在全球能源轉型的大背景下，光伏產業(yè)作為可再生能源領域的重要組成部分，正經歷著前所未有的發(fā)展機遇。隨著對氣候變化的擔憂日益加劇以及傳統(tǒng)化石能源的逐漸枯竭，各國紛紛加大對清潔能源的投入和支持力度，以實現能源的可持續(xù)供應和環(huán)境的保護。光伏硅片作為光伏產業(yè)的核心基礎材料，其質量和成本直接影響著光伏電池和組件的性能與價格，進而決定了整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率和市場競爭力。

一、光伏硅片行業(yè)概述

1、定義與分類

根據市場調研報告指出，光伏硅片是指用高純度硅材料制成的薄片或片狀基板，是制備光伏晶硅電池的重要材料，其質量和性能直接影響著光伏電池的轉換效率和成本。作為多晶硅的直接下游，按照應用場景的不同，硅片可分為光伏硅片與半導體硅片。在光伏領域，硅片以太陽能級多晶硅（6N-9N，N 代表百分數中有幾個 “9”）為原料，主要用于下游光伏電池片的制造，目前光伏硅片以單晶形式為主；在半導體領域，半導體硅片通常以電子級多晶硅（9-11N）為原料，經過拉晶切片等工序后成為單晶硅片，后續(xù)進一步加工為晶圓，是集成電路、晶體管和其他半導體器件的基礎材料。從多晶硅需求結構來看，伴隨光伏行業(yè)的高速發(fā)展，至 2023 年全球光伏硅片需求占比達 98%，而半導體硅片則不到 2%。

按照制作工藝的不同，光伏硅片又可分為單晶硅片與多晶硅片。單晶硅片通常以多晶硅致密料為原料制作，由完整的單晶硅晶體組成，具有高度有序的晶格結構，該結構使得單晶硅片具有優(yōu)異的電學性能與機械性能，其電池片一般為圓角方形，顏色為深藍色，略接近黑色 。多晶硅片多以菜花料、珊瑚料為主要原料制作，由多個晶面取向不同的晶粒組成，表面呈現出不同的紋理和顏色，其電池片一般為方形，以藍色和灰色為主，且略帶花紋。從生產工藝來看，雖然多晶硅片由于工藝流程簡單而有一定的成本優(yōu)勢，但多晶硅片中不同晶粒間存在晶界，對電子傳輸會產生一定阻礙，致使其電學性能相對較差，即光電轉化效率相對較低。

2、在光伏產業(yè)鏈中的位置

光伏產業(yè)鏈主要包括上游的硅料、硅片環(huán)節(jié)，中游的電池片、組件環(huán)節(jié)，以及下游的光伏發(fā)電應用系統(tǒng)環(huán)節(jié)，光伏硅片處于產業(yè)鏈的中游，是連接上游硅料和下游電池片、組件的關鍵環(huán)節(jié)。

在上游，硅片的生產依賴于硅料的供應。硅料的質量和價格直接影響著硅片的生產成本和質量。近年來，隨著硅料產能的不斷擴張，硅料價格逐漸下降，為硅片行業(yè)的發(fā)展提供了有利的成本支撐。然而，硅料價格的波動也給硅片企業(yè)帶來了一定的市場風險，企業(yè)需要通過優(yōu)化供應鏈管理、簽訂長期供應合同等方式來降低原材料價格波動的影響。

在下游，硅片是制造電池片的核心原材料，其質量和性能直接決定了電池片的轉換效率和成本。隨著光伏技術的不斷進步，下游電池片和組件企業(yè)對硅片的尺寸、厚度、純度等要求也越來越高。大尺寸硅片和薄片化技術的發(fā)展，不僅提高了電池片和組件的功率，降低了生產成本，也對硅片企業(yè)的技術研發(fā)和生產工藝提出了更高的挑戰(zhàn)。硅片企業(yè)需要不斷加大研發(fā)投入，提高技術水平，以滿足下游市場的需求。 此外，硅片行業(yè)的發(fā)展還受到下游光伏發(fā)電應用市場的影響。隨著全球對清潔能源的需求不斷增加，光伏發(fā)電市場規(guī)模持續(xù)擴大，這為硅片行業(yè)提供了廣闊的市場空間。然而，光伏發(fā)電市場的發(fā)展也受到政策、市場競爭等因素的影響，硅片企業(yè)需要密切關注市場動態(tài)，及時調整發(fā)展戰(zhàn)略，以適應市場變化。

