新興產(chǎn)業(yè)：金剛線與光伏的前世今生

　　金剛線作為一個新興的產(chǎn)業(yè)，受到光伏與藍寶石等切割產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級而爆發(fā)，在今年越來越受到投資界的關(guān)注。作為新的技術(shù)，尤其是在光伏產(chǎn)業(yè)，從節(jié)省工序，提高工作效率等方面效果顯著，在一定程度上主導(dǎo)了階段性的光伏電池降本。今天，兔子君為大家分享總結(jié)金剛線這個爆發(fā)性的產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)，市場以及在光伏產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

　　前言

　　金剛線：即金剛石切割線，是通過一定的方法，將金剛石微粉顆粒以一定的分布密度均勻的固著在鋼線基體上制成。
　　金剛線切割：是通過金剛石線切割機，金剛石切割線與物件間形成高速的磨削運動，從而實現(xiàn)切割的目的。較于傳統(tǒng)的游離磨料式切割方式，金剛石線切割具有環(huán)保、穩(wěn)定、經(jīng)濟等諸多優(yōu)勢。

 金剛線切割硅錠
應(yīng)用場景：金主要應(yīng)用市場為藍寶石切割和晶體硅切割。
太陽能光伏用晶硅片：而應(yīng)用于晶體硅片的切割2010 年才剛剛開始
LED 用藍寶石襯底：金剛線規(guī)模應(yīng)用于藍寶石切割始于2007 年

    從目前金剛石線需求比較大的兩大行業(yè)分析，藍寶石切割與晶體硅切割對金剛石線的技術(shù)規(guī)格要求不盡相同。

　　單晶產(chǎn)業(yè)應(yīng)用：基本普及
　　歷史：單晶行業(yè)率先推廣金剛線切割。單晶硅因晶粒一致性更好使其具有較好的力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)，單晶硅棒的原料純度要求更高，材料的物理特性也更好，因此更有利于切割薄硅片。
　　從2014年開始，單晶硅龍頭企業(yè)隆基股份開始加速推廣金剛線切片技術(shù)（其投資的“銀川隆基年產(chǎn)2GW切片建設(shè)項目”已全部采用金剛線切片工藝）。
　　2014-2015年間，別的單晶硅大型廠商如日本東洋、中環(huán)股份、卡姆丹克也開始金剛石線切單晶硅片的規(guī)模應(yīng)用，正式開啟了光伏太陽能行業(yè)對金剛石線巨大的需求。
　　現(xiàn)狀：目前，單晶硅片行業(yè)已普遍采用金剛石線切單晶硅，
　　大技術(shù)方向轉(zhuǎn)變：完成了切割工藝從游離式砂漿切割向金剛石線切割的轉(zhuǎn)變
　　小技術(shù)方向轉(zhuǎn)變：部分企業(yè)選擇應(yīng)用電鍍金剛線切割前，還過渡性試驗了樹脂金剛石線切割工藝，但由于樹脂金剛石線不具有成本及效率優(yōu)勢，單晶硅廠商在克服各種技術(shù)障礙后，多角度轉(zhuǎn)向電鍍金剛線切割工藝。
　　顯著降本，應(yīng)用金剛線切割后，顯著降低了成本。在單晶硅片采用金剛線切割之前，單、多晶硅硅片成本差別接近20-30%，在2015-2016年單晶硅片普及金剛線切割以后，單多晶成本差別迅速縮減，進而推動了單晶硅片的滲透率快速提高。

　　單晶硅制造中金剛線應(yīng)用示意圖
　　未來：細線化、低TTV化可以進一步降低單晶切片的成本。金剛線使用中，金剛線的線徑大小、切割速度、金剛線消耗量、TTV情況是主要影響要素。目前，單晶硅片切割已基本普通，后續(xù)繼續(xù)降低切片成本的主要影響可能在于進一步細線化、快切化、省線化，由于單晶更好的物理性能，線徑有希望從目前65-70um的主流情況降低到55um左右（每降低10um有希望降低3%的硅成本）。

 

