2023單晶硅行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 某規(guī)格尺寸硅片階段性供應(yīng)短缺

• 黃文玉 2023年8月3日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 305 12
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單晶硅通常指的是硅原子以一種排列形式形成的物質(zhì)。硅是最常見應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成晶核，其晶核長成晶面取向相同的晶粒，形成單晶硅。

某規(guī)格尺寸硅片階段性供應(yīng)短缺 本周硅片價格再度上漲

2023年8月3日，據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會硅業(yè)分會消息，本周硅片價格小幅上漲。M10單晶硅片(182mm/150μm)成交均價提升至2.95元/片，周環(huán)比漲幅為5.36%;N型單晶硅片(182mm/130μm)成交均價提升至3.05元/片，周環(huán)比漲幅為5.9%;G12單晶硅片(210mm/150μm)成交均價提升至3.95元/片，周環(huán)比漲幅為5.33%。本周硅片價格上漲的主要原因是某規(guī)格尺寸硅片階段性供應(yīng)短缺。

單晶硅通常指的是硅原子以一種排列形式形成的物質(zhì)。硅是最常見應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成晶核，其晶核長成晶面取向相同的晶粒，形成單晶硅。單晶硅作為一種比較活潑的非金屬元素晶體，是晶體材料的重要組成部分，處于新材料發(fā)展的前沿。單晶硅材料制造要經(jīng)過如下過程：石英砂-冶金級硅-提純和精煉-沉積多晶硅錠-單晶硅-硅片切割。其主要用途是用作半導(dǎo)體材料和利用太陽能光伏發(fā)電、供熱等。

單晶硅行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀分析

2021年我國金屬硅產(chǎn)業(yè)維持高景氣狀態(tài)，金屬硅產(chǎn)量大幅上漲，需求持續(xù)增加，市場價格更是屢創(chuàng)新高。2021年我國金屬硅產(chǎn)量261萬噸，較2020年增加51萬噸，同比增長24.29%。2022年上半年，金屬硅產(chǎn)量為143.6萬噸，同比增長26.9%;受光伏產(chǎn)業(yè)需求拉動，國內(nèi)消費量為109.2萬噸，同比增長24.2%。我國金屬硅產(chǎn)能主要集中在西北、西南等電力資源豐富地區(qū)，2021年新疆、云南、四川三省產(chǎn)量占比全國前三，分別占比44%、18%和17%。從企業(yè)格局看，合盛硅業(yè)在金屬硅領(lǐng)域市場占比達(dá)28%，公司行業(yè)龍頭地位突出。

單晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結(jié)合起來便結(jié)晶成單晶硅。單晶硅具有準(zhǔn)金屬的物理性質(zhì)，有較弱的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率隨溫度的升高而增加;有顯著的半導(dǎo)電性。超純的單晶硅是本征半導(dǎo)體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導(dǎo)電的程度，而形成P型硅半導(dǎo)體;如摻入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高導(dǎo)電程度，形成N型硅半導(dǎo)體。

從2021年中國工業(yè)硅型號產(chǎn)量來看，2021年421#工業(yè)硅產(chǎn)量占比最大，達(dá)到了28%;其次為553#工業(yè)硅，產(chǎn)量占比為24%。2021年中國工業(yè)硅下游消費中，鋁合金占國內(nèi)消費總量的 23.49%;有機硅占國內(nèi)消費總量的 41.34%;多晶硅占國內(nèi)消費總量的 31.61%。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國單晶硅行業(yè)發(fā)展趨勢及投資風(fēng)險研究報告》顯示：

單晶硅主要應(yīng)用于太陽能電池。應(yīng)用最早的是硅太陽能電池，其轉(zhuǎn)換效率高，技術(shù)最為成熟，多用于光照時間少，光照強度小、勞動力成本高的區(qū)域，如航空航天領(lǐng)域等。通過采用不同的硅片加工及電池處理技術(shù)，國內(nèi)外各科研機構(gòu)和電池廠家都生產(chǎn)制備出了較高效率的單晶硅電池。

單晶硅制備，需要實現(xiàn)從多晶到單晶的轉(zhuǎn)變，即原子由液相的隨機排列直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜿嚵校刹粚ΨQ結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷ΨQ結(jié)構(gòu)。目前應(yīng)用最廣泛的有兩種，坩堝直拉法和無坩堝懸浮區(qū)熔法，這兩種方法得到的單晶硅分別稱為CZ硅和FZ硅。

數(shù)據(jù)顯示，2020年全球晶硅太陽電池片總產(chǎn)能達(dá)到249.4GW，總產(chǎn)量達(dá)到163.4GW。大部分頭部電池企業(yè)產(chǎn)能利用率全年并未受新冠疫情影響，仍保持90%以上開工率。從生產(chǎn)企業(yè)看，晶硅太陽電池片環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)集中度進一步提升，尤其頭部企業(yè)占比逐年提升。2020年全球晶硅太陽電池片前十企業(yè)產(chǎn)量合計達(dá)到108.1GW，占全球總產(chǎn)量66.2%。全球電池片產(chǎn)業(yè)繼續(xù)向中國集中。2020年全球晶硅太陽電池片產(chǎn)量前十企業(yè)中中國企業(yè)占據(jù)九席。2020年中國大陸電池片總產(chǎn)能已達(dá)到201.2GW，同比增加22.8%，占全球總產(chǎn)能的80.7%。

2020年中國晶硅電池片產(chǎn)量約為134.8GW，同比增長22.2%，占全球產(chǎn)量82.5%，其中，排名前五企業(yè)產(chǎn)量占國內(nèi)電池片總產(chǎn)量的53.2%，其中前4家企業(yè)產(chǎn)量超過10GW。預(yù)計2021年中國電池片產(chǎn)量將超過152GW。

太陽能電池用單晶硅片，一般有兩種形狀，一種是圓形，另一種是方形。以圓形硅片為例，其加工工藝流程為：單晶爐取出單晶-檢查重量、量直徑和其他表觀特征-切割分段-測試-清洗-外圓研磨-檢測分檔-切片-倒角-清洗-磨片-清洗-檢驗-測厚分類-化學(xué)腐蝕-測厚檢驗-拋光-清洗-再拋光-清洗-電性能測-檢驗-包裝-儲存。

單晶硅行業(yè)未來發(fā)展趨勢預(yù)測

單晶硅用于太陽能電池?zé)o疑轉(zhuǎn)換效率是最高的，在大規(guī)模應(yīng)用和工生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但是受到單晶硅材料價格及相應(yīng)繁瑣的電池工藝影響，致使單晶硅成本價格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困難的，為了節(jié)省高質(zhì)量材料，尋找單晶硅電池的替代品具有很大的前景。

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