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在全球能源转型的大背景下，光伏产业作为可再生能源领域的重要组成部分，正经历着前所未有的发展机遇。随着对气候变化的担忧日益加剧以及传统化石能源的逐渐枯竭，各国纷纷加大对清洁能源的投入和支持力度，以实现能源的可持续供应和环境的保护。光伏硅片作为光伏产业的核心基础材料，其质量和成本直接影响着光伏电池和组件的性能与价格，进而决定了整个光伏发电系统的效率和市场竞争力。

一、光伏硅片行业概述

1、定义与分类

根据市场调研报告指出，光伏硅片是指用高纯度硅材料制成的薄片或片状基板，是制备光伏晶硅电池的重要材料，其质量和性能直接影响着光伏电池的转换效率和成本。作为多晶硅的直接下游，按照应用场景的不同，硅片可分为光伏硅片与半导体硅片。在光伏领域，硅片以太阳能级多晶硅（6N-9N，N 代表百分数中有几个 “9”）为原料，主要用于下游光伏电池片的制造，目前光伏硅片以单晶形式为主；在半导体领域，半导体硅片通常以电子级多晶硅（9-11N）为原料，经过拉晶切片等工序后成为单晶硅片，后续进一步加工为晶圆，是集成电路、晶体管和其他半导体器件的基础材料。从多晶硅需求结构来看，伴随光伏行业的高速发展，至 2023 年全球光伏硅片需求占比达 98%，而半导体硅片则不到 2%。

按照制作工艺的不同，光伏硅片又可分为单晶硅片与多晶硅片。单晶硅片通常以多晶硅致密料为原料制作，由完整的单晶硅晶体组成，具有高度有序的晶格结构，该结构使得单晶硅片具有优异的电学性能与机械性能，其电池片一般为圆角方形，颜色为深蓝色，略接近黑色 。多晶硅片多以菜花料、珊瑚料为主要原料制作，由多个晶面取向不同的晶粒组成，表面呈现出不同的纹理和颜色，其电池片一般为方形，以蓝色和灰色为主，且略带花纹。从生产工艺来看，虽然多晶硅片由于工艺流程简单而有一定的成本优势，但多晶硅片中不同晶粒间存在晶界，对电子传输会产生一定阻碍，致使其电学性能相对较差，即光电转化效率相对较低。

2、在光伏产业链中的位置

光伏产业链主要包括上游的硅料、硅片环节，中游的电池片、组件环节，以及下游的光伏发电应用系统环节，光伏硅片处于产业链的中游，是连接上游硅料和下游电池片、组件的关键环节。

在上游，硅片的生产依赖于硅料的供应。硅料的质量和价格直接影响着硅片的生产成本和质量。近年来，随着硅料产能的不断扩张，硅料价格逐渐下降，为硅片行业的发展提供了有利的成本支撑。然而，硅料价格的波动也给硅片企业带来了一定的市场风险，企业需要通过优化供应链管理、签订长期供应合同等方式来降低原材料价格波动的影响。

在下游，硅片是制造电池片的核心原材料，其质量和性能直接决定了电池片的转换效率和成本。随着光伏技术的不断进步，下游电池片和组件企业对硅片的尺寸、厚度、纯度等要求也越来越高。大尺寸硅片和薄片化技术的发展，不仅提高了电池片和组件的功率，降低了生产成本，也对硅片企业的技术研发和生产工艺提出了更高的挑战。硅片企业需要不断加大研发投入，提高技术水平，以满足下游市场的需求。 此外，硅片行业的发展还受到下游光伏发电应用市场的影响。随着全球对清洁能源的需求不断增加，光伏发电市场规模持续扩大，这为硅片行业提供了广阔的市场空间。然而，光伏发电市场的发展也受到政策、市场竞争等因素的影响，硅片企业需要密切关注市场动态，及时调整发展战略，以适应市场变化。

3、发展历程

光伏硅片行业的发展历程可以追溯到 20 世纪 50 年代，当时硅材料开始被应用于半导体领域。随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，硅片开始在光伏领域得到应用，并逐渐成为光伏产业的核心材料。

