政策大力支持,单晶硅市场迎来飞速发展
单晶硅,一般指硅原子以一种排列形式形成的物质,由多晶硅制备而成,当熔融的单质硅凝固时,硅原子便以金刚石晶格排列成晶核,从而长成晶面取向相同的晶粒,由此形成单晶硅。
其主要用途常被用作半导体材料和时下流行的利用太阳能光伏发电、供热等,其应用主要分为半导体级单晶硅和光伏用单晶硅。作为新材料,单晶硅性能优异,在光伏、半导体等国家新兴战略产业中应用广泛。
在国家政策的大力支持下,我国光伏行业不断发展,也为单晶硅的发展带来了广阔市场空间。为推动我国单晶硅材料及行业发展,进一步促进工业结构整体优化升级,我国出台了一系列法律法规、行业政策及措施大力支持单晶硅产业发展,如2021年10月,出台《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》,加快智能光伏产业创新升级和特色应用,推进光伏发电多元布局。2021年7月,出台《国家发展改革委关于印发“十四五”循环经济发展规划的通知》积极利用余热余压资源,推行热电联产、分布式能源及光伏储能一体化系统应用,推动能源梯级利用。2021年3月,出台《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》推进能源革命,大力提升风电、光伏发电规模到20%左右。
在国家政策的大力支持下,我国光伏行业不断发展,也为单晶硅的发展带来了广阔市场空间。为推动我国单晶硅材料及行业发展,进一步促进工业结构整体优化升级,我国出台了一系列法律法规、行业政策及措施大力支持单晶硅产业发展,如2021年10月,出台《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》,加快智能光伏产业创新升级和特色应用,推进光伏发电多元布局。2021年7月,出台《国家发展改革委关于印发“十四五”循环经济发展规划的通知》积极利用余热余压资源,推行热电联产、分布式能源及光伏储能一体化系统应用,推动能源梯级利用。2021年3月,出台《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》推进能源革命,大力提升风电、光伏发电规模到20%左右。
百亿级市场规模,行业发展势头正劲
当前,我国单晶硅行业正处于高速发展的阶段,从中国单晶硅产业发展历程来看进入产能规划火热进行阶段,单晶硅片已渗透到国民经济和国防科技中各个领域,其中电子通信半导体市场中95%以上的半导体器件及99%以上的集成电路需使用单晶硅片。据资料显示,从2017年至2021年,我国单晶硅市场规模由75.54亿元增至459.74亿元,随着本土企业产能布局的不断加快,预计2022年将增长至530.11亿元。产能方面,2021年我国单晶硅产量达153.6GW,同比增长24.6%,预计2025年将突破370.0GW。
因下游需求主要来自集成电路和光伏产业两大产业,单晶硅行业发展,一方面受益于国产替代的需求驱动,另一方面受益于双碳目标下的市场发展驱动,这两大产业均表现出强大发展动力,使得市场持续保持高增长。同时,由于性能更加优良,单晶硅在同等条件下发电量更高、寿命长。作为太阳能级硅片,投资回报率大,竞争优势明显。从2017年到2021年,国内太阳能级硅片市场的单晶硅片(P型+N型)渗透率由36.0%提升至94.5%,行业市场集中度较高且不断提升,2020年行业CR5为88.1%。随着科技技术水平的提高,单晶硅生产成本差距不断缩小,预计未来市场份额仍将呈上升趋势。
位居新材料发展前沿,技术迭代引领创新发展
作为一种比较活泼的非金属元素晶体,单晶硅处于新材料发展前沿,单晶硅材料的制造一般要经过石英砂-冶金级硅-提纯和精炼-沉积多晶硅锭-单晶硅-硅片切割等多个步骤,技术程度精密复杂,其生产工艺包括无坩埚悬浮区熔法、坩埚直拉法两种。其中,无坩埚悬浮区熔法,需在真空炉室中,利用高频线圈在单晶籽晶及多晶硅棒的接触处产生熔区,最终制得高纯度、小直径单晶硅。而坩埚直拉法又称切克老斯基法,需先对原材料多晶硅进行细致清洗,去除其表面杂物,再将籽晶卡在拉杆卡具上,经引晶、放肩、等径生长、收尾等众多流程,最终制得单晶硅。