金剛線切割的效果評估

多晶產(chǎn)業(yè)應(yīng)用：黑硅+金剛線切割組合，在多晶硅片制造中進入規(guī)模推廣時期

　　多晶硅切割市場情況
　　目前多晶切割主流仍是砂漿切割，主要是遇到了一定的技術(shù)瓶頸，目前已基本解決，生產(chǎn)正快速轉(zhuǎn)換為金剛線切割。詳細介紹如下：
　　歷史：多晶的金剛線應(yīng)用存在2大難點。
　　相比之下，金剛線在多晶領(lǐng)域的應(yīng)用沒有那么順利，因為金剛石線切割多晶硅片會面臨斷線風(fēng)險和制絨困難兩大問題：
　　1.斷線：鑄錠晶體中存在的硬點可能會在切割過程中造成斷線；
　　2.制絨：金剛石線固結(jié)切割方式導(dǎo)致切割后的硅片表面損傷程度較淺、表面劃痕密，從而導(dǎo)致了更高的反射率損傷層淺，沿用現(xiàn)行酸性濕法制絨后依然存在較高的反射率，制成電池后效率比砂漿切割硅片低了將近0.4個百分點。
　　現(xiàn)在：金剛線+黑硅的組合技術(shù)能基本解決這一問題。
　　近幾年，主要多晶硅企業(yè)開始探索解決的辦法，一種比較受認可的途徑是，在多晶硅電池片環(huán)節(jié)采用黑硅技術(shù)。黑硅在常規(guī)的酸制絨后，又增加的一道工藝，從而解決了金剛線切多晶硅片的反射率過高問題，還能附帶一定電池效率的提升（轉(zhuǎn)換效率能提高0.4-0.6個百分點）。
　　目前：比較成熟的黑硅技術(shù)技術(shù)路線主要有干法（RIE）和濕法（MCCE）兩種。干法黑硅技術(shù)相比而言效果更好，但由于需要新增設(shè)備和工序，成本高昂；而濕法黑硅（及其改進的混合路線）技術(shù)不需新增設(shè)備，只需在原有設(shè)備進行一些改動、添加一些化學(xué)試劑，前期投入很少，但同時也帶來了環(huán)評等后期投入，穩(wěn)定性略遜于干法黑硅技術(shù)。
　　未來：主要多晶硅企業(yè)開始大規(guī)模推廣金剛線+黑硅技術(shù)推廣，預(yù)計2018年將基本完成對砂漿切割的替換。但無論如何，在多晶硅行業(yè)技術(shù)升級和成本下降的巨大壓力推動下，金剛線切割技術(shù)通過疊加黑硅技術(shù)在多晶領(lǐng)域已經(jīng)開始獲得規(guī)?；瘧?yīng)用?？紤]到原有砂漿切割資產(chǎn)投入較大，而金剛線改造成本較低，大部分多晶硅企業(yè)可能采用對原有設(shè)備進行改進的方式。
　　2016-2017年，主要的多晶硅企業(yè)，紛紛開始推廣金剛線+黑硅技術(shù)，預(yù)計到2018年，主要的多晶硅企業(yè)，將基本完成金剛線技術(shù)對砂漿切割的替換。

　　多晶硅金剛線切割應(yīng)用示意圖
　　單晶多晶金剛線切割產(chǎn)業(yè)化情況總結(jié)
　　金剛線應(yīng)用顯著降低單晶、多晶硅片環(huán)節(jié)成本。單晶硅片切割在2015-2016成功導(dǎo)入金剛線以后，單晶硅片成本獲得了顯著降低，也對多晶硅片產(chǎn)業(yè)形成了較大的擠壓。
　　而在2016年開始，多晶硅片主要企業(yè)采用金剛線+黑硅電池技術(shù)成功解決之前多晶金剛線切割遇到的技術(shù)問題，多晶硅片主要企業(yè)在2017年也開始大力推動金剛線切片，并有望在2018年季報完成普及，因此，預(yù)計主要多晶硅片企業(yè)有望在2017下半年到2018年將獲得一定程度的成本下降（預(yù)計硅片成本下降幅度達到10-15%）。
　　總來看，金剛線作為一個并不太大的產(chǎn)業(yè)，卻對硅片環(huán)節(jié)成本下降的做出了突出的貢獻。后續(xù)，單晶硅片在切割環(huán)節(jié)還可以通過進一步細線化、快切化等方式繼續(xù)降低成本，但是其改進幅度，較剛進入金剛線切割時的幅度可能是相對比較有限的。
　　市場規(guī)模及現(xiàn)狀分析
　　金剛線需求在2017-2018年集中涌現(xiàn)，供給端產(chǎn)能擴張迅速，2018年基本維持供需平衡
　　全球光伏市場規(guī)模持續(xù)保持增長，晶體硅產(chǎn)能急速擴張。國產(chǎn)硅片目前已經(jīng)實現(xiàn)全球供應(yīng)，2016年我國硅片產(chǎn)量占全球需求91.3%。因此在國內(nèi)，無論是單晶硅片還是多晶硅片其下游對應(yīng)著的都是全球光伏市場，而全球光伏市場目前正經(jīng)歷以中國市場為代表的爆發(fā)式增長，預(yù)計未來每年光伏新增裝機量將不少于100GW。

