专题 | 新湖能源(多晶硅)专题:硅片产业介绍

硅片是多晶硅的直接下游，通常由拉晶后的硅棒加工成薄片或片状基板而成。硅片一般可用于光伏领域和半导体领域，其中以光伏领域应用占比最大。在光伏领域，硅片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。 一般情况下，制备抛光硅片所需主要工艺流程包括：晶体生长、整形处理、切片、倒角、磨削、腐蚀、表面处理、双面抛光、单面抛光、激光刻码、清洗。 1.晶体生长 晶体生长环节主要是使用石英坩埚等设备，将多晶硅熔液转变为单晶硅固体的固液相变过程。具体内容可以回顾《单晶硅生长工艺介绍》。 2.整形处理 整形处理用于将晶体生长环节得到的硅棒加工成特定外形，一般包括切割分段、外圆滚磨和定位面磨削等三道工序。 切割分段主要用于切除硅棒中直径、电阻率和完整性不符合规格要求的部分。 外圆滚磨用于去除硅棒表面的毛刺，并将其磨削到所需要的直径。 定位面磨削用于加工定位用的定位面或Ｖ形槽。 常见的硅棒整形处理流程，通常是先去除硅棒的前后两端，再将其截断分段进行滚磨整形，最后截断成小段切片。 3.切片 切片是将硅棒切割成一定厚度的硅片。 常见切片方式的有内圆切割和线切割两种。对于电子半导体用的硅片，采用带有金刚石切割边缘的内圆切割机来完成切片，而光伏用的硅片，通常采用线切割系统来完成切片。目前太阳能硅片切割已由传统的砂浆切割工艺逐步发展为金刚线工艺。金刚线切割工艺是将高硬度的金刚石颗粒固着于钢线基体上，钢线的高速运动带动金刚石以同样的速度运动，直接产生切割能力。 采用金刚线切割工艺，在效率、质量、成本和环境友好程度上较传统的砂浆切割工艺有压倒性优势。首先，金刚线工艺的切割速度是砂浆切割3倍以上，而且用金刚线工艺生产的硅片，其翘曲度、总厚度偏差、表面切割质量和切割精度都较传统工艺生产的产品有明显改善。其次，使用金刚线工艺，在不增加投资的情况下硅片产能可以快速得到提升，且生产过程中电耗和水耗相对传统工艺更低。最后，金刚线工艺对环境更加友好，不会产生PEG和碳化硅等危废，无需建设砂浆回收系统。随着工艺的发展，金刚线母线直径持续下降。金刚线母线直径同硅片切割质量及切削损耗量相关，线径的下降有利于降低切削损耗和生产成本。 金刚线主要分为高碳钢丝线和钨丝线，钨丝线是未来的发展方向，其母线直径相对更低。根据中国光伏行业协会预测数据，高碳钢丝母线和钨丝母线直径均将维持下降趋势，其中钨丝母线直径预计仍将占据一定优势。 4.倒角 太阳能硅片倒角流程主要用于消除硅片边缘棱角、崩边、裂纹和各种边缘缺陷，进一步降低硅片边缘表面粗糙度，提高硅片的机械强度。 目前硅片倒角技术已发展至数控机床控制砂轮的倒角加工方法。 5.磨削 磨削流程目的是使硅片更加平整化，去除切片过程在硅片表面形成的表面微型锯痕、起伏、应力损伤层等，获得高平面度的硅片表面。对于硅片的平整化加工，目前主要通过全自动超精密磨床来实现。 6.腐蚀 太阳能硅片腐蚀流程可以解决机械加工在硅片表面产生的损伤层和表面污染问题，一般采用酸腐蚀工艺或酸碱混合的复合腐蚀方式。另一方面，随着磨削技术的提升和工艺的改进，部分硅片在磨削之后可直接进行加工。 7.表面处理 太阳能硅片的表面处理主要有硅片表面的退火等热处理、背面的增强吸附处理和化学气相沉积处理。 8.抛光 硅片抛光的目的是除去先前工序残留的微缺陷和表面应力损伤层，并去除表面的各种金属离子等杂质污染层，使硅片的表面更加平整和洁净。 硅片通常在清洗前要进行激光刻码，在硅片表面靠近边缘的部位刻出产品型号、批号或规格等信息，方便后期对产品的跟踪和回溯。 清洗是硅片出厂包装前的最后一道工序，用于清除加工过程中硅片表面最终残留的各种污染。一般是将硅片浸没在清洗槽中，通过化学清洗试剂集中进行清洗。 二、硅片行业持续向自动化、智能化发展 随着智能制造系统的发展，光伏产业生产自动化、数字化、信息化、智能化程度越来越高，太阳能硅片制造也逐步向新模式智能工厂迈进。 目前行业较为先进的灯塔工厂基本已通过自动化系统，将仓库、硅料准备车间、晶体车间、机加车间、切片车间、插片分选车间、包装车间等全工艺段串联与协调，并进行智能化赋能，涉及了人、机、料、法、环、测等全部环节。 虽然行业参与者增加，但行业集中对依然偏高。根据百川盈孚2024年末统计数据，头部前6企业产能共占全行业60%以上，其中头部前二的TCL中环和隆基绿能产能占比均在17%左右，合计已超过全行业的3成以上。 六、硅片基本面整体偏宽松，但有边际改善迹象 近年，中国硅片产能增幅较大。由于政策端的持续支持，以及上游硅片价格下降和技术进步带来的成本快速下移，光伏产业规模持续扩大，近两年进入爆发性增长阶段。随着硅片新增产能陆续投放，排产不断增加，造成了行业供应严重过剩。 电池片产业近两年也走上了快速扩张的道路，但迅速扩产下行业供需失衡，且内卷严重。硅片价格持续下跌，造成了电池片成本支撑崩塌，价格跟进下行。 根据百川统计2024年中国硅片产能新增规划，在产能过剩的背景下，硅片新投项目实际落地大幅减少，据了解年底硅片产能新增计划将继续推迟。虽然2025年硅片行业边际好转，但年内实际投产压力依然大，而短期落后产能出清依然有多难，因此下游需求未有明显改善前，仅靠企业自律并不能从根本上改变行业偏宽松的基本面。 新湖期货能源组分析师：章颉从业资格号：F03091821投资咨询号：Z0020568电邮：zhangjie@xhqh.net.cn审核人：严丽丽 本报告由新湖期货股份有限公司（以下简称新湖期货，投资咨询业务许可证号32090000）提供，无意针对或打算违反任何地区、国家、城市或其他法律管辖区域内的法律法规。除非另有说明，所有本报告的版权属于新湖期货。未经新湖期货事先书面授权许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发布。如引用、刊发，须注明出处为新湖期货股份有限公司，且不得对本报告进行有悖原意的引用、删节和修改。本报告的信息均来源于公开资料和/或调研资料，所载的全部内容及观点公正，但不保证其内容的准确性和完整性。投资者不应单纯依靠本报告而取代个人的独立判断。本报告所载内容反映的是新湖期货在最初发表本报告日期当日的判断，新湖期货可发出其他与本报告所载内容不一致或有不同结论的报告，但新湖期货没有义务和责任去及时更新本报告涉及的内容并通知更新情况。新湖期货不对因投资者使用本报告而导致的损失负任何责任。新湖期货不需要采取任何行动以确保本报告涉及的内容适合于投资者，新湖期货建议投资者独自进行投资判断。本报告并不构成投资、法律、会计、税务建议或担保任何内容适合投资者，本报告不构成给予投资者投资咨询建议。