(yīng)大尺寸硅片的生產(chǎn)需求。大尺寸硅片在運輸和加工過程中，更容易出現(xiàn)破碎等問題，需要加強生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制和物流管理。隨著技術(shù)的不斷進步和產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，這些問題正在逐步得到解決，大尺寸硅片技術(shù)將在未來的光伏產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。

薄片化技術(shù)

薄片化技術(shù)是指通過改進生產(chǎn)工藝，將光伏硅片的厚度不斷降低的技術(shù)。其原理主要基于材料科學(xué)和制造工藝的優(yōu)化，通過提高硅片的強度和韌性，使其在更薄的情況下仍能保持良好的物理性能和電學(xué)性能。傳統(tǒng)的光伏硅片厚度一般在 180 - 200μm 左右，隨著薄片化技術(shù)的發(fā)展，目前 P 型單晶硅片行業(yè)平均厚度已降至 150 - 155μm，用于 TOPCon 電池的 N 型硅片行業(yè)平均厚度為 130 - 140μm，用于異質(zhì)結(jié)電池的硅片厚度則更薄，約為 120 - 130μm。

薄片化技術(shù)對降低硅耗和提高電池轉(zhuǎn)換效率具有顯著影響。在降低硅耗方面，硅片厚度的降低直接減少了單位面積硅片的硅材料用量。以 156.75mm 硅片為例，從 180μm 厚度減薄到 150μm，每片硅片的硅耗減少了約 16.7%。這不僅降低了硅片的生產(chǎn)成本，還提高了硅材料的利用率，緩解了硅資源的緊張局面。隨著硅片薄片化，相同重量的硅料可以生產(chǎn)出更多的硅片，進一步降低了硅片的單位成本。

在提高電池轉(zhuǎn)換效率方面，薄片化技術(shù)有助于減少光生載流子在硅片中的復(fù)合損失。較薄的硅片可以使光生載流子更容易到達電池的電極，從而提高電池的短路電流和填充因子，進而提高電池的轉(zhuǎn)換效率。薄片化還可以減少硅片對光的吸收，提高光的透過率，使更多的光能夠被電池吸收利用，進一步提高電池的轉(zhuǎn)換效率。研究表明，硅片厚度每降低 10μm，電池轉(zhuǎn)換效率可提高約 0.1 - 0.2 個百分點。

然而，薄片化技術(shù)的發(fā)展也面臨一些挑戰(zhàn)。隨著硅片厚度的降低，硅片的機械強度減弱，在生產(chǎn)、運輸和加工過程中更容易出現(xiàn)破碎等問題，這對生產(chǎn)工藝和設(shè)備的精度、穩(wěn)定性以及操作人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。薄片化技術(shù)還需要與其他技術(shù)，如高效電池技術(shù)、封裝技術(shù)等相配合，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，企業(yè)和科研機構(gòu)不斷加大研發(fā)投入，通過改進切割工藝、優(yōu)化硅片表面處理技術(shù)、研發(fā)新型封裝材料等方式，提高硅片的機械性能和可靠性，推動薄片化技術(shù)的發(fā)展。

N 型硅片技術(shù)

N 型硅片是指在晶體生長過程中摻入微量 V 族元素（如磷、砷等），從而使硅片具有電子導(dǎo)電特性的硅片。與之相對的是 P 型硅片，P 型硅片是摻入微量 III 族元素（如硼、鎵等），具有空穴導(dǎo)電特性。