20 世纪 70 年代，受全球能源危机的影响，各国开始加大对可再生能源的研发和投入，光伏产业迎来了发展的机遇。在这一时期，多晶硅片成为光伏市场的主流产品，其生产工艺相对简单，成本较低，但转换效率也相对较低。

20 世纪 90 年代，随着直拉单晶硅技术的发展，单晶硅片的转换效率得到了显著提高，逐渐在市场上崭露头角。然而，由于单晶硅片的生产工艺复杂，成本较高，其市场份额在当时仍相对较小。

进入 21 世纪，随着光伏市场的快速发展和技术的不断进步，单晶硅片的成本逐渐降低，转换效率不断提高。特别是 2010 年以后，随着金刚线切割技术的广泛应用，单晶硅片的成本大幅下降，市场竞争力不断增强。与此同时，多晶硅片的市场份额则逐渐被单晶硅片所取代。

2017 年起，单晶硅片逐步取代多晶硅片，成为最主流硅片类型。据中国光伏行业协会（CPIA）统计，2016 年中国光伏硅片以多晶硅片为主，占比达到 80%，单晶硅片占比则不到 20%。到 2023 年底，中国单晶硅片市占率已达 99.2%，多晶硅片市占率已被压缩至 0.8%，单晶硅片基本已完成对多晶硅片的取代。

伴随光伏产业降本增效的持续推进，N 型电池取代 P 型电池已成为行业大趋势，随之而来的便是 N 型硅片渗透率的逐步提高。根据 CPIA 统计，2023 年 N 型单晶硅片占比增加至 24.7%，而 P 型单晶硅片占比被压缩至 74.5%。据资讯商 PV Infolink 统计，2023 年以来 N 型硅片占比持续抬升，至 2024 年 4 月其单月产量占比达 75% 左右，已成为光伏硅片的主流产品类型。 回顾光伏硅片行业的发展历程，技术创新和成本下降是推动行业发展的核心动力。未来，随着技术的不断进步和市场需求的持续增长，光伏硅片行业有望迎来更加广阔的发展空间。

二、光伏硅片行业技术现状

1、关键技术介绍

大尺寸硅片技术

据市场研究报告进行披露，大尺寸硅片技术是近年来光伏硅片领域的重要发展方向，随着技术的不断进步，硅片尺寸逐渐从传统的 156.75mm、158.75mm 向 166mm、182mm、210mm 甚至更大尺寸发展。大尺寸硅片具有诸多优势，在提高生产效率方面，大尺寸硅片能够在相同的生产设备和工艺条件下，产出更多的电池片和组件，从而提高生产效率，降低单位产品的生产成本。以 182mm 和 210mm 硅片为例，相较于传统的 156.75mm 硅片，182mm 硅片的面积增加了约 22%，210mm 硅片的面积增加了约 82%，这意味着在相同的生产时间内，使用大尺寸硅片可以生产出更多的电池片和组件，提高了生产线的产能。

大尺寸硅片还能够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过程中，单位硅料的利用率更高，能够减少硅料的浪费，从而降低原材料成本。在非硅成本方面，大尺寸硅片可以减少电池片和组件的封装材料用量，降低封装成本；同时，由于大尺寸硅片生产的组件功率更高，在光伏电站建设中，可以减少支架、电缆等其他设备的使用量，降低系统成本。有研究表明，使用 210mm 硅片的组件，其系统成本相较于使用 156.75mm 硅片的组件可以降低约 10% - 15%。

大尺寸硅片技术的发展也面临一些挑战。硅片尺寸的增大对生产设备和工艺提出了更高的要求，需要对单晶炉、切片机等设备进行升级改造，以适应大尺寸硅片的生产需求。大尺寸硅片在运输和加工过程中，更容易出现破碎等问题，需要加强生产过程中的质量控制和物流管理。随着技术的不断进步和产业的不断发展，这些问题正在逐步得到解决，大尺寸硅片技术将在未来的光伏产业中发挥更加重要的作用。