3、發(fā)展歷程

光伏硅片行業(yè)的發(fā)展歷程可以追溯到 20 世紀 50 年代，當時硅材料開始被應用于半導體領域。隨著技術的不斷進步和成本的逐漸降低，硅片開始在光伏領域得到應用，并逐漸成為光伏產業(yè)的核心材料。

20 世紀 70 年代，受全球能源危機的影響，各國開始加大對可再生能源的研發(fā)和投入，光伏產業(yè)迎來了發(fā)展的機遇。在這一時期，多晶硅片成為光伏市場的主流產品，其生產工藝相對簡單，成本較低，但轉換效率也相對較低。

20 世紀 90 年代，隨著直拉單晶硅技術的發(fā)展，單晶硅片的轉換效率得到了顯著提高，逐漸在市場上嶄露頭角。然而，由于單晶硅片的生產工藝復雜，成本較高，其市場份額在當時仍相對較小。

進入 21 世紀，隨著光伏市場的快速發(fā)展和技術的不斷進步，單晶硅片的成本逐漸降低，轉換效率不斷提高。特別是 2010 年以后，隨著金剛線切割技術的廣泛應用，單晶硅片的成本大幅下降，市場競爭力不斷增強。與此同時，多晶硅片的市場份額則逐漸被單晶硅片所取代。

2017 年起，單晶硅片逐步取代多晶硅片，成為最主流硅片類型。據中國光伏行業(yè)協會（CPIA）統(tǒng)計，2016 年中國光伏硅片以多晶硅片為主，占比達到 80%，單晶硅片占比則不到 20%。到 2023 年底，中國單晶硅片市占率已達 99.2%，多晶硅片市占率已被壓縮至 0.8%，單晶硅片基本已完成對多晶硅片的取代。

伴隨光伏產業(yè)降本增效的持續(xù)推進，N 型電池取代 P 型電池已成為行業(yè)大趨勢，隨之而來的便是 N 型硅片滲透率的逐步提高。根據 CPIA 統(tǒng)計，2023 年 N 型單晶硅片占比增加至 24.7%，而 P 型單晶硅片占比被壓縮至 74.5%。據資訊商 PV Infolink 統(tǒng)計，2023 年以來 N 型硅片占比持續(xù)抬升，至 2024 年 4 月其單月產量占比達 75% 左右，已成為光伏硅片的主流產品類型。 回顧光伏硅片行業(yè)的發(fā)展歷程，技術創(chuàng)新和成本下降是推動行業(yè)發(fā)展的核心動力。未來，隨著技術的不斷進步和市場需求的持續(xù)增長，光伏硅片行業(yè)有望迎來更加廣闊的發(fā)展空間。

二、光伏硅片行業(yè)技術現狀

1、關鍵技術介紹

大尺寸硅片技術

據市場研究報告進行披露，大尺寸硅片技術是近年來光伏硅片領域的重要發(fā)展方向，隨著技術的不斷進步，硅片尺寸逐漸從傳統(tǒng)的 156.75mm、158.75mm 向 166mm、182mm、210mm 甚至更大尺寸發(fā)展。大尺寸硅片具有諸多優(yōu)勢，在提高生產效率方面，大尺寸硅片能夠在相同的生產設備和工藝條件下，產出更多的電池片和組件，從而提高生產效率，降低單位產品的生產成本。以 182mm 和 210mm 硅片為例，相較于傳統(tǒng)的 156.75mm 硅片，182mm 硅片的面積增加了約 22%，210mm 硅片的面積增加了約 82%，這意味著在相同的生產時間內，使用大尺寸硅片可以生產出更多的電池片和組件，提高了生產線的產能。

