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Table_Yemei0 行业 研究 深度 报告 2022 年 12 月 26 日 Table_Title1 碳达峰碳 中和系 列 研究 之 光 伏制造 篇 藏器于身，待时而动 Table_summary1 光 伏新 增 装机 容 量增长 空 间 广阔，产业 链 制造 端需 求 具 备良 好 成长 空 间。全球光伏发 电量占 总发电 量的 比重 在 3.2%，预 计 2 030 年占比达 到 约 1 9%，未来光伏发电占比提升趋势明确并且空间巨大，相应的未来全球光伏新增装机容量有至少 1 0 倍以上的 增 长空间。光伏新 增装机 需求 稳步上升 带动产 业链制造端需求 趋势向 好。技 术 趋 势：产 业 链围绕 N 型、大 尺 寸、薄 片化 的发 展 趋 势明 确。N 型技术主要 对 于 产 业 链 中 硅料、硅片和电池片 环 节 提 出 了 更 高 的 工 艺 要 求。N 型 硅 料对于硅料掺杂元素和纯度要求更高，西门子法目前可满足其纯度要求，而流化 床 法 有 待 继 续 观 察。N 型 硅 片 对 坩 埚、热 场 等 辅 材 纯 度 要 求 更 高，同 时 大尺寸、薄 片化继 续推进。N 型电池多 技术路 线齐头 并进 发展，结 合不 同 N 型电 池 技 术 路 线 的 投 资 成 本、量 产 光 电 转 换 效 率 以 及 良 率 情 况 来 看，目 前T O P Con 电池最具 性价比 优 势。景 气 度 周 期：硅 料和 硅片 向 下，电 池 片向 上。硅料 在 2 02 3 年的有效 产能或 将达到 1 25 万吨左右，完全能 够满足终 端装机 需求，其价 格自 2 022 年底 或开 启新一轮下行周期。硅 片 大 尺 寸 产 能 供 需 两 旺，部分低 端 产 能 未 来 或 将 逐 步 出清，同时未来当大尺寸渗透率提升放缓时其出货压力开始逐步显现。电池片环节在过去行业以 N 型为主要扩产方向下，大尺寸 P E RC 电池出现供应紧张，随着 上游价 格回落 行业 整体盈利 显著好 转，进 而带 动大尺寸 P E RC 电池升级改造 的资本 开支增 加，未来大尺 寸 P E RC 紧缺或 将 边际缓解。竞 争 格 局：硅 料 和 硅片 往 头 部集 中，电 池 片 或将重 塑。硅料行业集中度 或有所提升，龙头企 业的 N 型 技术、成 本和客 户优势 明显，未来强 者恒强 的格局难以撼动。硅片环节非硅成本竞争力是不同梯队厂商差距所在，未来能够保证 N 型硅片稳定 供货并 且 具备大尺 寸非硅 成本优 势的 企业竞争 优势或 将得以强化，行业集中度在过去短暂下滑后会再次提升。电池片厂商的产品性价比至关重要，未来 N 型电池持 续扩产的 情况下，行业 竞争 格局或将 重塑。业 务 布 局建 议 及风 险分 析。客户选择上建议寻 找 符合 N 型技术趋 势并且 在不同景气度周期下具备核心竞争力的标的，产品配置上关注项目贷款、供应链金融、跨境金融等机会，风险方面关注贸易摩擦、产能过剩、技术迭代等带来的 不确 定 性冲 击。（本 部 分有 删减，招商 银 行各 行部 如需 报告 原 文，请 参照文末方式 联系研 究院）Table_Author1 杨荣成 行 业 研 究员：0755-82901273：华璧辰 总 行 战 略客 户 部：0755-83078011：感 谢 实 习生 宋 俊仪 对 本文 的贡 献 相 关 研 究报 告 碳达峰 碳中和 系列研 究之电 力行 业篇 构建 新型电 力系统，寻 找确定 性高成 长赛道 碳达峰 碳中和 系列研 究之风 电制 造篇 风电 市场向 好，深 耕产 业链经 营 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei1 行业 研究 深度 报告 1/3 目 录 1 光 伏产业 链需求 随终端装 机提升 具备良 好成长 性.1 1.1 未来光伏新增装 机容量 提升空间 广阔.1 1.2 光伏产业链制造 端需求 具备良好 的成长 空间.3 2.技术 趋势：产业链 围绕 N 型、大尺 寸、薄 片化发 展.6 2.1 N 型硅料对于纯度 要求 更高，西 门子法 可满足 纯度 要求，流 化床法 有待继 续观 察.6 2.2 N 型硅片对辅材要 求更 高，大尺 寸、薄 片化继 续推 进.9 2.3 N 型电池技术齐头 并进 发展，目 前 TOPCON 电池最具性价 比优势.12 3.