　　未來金剛線切割市場占有率預(yù)期：單晶目前為主流，多晶市場空間逐步釋放
　　單晶目前全部使用金剛線切割；多晶硅切片方面，隨著下游配套制絨技術(shù)的解決，金剛線也在逐步進入多晶硅市場，使用率不斷提升。國內(nèi)單晶龍頭隆基股份目前已經(jīng)實現(xiàn)100%金剛線硅片切割。
　　多晶硅金剛線切割正在推廣時期，需求集中涌現(xiàn)。由于金剛線+黑硅技術(shù)的成功應(yīng)用，多晶硅的金剛線切割從2017年開始進入快速推廣時期，預(yù)計2017-2018年，大部分多晶硅企業(yè)將完成金剛線切割的普及，從而帶來切片環(huán)節(jié)的金剛線需求集中涌現(xiàn)，國內(nèi)多晶龍頭保利協(xié)鑫高管也表示，“目前保利協(xié)鑫正在加速砂線切割向金剛線切改造，到今年一季度末，金剛線切多晶硅片受到下游用戶的普遍接受，多角度完成砂漿切割到金剛線切割指日可待”。
　　預(yù)計全球單晶、多晶硅片切片環(huán)節(jié)的金剛線市場需求在2018年可能達到2600萬里以上，對應(yīng)市場容量將超過50億元。
　　藍寶石的市場平穩(wěn)增長，金剛線需求也有望平穩(wěn)增長。2016年，大約有80%的藍寶石用于LED襯底材料，其余20%的藍寶石用于非襯底材料。近幾年，隨著LED產(chǎn)品價位下跌以及政策扶持，LED照明市場的滲透率持續(xù)提升，2015年LED照明產(chǎn)品國內(nèi)市場份額達到32%，比2014年上升約15個百分點。2015年LED用藍寶石量上升了16%，2015-2020年間，LED用藍寶石晶片的增長率可達到約28%。因藍寶石材料的硬度較大，傳統(tǒng)砂漿線及金剛石結(jié)合力較弱的樹脂金剛線都難以有效完成藍寶石的切割，電鍍金剛線基本已完全替代傳統(tǒng)砂漿線。根據(jù)經(jīng)驗值，電鍍金剛線市場與下游藍寶石片耗用量直接相關(guān)，切割一片2英寸的藍寶石片需要耗用電鍍金剛線2米。經(jīng)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)測算，2013-2016年下游藍寶石行業(yè)對金剛石線的市場容量分別為31,222.80萬米，44,196.50萬米、55,635.45萬米、55,635.45萬米，呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢。
　　主要企業(yè)快速擴產(chǎn)中，預(yù)計2018年供需將很快平衡甚至趨于過剩。金剛線生產(chǎn)企業(yè)的資產(chǎn)比較輕，擴張需要的資本開支并不太大，主要的金剛線企業(yè)毛利率均在40-60%。隨著近幾年需求的持續(xù)高增長，國內(nèi)主要的金剛線企業(yè)均已開始快速擴產(chǎn)。目前國內(nèi)外生產(chǎn)電鍍金剛線產(chǎn)品的企業(yè)主要有美暢新材、岱勒新材、浙江東尼、瑞翌新材、開封恒銳新、恒星科技、青島高測、江蘇億榮、貝卡爾特、盛利維爾、三超新材、旭金剛、中村超硬、Read、DMT等。并且，其中的岱勒新材、三超新材、東尼電子均已上市，后續(xù)資本開支能力會更強。

     小編：xyq