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导读：多晶硅期货预计今年在广州期货交易所上市。多晶硅不仅是工业硅主要的消费下游，也是光伏产业的核心原材料。为帮助投资者了解多晶硅基础知识，我们计划推出多晶硅专题系列报告，本文作为第六篇，重点阐述需求端硅片产业发展概况。
一、单晶硅片的生产
硅片是用多晶硅或单晶硅原料切割加工而成的。其中单晶硅主要采用直拉法，首先将多晶硅原料在石英坩埚中加热熔化，再夹住一块单晶硅的籽晶，悬浮在坩埚上，旋转并向上提拉，坩埚的液体与固体的界面冷凝形成单晶，通过不断复制籽晶，生产出单晶硅棒。
图： 直拉法制作单晶硅
资料来源：华林科纳
图： 单晶硅棒
资料来源：公开信息
单晶硅棒变为单晶硅片，首先要滚磨，减小硅棒的直径公差，再采用金刚线切割技术，利用金刚石极高的硬度，切割得到单晶硅片。而多晶硅片的生产是通过铸造多晶硅锭，再切割为多晶硅片。单晶硅片的晶体结构完整，光电转换效率相对多晶硅片更高。2023 年我国单晶硅片市占率达99.2%，对比多晶硅片已占据绝对主导。
图：单晶硅片
资料来源：公开信息
图：多晶硅片
资料来源：公开信息
二、单晶硅片的分类
1.尺寸分类
1）硅片大尺寸化
M2（156.75mm）：早期硅片尺寸，边长156.75mm，能够较好地平衡组件的功率和成本。传统60片电池片组件功率300—330W 左右。
G1（158.75mm）：边长158.75mm。不改变组件生产设备和工艺，增加硅片面积，组件功率提至330—350W左右。
M6（166mm）：边长166mm，目前应用广泛，主流的60片电池片组件功率370—400W左右，提高光伏组件功率密度，推动光伏平价上网进程。
M10（182mm）：边长182mm。大幅度提升光伏组件功率，72片电池片的组件功率540—590W左右。
G12（210mm）：边长210mm。目前市场最大尺寸，显著减少光伏组件的非硅如边框、玻璃、封装材料等成本。132片电池片光伏组件功率超 700W，降低大型光伏电站的系统成本。
大尺寸硅片有助于增加实际采光面积、降低单位组件所需的电池片数量。自2023年起，182和210尺寸硅片成为主流，合计占市场98%，而166及以下尺寸硅片逐渐退出，仅占2%。目前P型210尺寸60和66板型组件功率超过600W，最高量产功率675W，182尺寸78板型功率突破600W，最高量产功率610W。
2）硅片形状多样化
以往光伏硅片尺寸越变越大，但形状一直是正方形。2022年4月，天合光能首次推出“210R”硅片产品，“R”指矩形形状。矩形硅片主要有两点优点：1）组件空间利用更充分：正方形硅片排列灵活性稍差，矩形硅片采用横排或竖排多种排列，提高光伏组件封装密度，使组件功率提升10% - 15%左右。2）降低成本：矩形硅片组件更适应例如屋顶的形状和尺寸；更贴合集装箱空间，相比正方形，矩形硅片组件集装箱空间利用率提高5.4%，达到98%左右；
由矩形硅片生产的电池片有两种，即210R（尺寸210mm*182mm）、192R（尺寸191.6mm*182.2mm）。2023年7月，一线组件企业达成2382*1134mm的统一矩形电池组件尺寸，其设计有两种：1）以天合光能为代表，66片排版设计，即210R-210*182mm电池规格；2）以隆基为代表，72片排版设计，即192R -191.6*182mm电池规格。据CPIA数据，2023年矩形与微矩形市场整体占比达30%，2024年或将近50%。得以矩形硅片技术路线，主流组件产品突破600W功率。
3）硅片薄片化
硅片薄片化有助于减少硅耗和成本，当前切片技术已满足薄片化需求，但硅片厚度还要适应下游电池片和组件制造。2023年多晶硅片平均厚度为170μm，p型单晶硅片厚度约150μm，比2022年减少5μm；n型硅片用于TOPCon和异质结电池片的减薄趋势明显，其中TOPCon电池用n型硅片平均厚度为125μm，异质结电池用硅片厚度约120μm，分别比2022年减少15μm和5μm。
2.掺杂划分
1）P型单晶硅片