景气度 周期：硅料和 硅片向 下，电 池片向 上.16 3.1 硅料：23 年整体供应充 足，价格 自 22 年底开启下 行周期.17 3.2 硅片：未来低端 产能将 逐步退出，大尺 寸或存 在竞 争压力.20 3.3 电池片：盈利持 续修复，大尺寸 PERC 电池片 紧缺 有望边际 缓解.23 4.竞争 格局：硅料和 硅片往头 部集中，电池 片或将 重塑.26 4.1 硅料：成本和客 户是竞 争关键，龙头企 业强者 恒强.26 4.2 硅片：非硅成本 是差距 体现，集 中度短 暂回落 后或 再度提升.29 4.3 电池片：产品性 价比是 核心，N 型 趋势或 将重塑 格 局.32 5.业务 布局建 议及风 险分析.34 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei1 行业 研究 深度 报告 2/3 图目录 图 1：全球光 伏发电 量占总 发电量比 重情况（%）.1 图 2：中国光 伏发电 量占总 发电量比 重情况（%）.1 图 3：中国太 阳能发 电累计 装机容量 及占比 情况.2 图 4：中国光 伏新 增 装机占 当年电源 新增装 机比重.2 图 5：2030 年和 2050 年全球总发电 量和总 装机量 预估 情况.2 图 6：全球光 伏年度 新增装 机规模情 况（GW）.3 图 7：中国光 伏年度 新增装 机规模情 况（GW）.3 图 8：全球光 伏新增 装机量 同比增速 历史发 展情况（%）.4 图 9：全球光 伏新增 装机规 模预测（GW）.4 图 10：中国光伏 新增 装 机规 模预测（GW）.4 图 11：全球各国 纷纷调 高光 伏装机目 标.5 图 12：光伏制造 产业链 图示（其中硅 料、硅 片、电 池片 和组件是 产业链 主链环 节）.5 图 13：光伏硅料 产品图 示.7 图 14：中国太阳 能级硅 料技 术参数标 准.7 图 15：改良西门 子法多 晶硅 生产工艺 流程图.7 图 16：硅烷流化 床法多 晶硅 生产工艺 流程图.7 图 17：棒状硅与 颗粒硅 未来 市占率变 化情况 预测（%）.9 图 18：石英坩埚 在长晶 炉中 的应用.10 图 19：石英坩埚 构造及 高纯 石英砂价 格情况.10 图 20：2021-2030 年不同类型硅片市 场份额 占比变 化趋 势.10 图 21：大尺寸趋 势下坩 埚尺 寸演变.11 图 22：大尺寸趋 势下热 场尺 寸相应提 高.11 图 23：2020-2025 年不同尺寸硅片市 场份额 占比变 化趋 势（%）.11 图 24：金刚线切 割成为 硅片 切割主流 工艺.12 图 25：金刚线线 径变化 趋势（m）.12 图 26：2021-2030 年不同类型硅片厚 度变化 趋势（m）.12 图 27：太阳能电 池技术 路线 分类示意 图.13 图 28：P 型与 N 型电池结构 示意图.13 图 29：不同类型 N 型 电池 片结构示 意图.14 图 30：不同类型 电池 片 制造 工艺流程.14 图 31：2021-2030 年不同电池技术市 场份额 占比变 化趋 势.16 图 32：2023 年硅料价格下 行带来产 业链利 润结构 往下 游转移.17 图 33：2018 年至今硅料价 格周度数 据变化 情况（元/公 斤）.20 图 34：中国、全 球硅片 产量 及占比情 况.20 图 35：硅片有效 产能中 不同 单晶炉设 备台数 情况.22 图 36：硅片 有效 产能中 不同 单晶炉设 备开工 率.22 图 37：硅片环节 新增产 能变 化预测情 况.23 图 38：一线厂商 大尺寸 硅片 成交价格（元/片）.23 图 39：全球晶硅 光伏电 池片 产能变化 情况.23 图 40：2022 年大尺寸 PERC 电池供 需缺口 情况.23 图 41：硅料价格 变化对 电池 片（M10）毛利影 响.24 图 42：大尺寸电 池片一 线厂 商成交价 格变化 情况.24 图 43：光伏制造 产业链 主链 主流产品 一线厂 商成交 均价 变化情况.24 图 44：2021 年主链环节 CR5 对比情况.26 图 45：主链环节 头部企 业规 模优势明 显.26 图 46：2021 年主要硅料厂 商产能占 比情况（%）.27 图 47：多晶硅料 环节 CR5 集中度变 化趋势（%）.27 图 48：硅料制造 环节成 本结 构情况（%）.27 图 49：硅料企业 单位硅 料生 产成本情 况（万 元/吨）.28 图 50：2021 年各大硅片厂 商产能占 比情况.29 