多晶硅白皮书系列之四：多晶硅消费情况分析

期货研究报告|多晶硅白皮书系列2024-05-15 多晶硅消费情况分析 研究院新能源&有色组 研究员 陈思捷 021-60827968 chensijie@htfc.com从业资格号：F3080232投资咨询号：Z0016047 师橙 021-60828513 shicheng@htfc.com从业资格号：F3046665投资咨询号：Z0014806 穆浅若 021-60827969 muqianruo@htfc.com从业资格号：F03087416投资咨询号：Z0019517联系人 王育武 021-60827969 wangyuwu@htfc.com 从业资格号：F03114162 投资咨询业务资格： 证监许可【2011】1289号 报告摘要 光伏行业是多晶硅使用量最大的行业领域，光伏产业链大体为多晶硅-硅片-电池片-组件-光伏装机。多晶硅料制成多晶硅锭或单晶硅棒，切片后得到多晶硅片或单晶硅片，将硅片以一定方式排列后制成电池，进一步生产光伏组件后应用于光伏发电系统。 本文作为多晶硅白皮书系列专题第四篇，将主要从下游硅片、电池片、组件生产概况、主要生产厂家、国内外光伏产业发展及趋势等方面对多晶硅进行介绍，帮助投资者们进一步了解多晶硅消费情况。 请仔细阅读本报告最后一页的免责声明 目录 报告摘要1 下游消费情况3 硅片生产概况3 全球硅片生产情况4 中国硅片生产情况4 硅片主要生产企业5 电池片生产概况6 电池片产量情况6 光伏电池片发展历程6 组件生产概况7 全球光伏行业发展及趋势8 中国光伏行业发展及趋势9 图表 图1:光伏产业链3 图2:全球及中国光伏电池片产量情况丨单位：GW6 图3:中国光伏组件产量情况丨单位：GW8 表1:2021-2023年全球硅片供应情况丨单位：GW4 表2:2023年国内硅片企业产能产量情况（单位：GW/年、GW）5 表3:主要电池片技术的具体情况7 表4:2023年全球光伏组件�货量8 请仔细阅读本报告最后一页的免责声明2/11 下游消费情况 光伏行业是多晶硅使用量最大的行业领域，光伏产业链大体为多晶硅-硅片-电池片-组件-光伏装机。多晶硅料制成多晶硅锭或单晶硅棒，切片后得到多晶硅片或单晶硅片，将硅片以一定方式排列后制成电池，进一步生产光伏组件后应用于光伏发电系统。除了用于光伏产业，部分多晶硅也用于半导体芯片行业，半导体产业由多晶硅材料-硅片-半导体器件组成，半导体器件是现代电子设备的核心组成部分，终端广泛应用于计算机、通信、消费电子、汽车、工业控制、医疗设备等各个领域。 据中国光伏业协会统计，2023年我国光伏产业规模持续扩大，多晶硅、硅片、电池、组件等主要制造环节产量同比增长均超过64%，行业总产值超过1.75万亿元。2023年光伏新增装机规模达216.88GW，同比增长148.1%。其中受大型风电光伏发电基地建设等拉动，集中式光伏新增装机超过110GW，占比超过50%。在�口方面，硅片�口70.3GW，同比增长超过93.6%；电池�口39.3GW，同比增长65.5%；组件�口 211.7GW，同比增长37.9%。 图1:光伏产业链 数据来源：中国光伏行业协会SMM华泰期货研究院 硅片生产概况 光伏硅片通常指的是经过特定工艺处理后，适用于制作太阳能电池的单晶硅或多晶硅薄片。它是太阳能电池单元的基础，通过其内部的半导体性质实现光电效应，将吸收的太阳光子能量转化为电荷载流子，进而产生电流。 从分类来看，根据材料可将硅片分为多晶硅片和单晶硅片，根据尺寸可分为M6、M10、G12等规格。根据导电类型不同可分为P型和N型。未来硅片将向着薄片化、 大尺寸、N型的方向发展。 全球硅片生产情况 根据硅业分会数据显示，截至2023年底，全球硅片产能达到930GW，同比增长64%。