在硅材料中掺入少量硼（B）等三价元素。PERC电池采用P型硅片，理论效率上限为24.5%，目前量产效率约为23.3%，进一步提升空间有限。
2）N 型单晶硅片
在硅材料中掺入磷（P）等五价元素，发电衰减率更低。N型硅片衬底的电池技术主要有TOPCon、HJT和IBC三种，其中HJT电池光电转换效率实验室数据已超26%。
目前硅片行业正经历从P型到N型硅片的转变。据市场统计，2023年底N型硅片产量占54%，到2024年8月这一比例上升至82%，N型硅片已超越P型成为市场主流。
三、我国硅片产业发展概况
我国在全球光伏硅片领域占据主导地位。从规模上看，中国是全球最大的硅片生产国，近十年，国内产能年均占全球总产能近89%，近五年，国内硅片产能进一步增长，全球占比提升至95%以上。截至2023年底，全球硅片总产能约为974.2GW，我国大陆硅片产能约953.6GW，占比接近97.8%，同年我国硅片产量约668.3GW，占全球硅片产量的98.1%。中国硅片不仅产量和产能领先全球，技术如大尺寸化、薄片化、P转N等快速创新，提升了产品在全球光伏市场的竞争力。
图：近五年国内硅片产能全球占比超过95%
资料来源：硅业分会
东南亚成为国内光伏企业出口的中转站。从主要出口地区来看，因美国“双反”政策，中国内地对美出口光伏电池受阻，近些年东南亚成为中国光伏产品出口美国的重要中转地，晶科能源、天合光能和晶澳科技等多家光伏龙头纷纷在此布局产能，2024年上半年，我国出口的硅片总额中，78%流向了泰国、越南和马来西亚等东南亚国家。从出口规模来看，2023年，中国出口光伏硅片78亿片，同比大幅增长45%，但2024年上半年，光伏硅片仅出口27.4亿片，同比下降18.2%。出口大幅下降主要仍为“双反”政策，即美国对柬埔寨、马来西亚、泰国、越南四国出口的电池、组件将实行高额“双反”税，导致东南亚电池片开工率逐步下降，向上传导至硅片需求减少。但国内光伏产品出口退税率下调后，海外光伏产能布局的成本优势开始凸显，未来东南亚产能或不仅专供美国，企业也将寻求更广泛的出口市场。
图：我国光伏硅片出口以东南亚为主
数据来源：海关总署
四、国内硅片产能集中度
国内硅片产地主要集中西北和西南。多晶硅在硅片的生产成本中超过70%，国内硅片产地多靠近多晶硅生产地。据硅业分会数据，截至2023年年底，我国大陆硅片产能约953.6GW，内蒙古、云南、宁夏、四川四省合计硅片产能占据了全国的80%，其中内蒙古以36%的份额位居首位。预计2025年，内蒙古的硅片产能占比预计将提升至41%。
硅片“双雄”企业份额削弱，多元势力崛起。2021年，国内硅片产能仅为474.2GW，2022年底，硅片产能增长至714.5GW，同比增长近50%，其中隆基绿能、TCL中环、晶科能源、晶澳科技等厂商是扩产的主要力量，隆基及中环两巨头合计产能占总产能的44.6%。2023年硅片新势力快速崛起，年底国内涉及硅棒、硅片业务的厂商已接近50家，硅片总产能规模已达到1285.5GW。其中，专业化前十硅片厂商合计产能达779.5GW，占国内总产能的60.6%，高景太阳能、弘元绿能、云南宇泽、新霖飞、美科股份产能增势迅猛。而六大一体化头部企业晶澳科技、晶科能源、天合光能、阿特斯、通威和协鑫积极由组件环节向上游单晶硅片、电池片环节布局，合计硅片产能达320.5GW，占总产能的24.9%。以往硅片市场由两大巨头企业所主导，但在硅片行业扩产潮后，2023年国内专业化及一体化硅片厂商前11家占国内总产能的超过75%，隆基绿能、TCL中环产能分别为183GW及170GW，两家合计份额约占国内总产能的27.4%，仅一年下降约17%。“双雄”份额被削弱，新玩家涌入，代替的是多元势力的崛起。
图：2023年专业化硅片厂商前10产能
资料来源：草根光伏、国投期货
图：2023年一体化六大巨头硅片厂商产能排名
资料来源：草根光伏、国投期货
图：国内专业化及一体化硅片厂商前10产能
资料来源：草根光伏、国投期货
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