图 51：硅片环节 CR5 变化 情况（%）.29 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei1 行业 研究 深度 报告 3/3 图 52：光伏硅片 的成 本 结构 拆分.30 图 53：硅片的非 硅成本 占比 情况（%）.30 图 54：上市硅片 厂商硅 片业 务毛利率（%）.30 图 55：上市硅片 厂商硅 片单 位生产成 本（元/片）.30 图 56：2021 年电池片企业 产能占比 情况.32 图 57：电池片行业 CR5 变化趋势.32 图 58：电池片成 本拆分.33 图 59：HJT 电池非硅成本占 比构成情 况.33 图 60：不同电池 片技术 路线 非硅成本 对比.33 表目录 表 1：光伏制 造产业 链主链 环节需求 预测情 况.6 表 2：改良西 门子法 和硅烷 流化床法 技术路 线对比 情况.8 表 3：不同电 池片技 术路线 对比情况.15 表 4：不同类 型电池 片技术 参数对比.16 表 5：光伏制 造产业 链主链 环节单位 投资成 本对比 情况 示例.17 表 6：2021-2023 年全球硅料产能释 放进度 及产量 预测 情况.18 表 7：2016-2022 年国内硅片厂商名 义产能 统计情 况.21 表 8：国内主 要电池 片厂商 名义产能 变化情 况汇总.25 表 9：主要硅 料厂商 降本方 式.27 表 10：硅料企业 签订长 单情 况.28 表 11：硅片环节 成本拆 解（182mm 硅片为 例，硅 料价格 为 220.35 元/KG）.31 表 12：主要硅片 厂商降 本策 略.31 表 13：部分企业 N 型 高效 电池产能 扩张情 况（不 完全 统计）.34 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 1/34 光 伏 行 业 已 经 从 补 贴 时 代 迈 入 平 价 时 代，补 贴 时 代 产 业 链 需 求 容 易 受 下 游装机度电补贴政策退坡影 响出现大幅波动，而平价 时代行业主要依赖自身的 技术进步降本增效，产业链 需求有望跟随装机规模稳 步增长。在产业链需求旺 盛的同时行业新进入者络绎 不绝，如何从中找出优质 目标客户成为商业银行关 注的焦点。本篇报告旨在回 答三个问题，一是未来光 伏制造产业链技术发展趋 势如何？二是上述技术发展 趋势影响较大的产业链环 节未来景气周期如何演绎？三是未来不同的景气周期 下产业链相关环节的竞争 格局如何变化？我们认为 未来产业链 N 型技术 趋势对 硅料、硅 片和电 池片三 大 环节提出 了更高 的工艺 变 革要求；未来硅料产能或将 不再是限制产业链发展的 瓶颈，价格逐步迈入下行 区间，硅片环节结构性产能 过剩，电池片存在结构性 供给紧缺，盈利有望持续 修复；硅料和硅片环节成本 竞争力是关键，强者恒强，而电池片环节更注重“性价比”优 势，N 型技术 可 能重塑其 竞争格 局。1 光 伏产业 链需求 随终端 装机提升 具备良 好成长性 1.1 未来光伏新 增装 机容量提 升空间 广 阔 未来光伏发电在发电结构中占比提升趋势明确并且空间足够大。2020 年全球 光 伏 发 电 量 占总 发 电 量比 重 在 3.2%左右，同 年中 国 的 光 伏 发 电量 占 比 达到了 3.4%，中 国光伏 发电 占比提升 速度略 高于全 球 整体水平。根 据 IRENA 的数据，预计 2030 年 全球光 伏发电量 占全 球 总发电 量 的比重 约 19%，到 2050 年占比约 29%，因 此未来 光伏发电 在总发 电量中 占 比提升空 间巨大。图 1：全球光伏发电量占总发电量比重情况（%）图 2：中国光伏发电量占总发电量比重情况（%）资料来源：中电联、招商银行研究院 资料来源：中电联、国家能源局、招商银行研究院 未 来 全 球 光 伏 新 增 装 机 容 量 增 长 空 间 广 阔。光伏 发 电 量 占 比 提 升 就 需 要 新增更多的 光伏装 机，2009 年以来我 国光伏 装机规 模占比持 续提升，截至 2021年我国光伏累计装机规模达 306GW，占 所 有 发 电 设 备 装 机 规 模 的 比 重 为12.90%，光伏新 增装机 容量占总 电源新 增装机 容 量的比例 由 2011 年的 2.06%敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 2/34 逐步增长 至 2021 年的 31.19%，光伏 新增装 机容量 在电源新 增装机 结构中 占 据主要地位。