从新增产能情况来看，2023年全球产能新增量中94.2%来自中国，主要来源于 隆基绿能、TCL中环、晶澳科技、晶科能源、阳光能源、京运通、通合新能源、高景太阳能、双良节能、宇泽半导体、阿特斯等新建、扩产产能的释放，而海外新增产能占比约5.8%。全球单晶硅片产能从2022年底的557.1GW/年增加至2023年底的905GW/年，多晶硅片同期产能从10GW/年减少至5GW/年。 在产量方面，2023年全球硅片产量约600GW，同比增长78.6%，其中中国产量约590GW，同比大幅增长79.3%，连续十年位居全球首位，马来西亚8GW，列居全球产量第二位，越南2GW，列居全球产量第三位。 在生产企业方面，2023年全年产量排序前五的硅片生产企业分别是隆基绿能、TCL中环、晶科能源、高景太阳能、双良硅材料。 表1:2021-2023年全球硅片供应情况丨单位：GW 全球产能 全球产量 中国产能 中国产量 海外产能 海外产量 2021 421.6 224.2 416.6 222.2 5 2 2022 567.1 336 557.1 329 10 7 2023 930 600 910 590 20 10 数据来源：中国有色金属工业协会硅业分会安泰科华泰期货研究院 中国硅片生产情况 截止2023年底，国内主要硅片生产企业数量为27家，产能增加至910GW，较2021年底的557.1GW/年，增幅达到63.3%。随着下游光伏装机的增长，叠加硅片环节技术壁垒相对较低，近年来硅片环节扩产规模较大，且远期规划产能仍较多。 从生产企业分布来看，国内单晶硅企业主要分布在内蒙、云南、宁夏、青海、四川五大主产区，主因低廉的电价是降低生产成本从而提高企业产品竞争力的重要因素，因此新扩产能的建设基本集中在西北和西南地区。在进�口方面，我国硅片以�口为主，进口量很少且一部分为半导体用硅片。 表2:2023年国内硅片企业产能产量情况（单位：GW/年、GW） 地区 产能 占比 企业 产能 产量 开工率 内蒙 187.1 20.56% 隆基绿能 187 127.8 68.34% 云南 90.5 9.95% TCL中环 180 120 66.67% 宁夏 72 7.91% 晶科能源 100 70.79 70.79% 四川 50 5.49% 高景太阳能 60 50.3 83.83% 青海 41.4 4.55% 双良硅材料 55 42.46 77.20% 小计 441 48.46% 小计 567 411.35 72.55% 数据来源：中国有色金属工业协会硅业分会安泰科华泰期货研究院 硅片主要生产企业 2023年，据安泰科数据统计，我国前五家单晶硅生产商（隆基绿能、TCL中环、晶科能源、高景太阳能、双良硅材料）产量共计411.4GW，占全国总产量的69.7%，较2022年下降7.6%，产业集中度有所下降，主因2023年专业化企业扩产节奏加快，使得行业集中度降低。 隆基绿能 隆基绿能是我国最大的单晶硅生产企业，年产能190GW，占国内总产能的20.9%，包括银川43GW、中宁5GW、保山22GW、丽江37GW、腾冲12GW、曲靖15GW、鄂尔多斯46GW和马拉西亚古晋7GW，目前鄂尔多斯项目已满产，在建项目陕西西咸100GW，预计24年二季度投产释放。 隆基股份也是全球市值最高的光伏制造企业，在中国、越南、马来西亚等国家和地区布局多个生产制造基地，并在美国、日本、德国、印度、澳大利亚、阿联酋、泰国等国家设立分支机构，业务遍及全球150余个国家和地区。 TCL中环 TCL中环是我国第二大的单晶硅生产企业，2023年产能达180GW/年，其中呼和浩特地区产能100GW，银川地区产能80GW。 晶科能源 晶科能源目前年产能100GW，其中包括乐山30GW、新疆15GW、越南10GW和青海 45GW，目前规划产能基本都已达产，暂无新的扩产计划。 高景太阳能 高景太阳能目前年产能60GW，包括西宁35GW和宜宾25GW，四川宜宾尚有规划产能继续爬坡。 双良硅材料 双良硅材料目前年产能55GW，主要在包头地区，目前规划包头产能50GW已于23年 11月投产，预计24年Q2-Q3将达到满产运行。 