薄片化技术

薄片化技术是指通过改进生产工艺，将光伏硅片的厚度不断降低的技术。其原理主要基于材料科学和制造工艺的优化，通过提高硅片的强度和韧性，使其在更薄的情况下仍能保持良好的物理性能和电学性能。传统的光伏硅片厚度一般在 180 - 200μm 左右，随着薄片化技术的发展，目前 P 型单晶硅片行业平均厚度已降至 150 - 155μm，用于 TOPCon 电池的 N 型硅片行业平均厚度为 130 - 140μm，用于异质结电池的硅片厚度则更薄，约为 120 - 130μm。

薄片化技术对降低硅耗和提高电池转换效率具有显著影响。在降低硅耗方面，硅片厚度的降低直接减少了单位面积硅片的硅材料用量。以 156.75mm 硅片为例，从 180μm 厚度减薄到 150μm，每片硅片的硅耗减少了约 16.7%。这不仅降低了硅片的生产成本，还提高了硅材料的利用率，缓解了硅资源的紧张局面。随着硅片薄片化，相同重量的硅料可以生产出更多的硅片，进一步降低了硅片的单位成本。

在提高电池转换效率方面，薄片化技术有助于减少光生载流子在硅片中的复合损失。较薄的硅片可以使光生载流子更容易到达电池的电极，从而提高电池的短路电流和填充因子，进而提高电池的转换效率。薄片化还可以减少硅片对光的吸收，提高光的透过率，使更多的光能够被电池吸收利用，进一步提高电池的转换效率。研究表明，硅片厚度每降低 10μm，电池转换效率可提高约 0.1 - 0.2 个百分点。

然而，薄片化技术的发展也面临一些挑战。随着硅片厚度的降低，硅片的机械强度减弱，在生产、运输和加工过程中更容易出现破碎等问题，这对生产工艺和设备的精度、稳定性以及操作人员的技术水平提出了更高的要求。薄片化技术还需要与其他技术，如高效电池技术、封装技术等相配合，以充分发挥其优势。为了应对这些挑战，企业和科研机构不断加大研发投入，通过改进切割工艺、优化硅片表面处理技术、研发新型封装材料等方式，提高硅片的机械性能和可靠性，推动薄片化技术的发展。

N 型硅片技术

N 型硅片是指在晶体生长过程中掺入微量 V 族元素（如磷、砷等），从而使硅片具有电子导电特性的硅片。与之相对的是 P 型硅片，P 型硅片是掺入微量 III 族元素（如硼、镓等），具有空穴导电特性。

在技术优势方面，N 型硅片具有低光致衰减的特点。P 型硅片在光照下会出现光致衰减现象，导致电池转换效率下降，而 N 型硅片的光致衰减率极低，一般在 1% 以内，远低于 P 型硅片的 2 - 3%，这使得 N 型硅片制成的电池在长期使用过程中能够保持更稳定的性能。N 型硅片的弱光响应好，在低光照强度下，N 型硅片能够更有效地吸收和转化光能，提高发电效率。N 型硅片还具有更高的少子寿命和更低的杂质含量，这使得 N 型硅片在电学性能上更优异，能够制备出更高转换效率的电池。目前，规模化生产的 P 型单晶电池平均转换效率达到 23.2%，而 N 型 TOPCon 电池平均转换效率已达到 24.5% 左右，HJT 电池平均转换效率达到 24.9%，N 型电池片较 P 型 PERC 电池片转换效率高出超过 1.8 个百分点。

在市场应用方面，随着光伏产业对高效电池技术的追求，N 型硅片的市场需求逐渐增加。N 型硅片主要应用于 TOPCon、HJT、IBC 等高效电池技术，这些电池技术具有更高的转换效率和更低的度电成本，受到市场的广泛关注。目前，TOPCon 电池技术是 N 型硅片应用最广泛的领域，其市场份额不断扩大。HJT 电池技术虽然目前成本较高，但具有良好的发展前景，随着技术的不断成熟和成本的降低，未来对 N 型硅片的需求也将快速增长。

