中国光伏产业发展路线图第3期：硅片环节关键指标

在光伏产业链中，硅片是连接上游多晶硅料和下游电池的重要环节，其主流尺寸的变化趋势，能够直接影响下游电池和组件的发展。在相同材料下增大硅片尺寸，可以有效减少拉晶切片次数，从而有效降低单位生产成本，同时，大尺寸硅片兼容多主栅、半片等组件的效率提升技术，为电池组件效率提升提供了可能性。

2018年前主流的硅片型号为M2(156.75mm)，2018年之后出现的M6(166mm)硅片和G12(210mm)硅片面积比M2(156.75mm)分别增加了12%和81%。2020年6月，隆基、晶科、金高等7家公司联合倡导建立M10(182mm)光伏硅片标准。182mm尺寸的硅晶片在包装和运输、人工安装、负载能力等方面比210mm尺寸的硅晶片具有优势，已成为目前大尺寸组件的主流选择。

本文指标均以182mm尺寸硅片为基准，围绕拉棒电耗、铸锭电耗、切片电耗、拉棒单炉投料量、铸锭投料量、耗水量、硅片厚度等硅片环节关键指标展开讨论。

●拉棒电耗

单晶拉棒电耗是指直拉法生产单位合格单晶硅棒所消耗的电量，可以通过改善热场、保温性能、提升设备自动化、智能化程度、提高连续拉棒技术等方法，降低拉棒生产电耗。2022年，因热场尺寸增加以及石英砂的不确定性导致成晶率下降，带来能耗增长，预计到2025年，有望下降至21.5kWh/kg-Si。

●铸锭电耗

铸锭电耗是指通过定向凝固技术生产硅锭（大方锭）所消耗的电量。2022年铸锭炉较多的被应用于生产铸锭单晶产品，而与生产多晶相比，生产铸锭单晶的装料量有所下降，导致2022年铸锭单位电耗小幅升高，预计未来铸锭电耗下降也将呈持续放缓趋势。

●切片电耗

切片电耗是指通过切片工序，从方棒/方块到成品硅片所消耗的电量。因为 2022 年硅片尺寸从 166mm 增加到182mm，相应的脱胶槽体、清洗槽体体积呈几何形式增加，使得加热的水体积增加，相应用电量有所提升，导致2022年较2021年小幅上升，切片电耗约为8.3万 kWh/百万片。未来有可能促进切片电耗继续下降的因素包括切速增加，细线化、薄片化带来的单次出片量增加等。

●拉棒单炉投料量

拉棒单炉投料量是指一只坩埚用于多次拉棒生产的总投料量，其中坩埚使用时间为关键因素之一。由于热场尺寸增大以及拉棒数增加，2022年拉棒单炉投料量较2021年的2800kg有小幅提升，约为3100kg。

●铸锭投料量

铸锭投料量是指用于铸锭的单只坩埚的最大装料量，铸锭炉可以生产多晶和铸锭单晶（准单晶）。2017年行业已经出现G8系统（1500kg）的应用，但因为市场中多晶硅片需求下滑，铸锭单晶技术发展不及预期等原因，G8系统铸锭炉未能更大范围普及。2022年我国铸锭炉仍以G7系统为主，多晶投料量约1200kg，单晶投料量约1100kg。预计2024年以后铸锭炉有可能普遍升级为G8系统，铸锭单晶投料量可增长至1500kg。

●耗硅量

耗硅量是指生产每公斤方棒(含边皮复投料)所消耗的多晶硅原料量（按年度统计）。2022 年铸锭耗硅量和拉棒耗硅量与2021年基本持平，分别为1.10kg/kg和1.06kg/kg，且由于铸锭研发投入有限，预计未来几年内数值变化不大。

●耗水量

切片工序取水量包括脱胶、清洗、切片等所有环节的生产设备、辅助设备、污水处理设备等取水量或分摊量。2022年切片环节耗水量为906吨/百万片，未来通过循环用水、水的回收再处理再应用、工艺水平提升、清洗剂的性能优化等方法，可逐步减少耗水量。

●硅片厚度

薄片化有利于降低硅耗和硅片成本，但会影响碎片率，硅片厚度对电池片的自动化、良率、转换效率等均有影响。2022年，多晶硅片平均厚度为175μm，由于市场终端需求量较小，无继续减薄的动力，因此预测2024年之后厚度维持170μm不变，但不排除后期仍有变薄的可能，未来硅片厚度的变化也与多晶硅价格密切相关。