根据 隆基能 源 研究院的 预测，到 2030 年全球光 伏新增 装机规 模 大约需要达 到 1500GW-2000GW，并且 必须连续 安 装 30 年 才能对 全球能 源 转型形成有效 支撑，未来全 球 光伏装机 新增容 量至少 还 有 10 倍以上 的增长空 间。图 3：中国太阳能发电累计装机容量及占比情况 图 4：中国光伏新增装机占当年电源新增装机比重 资料来源：Wind、招商银行研究院 资料来源：Wind、招商银行研究院 图 5：2030 年和 2050 年全球总发电量和总装机量预估情况 资料来源：IRENA、招商银行研究院 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 3/34 1.2 光伏产业链 制造 端需求具 备良好 的 成长空间 过去 10 年光伏新增装机容量呈现高速增长趋势。2021 年全球光 伏新增 装机容量达 到了 170GW，同比增 长 12.74%，过去 10 年新增装 机年均 复合 增速为 18.86%。全球 光伏 新增 装机 主要 增量 市场 集中在 中国、美国、印度、巴西、澳大利亚、日本、德 国 等国 家。2021 年 中 国 光 伏新 增 装 机 规 模为 54.6GW，同比增速 为 13.86%，近 十年装机 规模年 均复合 增 速高达 35.15%。图 6：全球光伏年度新增装机规模情况（GW）图 7：中国光伏年度新增装机规模情况（GW）资料来源：CPIA、招商银行研究院 资料来源：CPIA、招商银行研究院 光 伏 新 增 装 机 容 量 在 实 现 平 价 上 网 之 后 主 要 受 成 本 因 素 影 响。光 伏 作为 新兴能源发展初期由于其发 电成本较高，需要依靠补 贴政策推动装机并网，通 过补贴扶持技术进步带来 度电成本下降，最终逐 步实现平价上网。2008 年以前，欧洲各国相继推出光伏补 贴政策，欧洲市场装机需 求旺盛给中国光伏组件出 口市场带来了发展机遇。2008 年 全 球 金 融 危 机 叠 加 欧 洲 债 务 危 机，欧 洲 各 国 光伏补贴相继退出，海外光 伏装机需求大幅下降，与 此同时欧洲国家对于当时 中国出口的组件产品提出“反倾销、反垄断”诉讼，中国的光伏产业发展严重 受阻。2013 年 以 后 中 国 开 始 施 行 光 伏 度 电 补 贴 政 策 推 动 国 内 光 伏 行 业 发 展，并于 2015 年开始逐 年降低 补贴力度，2019 年中国 大幅降低 补贴并 推动平 价 上网，在平价上网之前国内的 光伏新增装机需求主要 受补贴政策退坡影响。2020 年为国内光伏全面平价上网 的元年，此前为了在补贴 退坡时点前并网产生的抢 装效应不复 存在，未来光 伏 新增装机 需求主 要受成 本 因素影响。敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 4/34 图 8：全球光伏新增装机量同比增速历史发展情况（%）资料来源：BP、招商银行研究院 随 着 光 伏 度 电 成 本 不 断 下 降 叠 加 各 国 能 源 安 全 意 识 增 强，未 来 光 伏 新 增 装机 需求呈现 良好的 成长趋势。全 球和国内光伏发电 目前基本实现平价上网，过去光伏补贴退坡与度电成 本降低幅度错配带来的冲 击将不再存在，光伏新增 装机量未来有望随着技术 进步度电成本下降而逐 步增加。2022 年 俄 乌 冲 突 导 致欧洲地区化石能源价格高 企，全球各国纷纷意识到 能源供应安全的重要性，相继上调可再生能源装机规 划目标。根据光伏行业协 会的数据，乐观情况下我 们预计 2022 年全球光 伏新 增装机规 模达 240GW，2025 年达 500GW 左 右，未来 3 年 年均复 合增速 在 26%左右。其中中 国新增 装机规模 占全球 新增装 机 的比重在 30%-40%之间，2022 年中国光 伏新增装 机 容量在国 内分布 式项目 为 主要驱动下有 望达到 85GW-100GW 左右，国 内未来 3 年光伏新 增装机 年均复 合 增速在 17%左右。图 9：全球光伏新增装机规模预测（GW）图 10：中国光伏新增装机规模预测（GW）资料来源：CPIA、招商银行研究院 资料来源：CPIA、招商银行研究院 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 5/34 图 11：全球各国纷纷调高光伏装机目标 资料来源：CPIA、招商银行研究院 光 伏 新 增 装 机 需 求 稳 步 增 长 将 带 动 产 业 链 制 造 环 节 需 求 趋 势 向 好。