N 型硅片在技术和市场应用方面具有明显的优势，随着技术的不断进步和成本的进一步降低，N 型硅片有望逐渐取代 P 型硅片，成为光伏硅片市场的主流产品。然而，N 型硅片的生产工艺相对复杂，生产成本较高，目前在市场上的份额仍相对较小。为了推动 N 型硅片的发展，企业和科研机构需要进一步加大研发投入，优化生产工艺，降低生产成本，提高 N 型硅片的市场竞争力。

2、技术创新与研发投入

企业研发动态

主要光伏硅片企业在技术创新方面表现活跃，不断加大研发投入，推动行业技术进步。隆基绿能作为全球领先的光伏硅片企业，一直致力于技术研发和创新。公司在大尺寸硅片、薄片化技术、N 型硅片等领域取得了多项技术突破。在大尺寸硅片方面，隆基绿能推出的 182mm 硅片，凭借其高效的生产效率和良好的市场适应性，迅速在市场上占据了重要地位。公司还在不断研发更大尺寸的硅片技术，以满足市场对更高功率组件的需求。在薄片化技术方面，隆基绿能通过不断优化切割工艺和设备，成功将硅片厚度降低至行业领先水平，有效降低了硅耗和生产成本。在 N 型硅片技术方面，隆基绿能积极布局 N 型硅片的研发和生产，其研发的 N 型 TOPCon 电池技术取得了显著进展，转换效率不断提高。

TCL 中环也是技术创新的重要推动者。公司在大尺寸硅片技术领域具有领先优势，其研发的 210mm 大尺寸硅片，通过一系列的技术创新，实现了更高的生产效率和更低的成本。公司还在智能化生产、工业 4.0 等领域进行了深入探索，通过引入先进的信息技术和自动化设备，实现了生产过程的智能化控制和管理，提高了生产效率和产品质量。

这些企业的技术突破对市场竞争产生了深远影响。技术领先的企业能够推出更具竞争力的产品，提高市场份额。隆基绿能和 TCL 中环凭借其在大尺寸硅片和 N 型硅片技术方面的优势，在市场竞争中占据了有利地位，产品受到了下游客户的广泛认可。技术创新还能够推动行业成本下降，促进光伏产业的发展。随着企业在薄片化技术、生产工艺优化等方面的不断突破，光伏硅片的生产成本不断降低，这使得光伏发电的成本也随之下降，提高了光伏产业的市场竞争力，进一步推动了光伏产业的发展。技术创新也促使其他企业加大研发投入，形成了良好的市场竞争氛围，推动了整个行业的技术进步。

科研机构合作

科研机构与企业在光伏硅片技术创新方面的合作日益紧密，形成了产学研用协同创新的良好局面。中国科学院半导体研究所、清华大学、浙江大学等科研机构在光伏硅片技术研究方面具有深厚的技术积累和科研实力，与隆基绿能、TCL 中环等企业开展了广泛的合作。这些合作主要集中在技术研发、人才培养、成果转化等方面。

在技术研发方面，科研机构和企业共同承担研发项目，充分发挥各自的优势。科研机构凭借其在基础研究和前沿技术研究方面的优势，为企业提供技术支持和创新思路；企业则利用其在生产实践和市场应用方面的经验，将科研成果转化为实际产品，推动技术的产业化应用。双方合作开展的大尺寸硅片拉晶技术研究、N 型硅片材料优化研究等项目，取得了一系列重要成果，推动了光伏硅片技术的进步。

在人才培养方面，科研机构和企业通过联合培养研究生、开展技术培训等方式，为行业培养了大量专业技术人才。科研机构为学生提供了良好的科研环境和理论知识学习机会，企业则为学生提供了实践平台和实际项目锻炼机会，使学生能够将理论知识与实践相结合，提高解决实际问题的能力。这种产学研用相结合的人才培养模式，为光伏硅片行业的发展提供了有力的人才支撑。

科研机构与企业的合作对技术创新起到了积极的推动作用。通过合作，实现了科研资源和产业资源的优化配置，加快了技术创新的速度。科研机构的科研成果能够更快地转化为实际生产力，企业也能够借助科研机构的技术力量，提升自身的技术水平和创新能力。合作还促进了知识和技术的交流与共享，激发了创新活力，推动了整个行业的技术进步和产业升级。

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