大尺寸硅片還能夠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過程中，單位硅料的利用率更高，能夠減少硅料的浪費，從而降低原材料成本。在非硅成本方面，大尺寸硅片可以減少電池片和組件的封裝材料用量，降低封裝成本；同時，由于大尺寸硅片生產的組件功率更高，在光伏電站建設中，可以減少支架、電纜等其他設備的使用量，降低系統(tǒng)成本。有研究表明，使用 210mm 硅片的組件，其系統(tǒng)成本相較于使用 156.75mm 硅片的組件可以降低約 10% - 15%。

大尺寸硅片技術的發(fā)展也面臨一些挑戰(zhàn)。硅片尺寸的增大對生產設備和工藝提出了更高的要求，需要對單晶爐、切片機等設備進行升級改造，以適應大尺寸硅片的生產需求。大尺寸硅片在運輸和加工過程中，更容易出現破碎等問題，需要加強生產過程中的質量控制和物流管理。隨著技術的不斷進步和產業(yè)的不斷發(fā)展，這些問題正在逐步得到解決，大尺寸硅片技術將在未來的光伏產業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。

薄片化技術

薄片化技術是指通過改進生產工藝，將光伏硅片的厚度不斷降低的技術。其原理主要基于材料科學和制造工藝的優(yōu)化，通過提高硅片的強度和韌性，使其在更薄的情況下仍能保持良好的物理性能和電學性能。傳統(tǒng)的光伏硅片厚度一般在 180 - 200μm 左右，隨著薄片化技術的發(fā)展，目前 P 型單晶硅片行業(yè)平均厚度已降至 150 - 155μm，用于 TOPCon 電池的 N 型硅片行業(yè)平均厚度為 130 - 140μm，用于異質結電池的硅片厚度則更薄，約為 120 - 130μm。

薄片化技術對降低硅耗和提高電池轉換效率具有顯著影響。在降低硅耗方面，硅片厚度的降低直接減少了單位面積硅片的硅材料用量。以 156.75mm 硅片為例，從 180μm 厚度減薄到 150μm，每片硅片的硅耗減少了約 16.7%。這不僅降低了硅片的生產成本，還提高了硅材料的利用率，緩解了硅資源的緊張局面。隨著硅片薄片化，相同重量的硅料可以生產出更多的硅片，進一步降低了硅片的單位成本。

在提高電池轉換效率方面，薄片化技術有助于減少光生載流子在硅片中的復合損失。較薄的硅片可以使光生載流子更容易到達電池的電極，從而提高電池的短路電流和填充因子，進而提高電池的轉換效率。薄片化還可以減少硅片對光的吸收，提高光的透過率，使更多的光能夠被電池吸收利用，進一步提高電池的轉換效率。研究表明，硅片厚度每降低 10μm，電池轉換效率可提高約 0.1 - 0.2 個百分點。

然而，薄片化技術的發(fā)展也面臨一些挑戰(zhàn)。隨著硅片厚度的降低，硅片的機械強度減弱，在生產、運輸和加工過程中更容易出現破碎等問題，這對生產工藝和設備的精度、穩(wěn)定性以及操作人員的技術水平提出了更高的要求。薄片化技術還需要與其他技術，如高效電池技術、封裝技術等相配合，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。為了應對這些挑戰(zhàn)，企業(yè)和科研機構不斷加大研發(fā)投入，通過改進切割工藝、優(yōu)化硅片表面處理技術、研發(fā)新型封裝材料等方式，提高硅片的機械性能和可靠性，推動薄片化技術的發(fā)展。