光伏 终端装机需求增加将带来产 业链主链中硅料、硅片、电池片和组件环节需求持 续增长。我 们假设 组件和 终 端装机容 量的容 配比为 1.2 1，同时 组件和 电池片 装机容量比 例为 1:1，单 位 硅片加工 成为电 池片约 有 5%的 损耗，1 万 吨硅 料可加工生产约 3.75GW 硅 片的 对应关系，由此 可大致 测 算出光伏 制造产 业链主 链 环节的需求 量呈现 平稳增 加 趋势。图 12：光伏制造产业链图示（其中硅料、硅片、电池片和组件 是产业链主链环节）资料来源：招商银行研究院 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 6/34 表 1：光伏制造产业链主链环节需求预测情况 保守情形 全球新增装机（GW）组件&电池片（GW）硅片（GW）硅料（万吨）2021 170 204 215 57 2022E 205 246 259 69 2023E 300 360 379 101 2024E 400 480 505 135 2025E 450 540 568 152 乐观 情形 全球新增装机（GW）组件&电池片（GW）硅片（GW）硅料（万吨）2021 170 204 215 57 2022E 250 300 316 84 2023E 360 432 455 121 2024E 450 540 568 152 2025E 500 600 632 168 资料来源：招商银行研究院 2.技术趋 势：产业 链围 绕 N 型、大 尺寸、薄片化发 展 光 伏 行 业 的 技 术 工 艺 的 变 革 一 直 贯 穿 于 整 条 产 业 链，包 括 了 硅 料 制 备 工 艺路线、硅片的拉晶切片工 艺、高效电池片生产制备 工艺以及组件封装工艺等 等，不同技术工艺的变革皆致 力于降本增效。未来度电 成本更低、光电转换效率 更高、光致 衰减率 更低 的 N 型单晶技 术将是 下一代 光 伏产业链 技术变 革的核 心，这对于产业链中 硅料、硅片 和电池片 三大环 节 提出 了更高的技术工艺要求。其中，N 型 硅料对 于掺杂 元 素和纯度 要求更 高，西 门 子法可满足 N 型用 料要 求，流化床法 有待继 续观察；N 型硅片对 于坩埚、热场 等辅材纯 度要求 提升，同时大尺寸、薄 片 化持 续 推进；N 型 电 池 片 多技 术 路线 齐 头 并进 发 展，当 前 N 型TOPCon 电池最具 性价比 优势。2.1 N 型 硅 料 对 于纯 度 要 求更 高，西门 子 法 可满 足 纯度要 求，流化床法 有待继 续 观察 N 型硅料的 与 P 型硅料主要差异在于掺杂元素和纯度品质。在掺 杂元素 方面，当硅料中掺杂以受主 杂质元素，如硼、铝、镓 等为主时，以空穴导电为 主，为 P 型；当 硅料中 掺杂以 施主杂质 元素，如磷、砷、锑等为 主时，以电子 导 电为主，为 N 型。在 纯度 品质方面，N 型 硅料一 般 需要满足 多晶硅 国标电 子 二级水平，比 P 型硅料 要高出 两个等级，具体 到少子 寿 命、杂质 浓度等 品质技 术 指标上差距 大概有 2-10 倍。敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 7/34 图 13：光伏硅料产品图示 图 14：中国太阳能级硅料技术参数标准 资料来源：招商银行研究院 资料来源：招商银行研究院 硅 料 生 产 制 备 主 要 有 改 良 西 门 子 法 和 硅 烷 流 化 床 法。多 晶 硅料 制 备 的 技术工艺方法可以分为物理法 和化学法，物理法主要指 物理冶金提纯法，是将硅 片加工过程中产生的硅泥等 进行提纯循环利用，作为 区别于化学法的一种较为 经济、环保方式的补充；化 学法主要有 改良 西门子法和 硅烷流化 床法，是目前 市场上主流的技术路线。改良西门子法是在 1100 左 右 的 高 纯 硅 芯 上 用 高 纯 氢进行氢化、提纯、还原形 成棒状硅。硅烷流化床法 将硅烷和氢气注入有硅粉 的流化床反 应器内，加热 至 650-700 后，通过化 学气相沉 积反应，使流 化 床反应器内的 硅籽晶 生长成 为 颗粒硅。图 15：改良西门子法多晶硅生产工艺流程图 图 16：硅烷流化床法多晶硅生产工艺流程图 资料来源：招商银行研究院 资料来源：招商银行研究院 改 良 西 门 子 法 产 品 纯 度 相 对 较 高，而硅 烷 流 化 床 法 具 备 一 定 成 本 优 势。