其中，p型单晶硅片平均厚度在155μm左右，较2021年下降15μm，用于TOPCon电池的n型硅片平均厚度为140μm，用于异质结电池的硅片厚度约130μm。TOPCon及HJT等薄片工艺在长期成本上占据极大优势。

2022-2030 年硅片厚度变化趋势（单位：μm）

（图来源：中国光伏行业协会赛迪能源电子产业发展研究中心《中国光伏产业发展路线图（2022-2023年）》）

●金刚线母线直径

金刚线母线直径及研磨介质粒度同硅片切割质量及切削损耗量相关，较小的线径和介质粒度有利于降低切削损耗和生产成本。2022年，用于单晶硅片的金刚线母线直径为38μm，降幅较大，且呈不断下降趋势，用于多晶硅片的金刚线母线直径为57μm，预计未来直径变化不大。

●单位方棒/方锭在金刚线切割下的出片量

随着金刚线直径降低以及硅片厚度下降，等径方棒/方锭每公斤出片量将增加。2022年p型每公斤单晶方棒出片量约为59片，n型TOPCon单晶方棒出片量约为63片，n型HJT单晶方棒出片量约为50片。

●拉棒/铸锭/切片单位产能设备投资额

2022年，拉棒和铸锭环节单位产能设备投资额（包括机加环节）分别为5.0万元/吨和2.0万元/吨。随着单晶拉棒设备供应能力提高及技术进步，设备投资成本呈逐年下降趋势。

但铸锭设备由于技改降本动力不足，以及设备生产商利润空间有限，未来设备投资成本无下降的动力。

切片环节单位产能设备投资是指从方棒/方锭到制成硅片的设备投资，2022年为23.9万元/百万片，未来呈逐渐下降的趋势，但是如果加入自动化设备，切片环节设备投资额的变化趋势可能持平甚至增加。

●硅片人均产出率

硅片人均产出主要指产线员工的人均产出（包含产线直接和间接人员，不含管理人员）。2022年，硅片产线晶体环节拉棒（方棒）人均产出率为26.8 t/(人·年)，切片人均产出率为1.9 百万片/(人·年)。未来随着工厂自动化水平的不断提升，大尺寸产能逐步释放，单位产能逐步增加，硅片工厂的晶体拉棒（方棒）人均产出和切片人均产出也将明显快速提升。

●不同类型硅片市场占比

2022年，单晶硅片（p型+n型）市场占比约97.5%，其中p型单晶硅片市场占比降至 87.5%，n型单晶硅片占比增长至10%。随着下游对单晶产品的需求增大，单晶硅片市场占比也将进一步增大，n型单晶硅片占比将持续提升。

●不同尺寸硅片市场占比

2022年市场上硅片尺寸种类多样，包括 156.75mm、157mm、158.75mm、166mm、182mm、

210mm 等，其中，156.75mm 尺寸占比由2021年的5%下降为0.5%，2024年或将淡出市场；166mm尺寸占比由2021年的36%降至15.5%，且未来市场占比将进一步减少；2022年182mm和210mm尺寸合计占比由2021年的45%迅速增长至82.8%，未来其占比仍将快速扩大。

2022-2030 年不同尺寸硅片市场占比变化趋势

（图来源：中国光伏行业协会赛迪能源电子产业发展研究中心《中国光伏产业发展路线图（2022-2023年）》）

除以上关键指标外，硅片环节景气度还与高纯石英砂供应密切相关，2023年第一季度高纯石英砂供应仍偏紧，目前海外进口高纯石英砂到港后价格大幅上涨已上调价格，价格约35-40万元/吨左右，国内石英砂龙头也计划4月底对中内层砂调价，上调幅度约7-9万元/吨(目前价格17万元/吨)。

同时，由于光伏终端需求预期向好，产业链企业纷纷加大2023年第二季度排产。根据Infolink消息，4月份硅片排产量达46GW，而5月份可能进一步提升至48GW。硅片排产提升进一步加剧高纯石英砂紧张。光伏需求高增背景下，高纯石英砂增量相对有限，硅片供给有望继续保持偏紧态势，或可能成为光伏产业链瓶颈环节，硅片环节盈利能力有望继续保持在较高水平，从而维持行业景气度。