同时,部分半导体器件、太阳能电池、芯片等高科技行业对于单晶硅材料的技术要求极高,高性能单晶硅的纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上,才可用于制造半导体器件和电子元件等。比如,目前单晶硅用于太阳能电池无疑转换效率是最高的,单晶硅太阳电池也是当前开发得最快的一种太阳电池,它的构成和生产工艺已定型,产品广泛用于宇宙空间和地面设施,这种太阳电池需要以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求99.9999%。而由于硅料下跌,产业链价格承压,内卷加剧,生产工艺较为复杂的单晶硅,受益于龙头企业生产技术不断创新,促使我国单晶硅产能快速扩张,产量持续增长。
单晶硅市场竞争激烈,龙头企业引领发展
当前中国已成为全球第一大消费电子生产国和消费国,也是全球最大半导体终端产品消费市场,随着全球半导体产业加速向中国大陆不断转移,国际大型半导体公司也纷纷在中国投资建厂。其中在光伏级单晶硅方面,目前我国众多单晶硅片龙头企业早已凭借其多年的先进技术及成本控制优势,持续性加码扩大产能,进一步占领更大的市场份额。同时,我国单晶硅市场的竞争也愈发激烈,行业集中度较高,出现了隆基绿能、晶澳太阳能、中环半导体、晶科能源、京运通科技等众多我国单晶硅龙头企业,就目前整个竞争格局而言,隆基绿能、中环半导体和晶科能源从产能来看在国内市场份额合计达到72.2%左右。
隆基绿能
作为一家全球性的太阳能科技公司及全球最大单晶硅片生产商,硅片规格尺寸与现有PERC电池设备匹配度高、兼容性强,符合降低度电成本,占据了近40.0%的市场份额。据公司年报显示,2021年隆基绿能单晶硅片出货量达70.0GW,销量达33.9GW。
晶澳太阳能
作为光伏发电解决方案平台企业,在全球拥有12个生产基地,海外拥有13个销售公司,产品足迹遍布135个国家和地区,2018年,单晶N型高效钝化电池效率已突破22%,2021年年销售额达413亿,多年荣登《财富》中国500强和“全球新能源企业500强”榜单。
中环半导体
作为生产半导体分立器件的厂家,中国半导体协会会员单位,是一家集科研、生产、经营、创投于一体的国有控股高新技术企业,单晶硅品种齐全,其中区熔系列单晶硅产品产销规模全球排名第三、国内市场份额超70%,产量和市场占有率连续多年居国内同行业首位。
晶科能源
作为一家全球知名、极具创新力的太阳能科技企业,2022年在上海证券交易所科创板上市,秉承“改变能源结构,承担未来责任”的使命,战略性布局光伏产业链核心环节,销量领跑全球主流光伏市场,致力于打造新能源生态圈。2022年一季度,成为全球首个组件出货量累计超过100GW的光伏企业。截至2022年末,单晶硅片产能约为65GW。
京运通科技
公司成立于2002年8月8日,是一家以高端装备制造、新材料、新能源发电和节能环保四大产业综合发展的集团化企业,主导产品包括单晶硅生长炉、多晶硅铸锭炉、区熔炉等光伏及半导体设备,多晶硅锭及硅片、直拉单晶硅棒及硅片、区熔单晶硅棒及硅片等光伏产品。2021年度,实现营业收入55.26亿元人民币,净利润8.28亿元人民币。未来,将继续强化高端装备制造,不断提升产品技术水平,拓展新材料业务,以优质的单晶、多晶硅片满足市场需求。
展望未来发展,单晶硅行业发展前景广阔
随着下游行业的快速发展,我国单晶硅市场规模还将进一步扩大,伴随产业结构布局不断加快,我国单晶硅行业将获得广阔发展前景。未来,我国单晶硅的发展将主要呈现三种趋势,一是在需求和政策双重鼓励下,产能进一步增长,企业进一步扩增产能。二是N型单晶硅片的发展份额将逐年增大,三是大尺寸硅片将成为各单晶硅公司未来的发展重点。
随着国际产能不断向中国转移,中国半导体产业的规模不断扩大,半导体硅片的需求也将不断增长,国内半导体硅片生产企业将面临广阔的发展空间。虽然单晶硅在大规模应用和生产中仍占据主导地位,但受到单晶硅材料价格及相应繁琐的电池工艺影响,成本价格居高不下,要想大幅度降低其成本非常困难,未来为了节省高质量材料,需要寻找单晶硅电池的替代品,这也成为一个不错的发展方向。