在技術(shù)優(yōu)勢方面，N 型硅片具有低光致衰減的特點。P 型硅片在光照下會出現(xiàn)光致衰減現(xiàn)象，導(dǎo)致電池轉(zhuǎn)換效率下降，而 N 型硅片的光致衰減率極低，一般在 1% 以內(nèi)，遠低于 P 型硅片的 2 - 3%，這使得 N 型硅片制成的電池在長期使用過程中能夠保持更穩(wěn)定的性能。N 型硅片的弱光響應(yīng)好，在低光照強度下，N 型硅片能夠更有效地吸收和轉(zhuǎn)化光能，提高發(fā)電效率。N 型硅片還具有更高的少子壽命和更低的雜質(zhì)含量，這使得 N 型硅片在電學(xué)性能上更優(yōu)異，能夠制備出更高轉(zhuǎn)換效率的電池。目前，規(guī)?；a(chǎn)的 P 型單晶電池平均轉(zhuǎn)換效率達到 23.2%，而 N 型 TOPCon 電池平均轉(zhuǎn)換效率已達到 24.5% 左右，HJT 電池平均轉(zhuǎn)換效率達到 24.9%，N 型電池片較 P 型 PERC 電池片轉(zhuǎn)換效率高出超過 1.8 個百分點。

在市場應(yīng)用方面，隨著光伏產(chǎn)業(yè)對高效電池技術(shù)的追求，N 型硅片的市場需求逐漸增加。N 型硅片主要應(yīng)用于 TOPCon、HJT、IBC 等高效電池技術(shù)，這些電池技術(shù)具有更高的轉(zhuǎn)換效率和更低的度電成本，受到市場的廣泛關(guān)注。目前，TOPCon 電池技術(shù)是 N 型硅片應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，其市場份額不斷擴大。HJT 電池技術(shù)雖然目前成本較高，但具有良好的發(fā)展前景，隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的降低，未來對 N 型硅片的需求也將快速增長。

N 型硅片在技術(shù)和市場應(yīng)用方面具有明顯的優(yōu)勢，隨著技術(shù)的不斷進步和成本的進一步降低，N 型硅片有望逐漸取代 P 型硅片，成為光伏硅片市場的主流產(chǎn)品。然而，N 型硅片的生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，目前在市場上的份額仍相對較小。為了推動 N 型硅片的發(fā)展，企業(yè)和科研機構(gòu)需要進一步加大研發(fā)投入，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，提高 N 型硅片的市場競爭力。

2、技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)投入

企業(yè)研發(fā)動態(tài)

主要光伏硅片企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新方面表現(xiàn)活躍，不斷加大研發(fā)投入，推動行業(yè)技術(shù)進步。隆基綠能作為全球領(lǐng)先的光伏硅片企業(yè)，一直致力于技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新。公司在大尺寸硅片、薄片化技術(shù)、N 型硅片等領(lǐng)域取得了多項技術(shù)突破。在大尺寸硅片方面，隆基綠能推出的 182mm 硅片，憑借其高效的生產(chǎn)效率和良好的市場適應(yīng)性，迅速在市場上占據(jù)了重要地位。公司還在不斷研發(fā)更大尺寸的硅片技術(shù)，以滿足市場對更高功率組件的需求。在薄片化技術(shù)方面，隆基綠能通過不斷優(yōu)化切割工藝和設(shè)備，成功將硅片厚度降低至行業(yè)領(lǐng)先水平，有效降低了硅耗和生產(chǎn)成本。在 N 型硅片技術(shù)方面，隆基綠能積極布局 N 型硅片的研發(fā)和生產(chǎn)，其研發(fā)的 N 型 TOPCon 電池技術(shù)取得了顯著進展，轉(zhuǎn)換效率不斷提高。

TCL 中環(huán)也是技術(shù)創(chuàng)新的重要推動者。公司在大尺寸硅片技術(shù)領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢，其研發(fā)的 210mm 大尺寸硅片，通過一系列的技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)了更高的生產(chǎn)效率和更低的成本。公司還在智能化生產(chǎn)、工業(yè) 4.0 等領(lǐng)域進行了深入探索，通過引入先進的信息技術(shù)和自動化設(shè)備，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的智能化控制和管理，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