电池片生产概况 电池片是通过将硅片加工处理得到的可以将太阳的光能转化为电能的半导体薄片，决定了光伏系统的发电能力，是光伏发电的核心部件，其技术路线和工艺水平直接影响光伏组件的发电效率和使用寿命。 电池片产量情况 2012年至2022年，全球光伏电池片产量持续增长，由38GW增长至330GW，其中中国光伏电池片产量由21GW增长至318GW，全球光伏电池片产量增长的主要来自于中国。2023年，中国电池片产量约为545GW，同比增长64.9%，电池片产能主要集中在华东、西南等沿海地区。预计2024年全国电池片产量将超过820GW。 图2:全球及中国光伏电池片产量情况丨单位：GW 全球产量中国产量 350 300 250 200 150 100 50 0 20122013201420152016201720182019202020212022 数据来源：CPIA有色金属协会硅业分会华泰期货研究院 光伏电池片发展历程 从技术角度来看，光伏电池片的技术发展历程整体可分为四个阶段： 1）2015年以前：光伏电池片市场主要采取多晶Al-BSF技术，而单晶PERC电池片仍处于技术验证阶段，总量较小。 2）2015-2017年：随着单晶PERC电池片技术逐渐成熟，其商业化的可行性得到确认；单晶PERC电池片投资吸引力凸显，国内厂商开始加码PERC电池片生产，但多 晶Al-BSF技术仍占据着光伏电池片市场的主要份额。 3）2018-2021年：PERC电池片产能实现爆发式增长，2019年至2021年的新建量产产线以PERC电池片产线为主，PERC电池片在2021年的市场份额超过90%。在此期间，主流电池片厂商开始逐步布局TOPCon、XBC及HJT等新型高效光伏电池片技术。 4）2022年至今，随着PERC电池片转换效率接近理论极限值，以TOPCon、XBC、HJT为代表的转换效率更高的新型高效电池片技术进入产业化进程。TOPCon、XBC在突破设备、工艺、材料等瓶颈后，技术日趋成熟，率先完成量产；而目前HJT电池片投产和量产规模仍较小。 表3:主要电池片技术的具体情况 名称 发射极背 面钝化电池 隧穿氧化钝化接触电 池 交指式背接触电池 具有本征非晶薄膜的 异质结电池 项目PERCTOPConIBCHJT 增加背面钝化层，提升背反 优点 射率，提 升电池转换效率 (1)技术成熟，设备投资成本相对XBC和HJT更低;(2)量产转换效率在不断提升 (1)更高的短路电流，同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻从而提高填充因子(2)电池前表面场以及良好钝化作用带来的开路电压增益，使得电池拥有高转换效率 (1)制备工艺步骤少: (2)工艺温度较低可避免高温工艺对硅片的损伤，并有效降低碳排放 背表面钝在硅衬底表面沉积本 关键化技术代隧穿氧化和掺杂多品背表面交替进行N+和P+掺杂、金属电极设征和掺杂多晶硅，形工艺替铝背场硅层的制备、硼扩散计等成PN结与背场、TCO 等制备、金属化材料等 数据来源：公开资料整理华泰期货研究院 组件生产概况 光伏组件也称为太阳能电池板，是光伏发电系统的核心部分之一。它主要由太阳能电池、玻璃、EVA、背板等材料组成。根据中国光伏行业协会数据，2023年，中国光伏组件产量达到499GW，同比增长69.3%。随着光伏组件各大厂商持续扩增产能，未来产量将继续增长。据中国光伏业协会预测，2024年组件产量或将超过750GW。 图3:中国光伏组件产量情况丨单位：GW 499 288.7 182 124.6 98.6 600 500 400 300 200 100 0 2019 2020 2021 2022 2023 数据来源：CPIA公开资料整理华泰期货研究院 表4:2023年全球光伏组件出货量 序号 企业 出货量（GW） 同比增长 1