改良西门子法生产出来的棒 状硅的产品纯度相对较高，基本能够满足太阳能级 和电子级的多晶硅品质要求。棒状硅使用的工艺设备 相对成熟，基本上被市场 上绝大多数企业认可使用，但是由于其需要在 1100左右的高温环境制备，因此综合电耗较大，理论上 成本相对较高。硅烷流化 床法目前生产出来的颗粒 硅 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 8/34 产品纯度相对较差，杂质（金属、碳、氢）含量相 对较高，但也基本能够达 到太阳能级的要求，只是工 艺设备方案仍处于完善过 程中，但其要求的温度环 境在 650-700 左右，综合 电耗更低，相较 改良西 门 子法而言 在多晶 硅料制 备 的过程中具 备一定 的成本 优 势。表 2：改良西门子法和硅烷流化床法技术路线对比情况 改良西门 子法 硅烷流化 床法 原料 三氯氢硅、氢气 硅烷、氢 气 产品质量 产品纯度高,可生产太 阳能级和电子级多晶硅 产品纯度不高,杂质（金属、碳、氢）含量较高，基本能达到太阳能级的要求 电耗量 分解温度 在 1000 度,综 合电耗 60kWh/kg-Si 分解温度 在 650-700 度，综合电 耗20kWh/kg-Si 转换率 转换率约 15%，需要尾 气 分离后再 提纯 分解速度 快，分 解率高 达 99%副产物 产生大量 副产物SiCl4，需要通过 氢化处理 副产物主 要为氢 气，环 境 污染少 生产工序 工序复杂；分批 次生产；需破碎进 一步加工 工序较少；连续 加工；无 需破碎直 接投料 技术工艺 技术稳定、工艺 成熟 工艺不够 成熟，仅有少 数 厂家生产 初始投资 约10 亿元 每万吨 约7 亿元 每万吨 制造成本 国内：40 元/kg-60 元/kg 小于 35 元/kg 代表企业 通威股份、大全 新能源、亚洲硅业 等 保利协鑫、天宏 瑞科 资料来源：招商银行研究院 西门子法可满足 N 型硅料要求，流化床法仍需继续观察。目 前棒状 硅龙头企业通威、大全 等厂商 使 用改良西 门子法 能够生 产 出满足 N 型 硅料用 料标准 的产品，未来西门子法的核 心地位难以发生改变。而 流化床法生产的颗粒硅在 综合电耗和制备成本上具有 一定优势，但其存在安全 性、杂质含量难以控制、生产过程中 发生“氢跳”和“含碳量 高”等 方面问 题。在近 2 年 高品质 棒状硅 紧缺和价格高企的背景下，颗粒硅通过不断调试优化 已成为棒状硅的掺杂料使 用。考虑到目 前硅料 行业棒 状 硅的市占 率达到 96%左右，而颗粒 硅作为 已经通 过 下游客户测试验证的新产品，在大批量产能复制的过 程中存在品质的一致性、生产 连续性、涉密技术工人 招工难等问题，短期不会 颠覆现有的技术路线，更多的只是成为棒状硅的补充。中 长期 来看，棒状硅技 术工艺成熟其成本下降空间相对有限，而颗粒硅的规 模化降本之路才刚开始，预计未来颗粒硅的市占率 可能会维持 一定占 比，占 比 提升空间 需要看 其品质 提 升（能否 满足 N 型 产品用 料需求）情 况。敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 9/34 图 17：棒状硅与颗粒硅未来市占率变化情况预测（%）资料来源：CPIA、招商银行研究院 2.2 N 型硅片对 辅材 要求更高，大尺 寸、薄片化 继续推 进 硅片在长晶和切片环节的技术变革本质还是致力于降本增效。多晶 硅料在单/多 晶炉中经 过晶体 生 长或者熔 融铸锭 形成单 晶 硅棒或多 晶硅锭，再经 由 金刚线切片 机切割 成单晶 硅 片或多晶 硅片。目前硅 片 生产制造 已经完 成 多晶往单晶 路 线的转 变，未 来出于 继续降本 增效的 考虑，做 N 型、大尺寸、薄片化 的硅片是大 势所趋。N 型技术路线的发展离不开 N 型单晶硅片的技术支持。N 型 硅片相 较 P 型硅片具备更高的复合载流 子寿命、更低的氧含量以 及更加集中的电阻率分布，生产工艺 方面除 了在硅 料 掺杂元素 上的差 异以外（N 型掺杂磷 元素，P 型掺 杂硼元素），N 型 硅片对 于 生产制备 过程中 的控碳、纯度要求 更高。基于 N 型硅片的纯度要求，石英坩埚 的更换频率以及碳碳热场 的渗透率都会显著增加，因此 N 型硅片 对于生 产设 备、辅材 及耗材 等提出 了 更高要求。截至 2021 年，N型单晶硅片的市占率仅为 4.1%，预计未来 N 型硅片的市占率会逐步提升，2030 年左右市场 占比有 望接近一 半。敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 10/34 图 18：石英坩埚在长晶炉中的 应用 图 19：石英坩埚构造及高纯石英砂价格情况 资料来源：观研天下、招商银行研究院 资料来源：摩尔光伏、招商银行研究院 图 20：2021-2030 年不同类型硅片市场份额占比变化趋势 资料来源：CPIA、招商银行研究院 硅片大尺寸化可以增加 从硅片、电池、组件再 到电站等各环节的产能 输出，相当于摊销了上述生产制 造过程中部分人工、折旧、水电气等成本投入，从 而降低非硅 成本。行业内 一 般将边长 为 182 和 210 这两种 硅片称 为大尺 寸 硅片，大尺寸硅片的生产需 要更大炉径的单晶炉设备 以及大尺寸相适配的坩埚、碳碳热场系统等。根据 中国光伏产业协会的数 据，2021 年 大 尺 寸 硅 片 市场份额合计占 比由 2020 年的 4.5%大 幅提升 至 45%左右，预 计 2022 年 大尺寸 硅片的市占率 有望达 到 75%以上，2023 年或 达到 90%左右的 水平。敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 11/34 图 21：大尺寸趋势下坩埚尺寸演变 图 22：大尺寸趋势下热场尺寸相应提高 资料来源：摩尔光伏、招商银行研究院 资料来源：摩尔光伏、招商银行研究院 图 23：2020-2025 年不同尺寸硅片市场 份额占比变化趋势（%）资料来源：CPIA、招商银行研究院 硅 片 薄 片 化 切 割 可 以 减 少 硅 料 损 耗，增 加 每 公 斤 硅 料 的 出 片 率，从 而 降 低硅片含硅成本。硅片的薄 片化进程除了切片工艺需 要金刚线细线化切割、钨 基金刚线材 料外，还需要 和 下游 N 型电 池片、N 型组 件等制造 端的需 求相匹 配，依赖于产 业链各 环节共 同 推进。2021 年 P 型 单 晶硅片的 平均厚 度由 2020 年的 17 5m 下降至 170m 左 右，N 型 硅片（TOPCON 和 HJT）的平 均 厚度在2021 年已经降低 至 1 65 m 和 1 50 m 左右，未来 N 型硅片的发展 会进一 步 加快推动硅 片薄片 化的进 程。敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 12/34 图 24：金刚线切割成为硅片切割主流工艺 图 25：金刚线线径变化趋势（m）资料来源：光伏硅材料的技术现状、招商银行研究院 资料来源：光伏硅材料的技术现状、招商银行研究院 图 26：2021-2030 年不同类型硅片厚度变化趋势（m）资料来源：CPIA、招商银行研究院 2.3 N 型电池 技术 齐头并进 发展，目 前 TOPCON 电池最具 性价比优势 晶硅电池技术正处于 P 型往 N 型切换阶段。太 阳能电池 片按照 底层材 料 的不同可分为晶硅电池和薄 膜电池，而晶硅电池可根 据不同的硅片衬底以及元 素扩散可进 一步分 为 P 型电 池（P 型硅片 衬底扩 散磷）和 N 型电 池（N 型 硅片 衬底扩散硼）。P 型 电池由 于经过光 照，电 池中的 硼 元素和氧 元素容 易结合 成 为复合体，降低电 池中的 少 子寿命，从而降 低电池 转 换效率。相较之 下，N 型电池中的硼元素含量极低，从根本上消除了硼氧复合 体带来的光致衰减的影响，具有转换 效率高、无光 衰 等优点，成为光 伏增效 环 节的重要 技术变 革。目 前 P 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 13/34 型电池转 换效率 已经逐 渐 接近理论 天花板，N 型电 池无论是 已实现 量产还 是 尚处于中试 阶段的 转换效 率 较 P 型电池都 再上了 一层 台阶。图 27：太阳能电池技术路线分类示意图 资料来源：新型 TCO 材料在光伏行业的应用前景、招商银行研究院 图 28：P 型与 N 型电池结构示意图 资料来源：招商银行研究院 N 型电池多技术 路线齐头并进发展。目前 N 型 电 池技术路 线 中受 关注度 比较高的主 要有 TOPCon（钝化接 触型电 池）、HJT（异质结 电池）和 IBC（全背接触电池）（本 报 告 中 以 上 三 种 细 分 路 线 不 作 特 殊 说 明 时 均 指 N 型的 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 14/34 TOPCon、HJT 和 IBC）。