光伏硅片行业报告（37页）

行业报告下载 2022年07月05日 06:56 管理员

硅片处于光伏产业链中上游，是连接硅料和电池片的重要环节。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。多晶硅片占比快速减少，单晶成为市场主流。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。拉晶工艺主要包括Fz法和Cz法，光伏领域主要使用Cz法。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法经过十余步骤，掺杂剂决定得到P型硅片或者N型硅片。

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。直拉单晶炉是拉晶环节核心设备，伴随硅片不断向大尺寸方向演化。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。国内单晶炉供应商技术已达到领先水平，单晶炉设备全面国产。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。

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