這些企業(yè)的技術(shù)突破對市場競爭產(chǎn)生了深遠影響。技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)能夠推出更具競爭力的產(chǎn)品，提高市場份額。隆基綠能和 TCL 中環(huán)憑借其在大尺寸硅片和 N 型硅片技術(shù)方面的優(yōu)勢，在市場競爭中占據(jù)了有利地位，產(chǎn)品受到了下游客戶的廣泛認(rèn)可。技術(shù)創(chuàng)新還能夠推動行業(yè)成本下降，促進光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著企業(yè)在薄片化技術(shù)、生產(chǎn)工藝優(yōu)化等方面的不斷突破，光伏硅片的生產(chǎn)成本不斷降低，這使得光伏發(fā)電的成本也隨之下降，提高了光伏產(chǎn)業(yè)的市場競爭力，進一步推動了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。技術(shù)創(chuàng)新也促使其他企業(yè)加大研發(fā)投入，形成了良好的市場競爭氛圍，推動了整個行業(yè)的技術(shù)進步。

科研機構(gòu)合作

科研機構(gòu)與企業(yè)在光伏硅片技術(shù)創(chuàng)新方面的合作日益緊密，形成了產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新的良好局面。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、清華大學(xué)、浙江大學(xué)等科研機構(gòu)在光伏硅片技術(shù)研究方面具有深厚的技術(shù)積累和科研實力，與隆基綠能、TCL 中環(huán)等企業(yè)開展了廣泛的合作。這些合作主要集中在技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、成果轉(zhuǎn)化等方面。

在技術(shù)研發(fā)方面，科研機構(gòu)和企業(yè)共同承擔(dān)研發(fā)項目，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢?？蒲袡C構(gòu)憑借其在基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)研究方面的優(yōu)勢，為企業(yè)提供技術(shù)支持和創(chuàng)新思路；企業(yè)則利用其在生產(chǎn)實踐和市場應(yīng)用方面的經(jīng)驗，將科研成果轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品，推動技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。雙方合作開展的大尺寸硅片拉晶技術(shù)研究、N 型硅片材料優(yōu)化研究等項目，取得了一系列重要成果，推動了光伏硅片技術(shù)的進步。

在人才培養(yǎng)方面，科研機構(gòu)和企業(yè)通過聯(lián)合培養(yǎng)研究生、開展技術(shù)培訓(xùn)等方式，為行業(yè)培養(yǎng)了大量專業(yè)技術(shù)人才?？蒲袡C構(gòu)為學(xué)生提供了良好的科研環(huán)境和理論知識學(xué)習(xí)機會，企業(yè)則為學(xué)生提供了實踐平臺和實際項目鍛煉機會，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實踐相結(jié)合，提高解決實際問題的能力。這種產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式，為光伏硅片行業(yè)的發(fā)展提供了有力的人才支撐。

科研機構(gòu)與企業(yè)的合作對技術(shù)創(chuàng)新起到了積極的推動作用。通過合作，實現(xiàn)了科研資源和產(chǎn)業(yè)資源的優(yōu)化配置，加快了技術(shù)創(chuàng)新的速度?？蒲袡C構(gòu)的科研成果能夠更快地轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力，企業(yè)也能夠借助科研機構(gòu)的技術(shù)力量，提升自身的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力。合作還促進了知識和技術(shù)的交流與共享，激發(fā)了創(chuàng)新活力，推動了整個行業(yè)的技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。

北京研精畢智信息咨詢有限公司（XYZResearch），系國內(nèi)領(lǐng)先的行業(yè)和企業(yè)研究服務(wù)供應(yīng)商，并榮膺CCTV中視購物官方合作品牌。公司秉持助力企業(yè)實現(xiàn)商業(yè)決策高效化的核心宗旨，依托十年行業(yè)積累，深度整合企業(yè)研究、行業(yè)研究、數(shù)據(jù)定制、消費者調(diào)研、市場動態(tài)監(jiān)測等多維度服務(wù)模塊，同時組建由業(yè)內(nèi)資深專家構(gòu)成的專家?guī)欤蛟煲徽臼窖芯糠?wù)體系。研精畢智咨詢憑借先進方法論、豐富的案例與數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)把脈市場趨勢，為企業(yè)提供權(quán)威的市場洞察及戰(zhàn)略導(dǎo)向。