TOPCon 电池本 质 上是在传 统的 PERC 电 池上增加了隧穿氧化层薄膜，提 升了其理论转换效率的上 限，并且其产线只需在原 先的 PERC 产线 上增加 硼 扩散、刻 蚀及沉 积设备 的 改造即可。HJT 电池 的 PN 结由非晶硅和晶体硅两种不 同的材料形成，本质上是 在晶体硅表面沉积非晶硅 薄膜。HJT 电池具 备极高 的 转换效率 提升潜 力，同 时 核心工艺 流程只 有 4 步，完全不同 于 PERC 和 TOPCon。IBC 电池本质 上是 交叉背接 触式电 池，将 电 池的正负极都置于背面，通过 减少栅 线对阳光的遮挡来 提高转换效率，并且它可 以和 PERC、TOPCon、HJT、钙钛矿等多种技术 叠加应用获得更高 的转换 效率，有望成为 新一代 平台型 技 术。N 型电 池不同 技术路 线处于齐 头并进 式发展，但设备投资成本、光电转换 效率和良率等量产技术指 标的差异会导致它们渗透 率提升的节 奏会显 著不同。图 29：不同类型 N 型电池片 结构示意图 资料来源：天风证券研究所、招商银行研究院 图 30：不同类型电池片制造工艺流程 资料来源：招商银行研究院 敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Yemei2 行业 研究 深度 报告 15/34 表 3：不同电池片技术路线对比情况 P-PERC N-TOPCON HJT IBC 电池名称 发射极钝 化和背 面接触 隧穿氧化 层钝化 接触 具有本征 非晶层 的异质结 交指式背 接触 释义 利用特殊 材料在 电池片背面形成 钝化层 作为背射器 在电池背 面制备 一层超薄氧化 硅并沉 积一层掺杂硅 薄层，共同形成钝化 接触结 构 电池片里 同时存 在晶体和非 晶体硅，更好地实 现钝化 效果 把正负电 极都置于电池背 面，减少置于正 面的电极反射入 射光带来的阴影 损失 主要企业 大部分主 流厂商 中来、天 合、晶 科、隆基 通威、华 晟、爱康、晋能 隆基、爱 旭 优势 性价比高 可从现有 产线升 级 工序少 电池效率 高 量产 非常成熟 可量产但 难度高 可量产但 难度高 量产难度 大 工艺步骤 8 道工艺 9-12 道工 艺 4 道工艺-技术难度 容易 难度高 难度高 难度极高 投资设备 少 设备仍较 贵 设备贵 设备非常 贵 与现有产 线兼容性 目前主要 产线 可从 PERC 产线升 级 完全不兼 容 不兼容 目前问题 目前产能 占比高，后期路线不明 确 工序较多，良率 难以提升 与现有设 备不兼容，设备 投资成 本高 技术难度 高，成本高 资料来源：招商银行研究院 目前 TOPCon 电池最具性价比优势，HJT 和 IBC 电池尚需时日。从 设备投 资成 本 上来看，目前上 述三种电池技术路线所使用的设备基本实现国产化，TOPCon 电池、HJT 电池和 IBC 电池 的 单 GW 设 备投资成 本分布 在 2-2.5 亿元左右、4 亿元左右、3.5 亿元左右，相比之下，PERC 电池的设备投资成 本只有 1.5 亿元/GW，显 然当 前投资成 本最有 机会降 至 PERC 水平的就是 TOPCon电池。从 量产的 光电转换效率 数 据来看，目前 TOPCon 电池和 HJT 电池 量产条件下的转换效 率分别 在 24%-24.5%、24%-25%左右的水平，IBC 电池 目前尚 无 量 产 转 换 效 率 数 据，相 比 之 下，PERC 电 池 的 转 换 效 率 极 限 水 平 也 就 在23.5%左右，因 此现阶段 TOPCon 电池在 保证一 致 性、稳定 性前提 下转换 效 率的优势明 显。从 良率水平 来看，TOPCon 电池由于 工序较长，新增 的 3-4 步工序 需 要一 定 的时 间 来完 成学 习 曲线 的 累积，因此 良率 现 阶段 相 对较 低 在 95%-97%左右，未来有 望逐步 提升至 98%以上的 水平。HJT 电 池工序 最短，小 批量量产的良 率 水平 在 97%左右，IBC 电池的理 论良 率水平或 介于 TOPCon 电池与 HJT 电池之 间。因 此 目前 TOPCon 电 池最具“性价比”优势，HJT 电 池有待继续降 本提升 性价比，IBC 电池产业 化仍需 等待。敬请参阅 尾页之 免责声 明 Table_Ye
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