N 型硅片技術

N 型硅片是指在晶體生長過程中摻入微量 V 族元素（如磷、砷等），從而使硅片具有電子導電特性的硅片。與之相對的是 P 型硅片，P 型硅片是摻入微量 III 族元素（如硼、鎵等），具有空穴導電特性。

在技術優(yōu)勢方面，N 型硅片具有低光致衰減的特點。P 型硅片在光照下會出現光致衰減現象，導致電池轉換效率下降，而 N 型硅片的光致衰減率極低，一般在 1% 以內，遠低于 P 型硅片的 2 - 3%，這使得 N 型硅片制成的電池在長期使用過程中能夠保持更穩(wěn)定的性能。N 型硅片的弱光響應好，在低光照強度下，N 型硅片能夠更有效地吸收和轉化光能，提高發(fā)電效率。N 型硅片還具有更高的少子壽命和更低的雜質含量，這使得 N 型硅片在電學性能上更優(yōu)異，能夠制備出更高轉換效率的電池。目前，規(guī)模化生產的 P 型單晶電池平均轉換效率達到 23.2%，而 N 型 TOPCon 電池平均轉換效率已達到 24.5% 左右，HJT 電池平均轉換效率達到 24.9%，N 型電池片較 P 型 PERC 電池片轉換效率高出超過 1.8 個百分點。

在市場應用方面，隨著光伏產業(yè)對高效電池技術的追求，N 型硅片的市場需求逐漸增加。N 型硅片主要應用于 TOPCon、HJT、IBC 等高效電池技術，這些電池技術具有更高的轉換效率和更低的度電成本，受到市場的廣泛關注。目前，TOPCon 電池技術是 N 型硅片應用最廣泛的領域，其市場份額不斷擴大。HJT 電池技術雖然目前成本較高，但具有良好的發(fā)展前景，隨著技術的不斷成熟和成本的降低，未來對 N 型硅片的需求也將快速增長。

N 型硅片在技術和市場應用方面具有明顯的優(yōu)勢，隨著技術的不斷進步和成本的進一步降低，N 型硅片有望逐漸取代 P 型硅片，成為光伏硅片市場的主流產品。然而，N 型硅片的生產工藝相對復雜，生產成本較高，目前在市場上的份額仍相對較小。為了推動 N 型硅片的發(fā)展，企業(yè)和科研機構需要進一步加大研發(fā)投入，優(yōu)化生產工藝，降低生產成本，提高 N 型硅片的市場競爭力。

2、技術創(chuàng)新與研發(fā)投入

企業(yè)研發(fā)動態(tài)

主要光伏硅片企業(yè)在技術創(chuàng)新方面表現活躍，不斷加大研發(fā)投入，推動行業(yè)技術進步。隆基綠能作為全球領先的光伏硅片企業(yè)，一直致力于技術研發(fā)和創(chuàng)新。公司在大尺寸硅片、薄片化技術、N 型硅片等領域取得了多項技術突破。在大尺寸硅片方面，隆基綠能推出的 182mm 硅片，憑借其高效的生產效率和良好的市場適應性，迅速在市場上占據了重要地位。公司還在不斷研發(fā)更大尺寸的硅片技術，以滿足市場對更高功率組件的需求。在薄片化技術方面，隆基綠能通過不斷優(yōu)化切割工藝和設備，成功將硅片厚度降低至行業(yè)領先水平，有效降低了硅耗和生產成本。在 N 型硅片技術方面，隆基綠能積極布局 N 型硅片的研發(fā)和生產，其研發(fā)的 N 型 TOPCon 電池技術取得了顯著進展，轉換效率不斷提高。

TCL 中環(huán)也是技術創(chuàng)新的重要推動者。公司在大尺寸硅片技術領域具有領先優(yōu)勢，其研發(fā)的 210mm 大尺寸硅片，通過一系列的技術創(chuàng)新，實現了更高的生產效率和更低的成本。公司還在智能化生產、工業(yè) 4.0 等領域進行了深入探索，通過引入先進的信息技術和自動化設備，實現了生產過程的智能化控制和管理，提高了生產效率和產品質量。

這些企業(yè)的技術突破對市場競爭產生了深遠影響。技術領先的企業(yè)能夠推出更具競爭力的產品，提高市場份額。隆基綠能和 TCL 中環(huán)憑借其在大尺寸硅片和 N 型硅片技術方面的優(yōu)勢，在市場競爭中占據了有利地位，產品受到了下游客戶的廣泛認可。技術創(chuàng)新還能夠推動行業(yè)成本下降，促進光伏產業(yè)的發(fā)展。隨著企業(yè)在薄片化技術、生產工藝優(yōu)化等方面的不斷突破，光伏硅片的生產成本不斷降低，這使得光伏發(fā)電的成本也隨之下降，提高了光伏產業(yè)的市場競爭力，進一步推動了光伏產業(yè)的發(fā)展。技術創(chuàng)新也促使其他企業(yè)加大研發(fā)投入，形成了良好的市場競爭氛圍，推動了整個行業(yè)的技術進步。

科研機構合作

科研機構與企業(yè)在光伏硅片技術創(chuàng)新方面的合作日益緊密，形成了產學研用協同創(chuàng)新的良好局面。中國科學院半導體研究所、清華大學、浙江大學等科研機構在光伏硅片技術研究方面具有深厚的技術積累和科研實力，與隆基綠能、TCL 中環(huán)等企業(yè)開展了廣泛的合作。這些合作主要集中在技術研發(fā)、人才培養(yǎng)、成果轉化等方面。

在技術研發(fā)方面，科研機構和企業(yè)共同承擔研發(fā)項目，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。科研機構憑借其在基礎研究和前沿技術研究方面的優(yōu)勢，為企業(yè)提供技術支持和創(chuàng)新思路；企業(yè)則利用其在生產實踐和市場應用方面的經驗，將科研成果轉化為實際產品，推動技術的產業(yè)化應用。雙方合作開展的大尺寸硅片拉晶技術研究、N 型硅片材料優(yōu)化研究等項目，取得了一系列重要成果，推動了光伏硅片技術的進步。

在人才培養(yǎng)方面，科研機構和企業(yè)通過聯合培養(yǎng)研究生、開展技術培訓等方式，為行業(yè)培養(yǎng)了大量專業(yè)技術人才?？蒲袡C構為學生提供了良好的科研環(huán)境和理論知識學習機會，企業(yè)則為學生提供了實踐平臺和實際項目鍛煉機會，使學生能夠將理論知識與實踐相結合，提高解決實際問題的能力。這種產學研用相結合的人才培養(yǎng)模式，為光伏硅片行業(yè)的發(fā)展提供了有力的人才支撐。

科研機構與企業(yè)的合作對技術創(chuàng)新起到了積極的推動作用。通過合作，實現了科研資源和產業(yè)資源的優(yōu)化配置，加快了技術創(chuàng)新的速度。科研機構的科研成果能夠更快地轉化為實際生產力，企業(yè)也能夠借助科研機構的技術力量，提升自身的技術水平和創(chuàng)新能力。合作還促進了知識和技術的交流與共享，激發(fā)了創(chuàng)新活力，推動了整個行業(yè)的技術進步和產業(yè)升級。

北京研精畢智信息咨詢有限公司（XYZResearch），系國內領先的行業(yè)和企業(yè)研究服務供應商，并榮膺CCTV中視購物官方合作品牌。公司秉持助力企業(yè)實現商業(yè)決策高效化的核心宗旨，依托十年行業(yè)積累，深度整合企業(yè)研究、行業(yè)研究、數據定制、消費者調研、市場動態(tài)監(jiān)測等多維度服務模塊，同時組建由業(yè)內資深專家構成的專家?guī)?，打造一站式研究服務體系。研精畢智咨詢憑借先進方法論、豐富的案例與數據，精準把脈市場趨勢，為企業(yè)提供權威的市場洞察及戰(zhàn)略導向。