中國儲能網(wǎng)訊：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。
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高強度鋼線基體上制成。
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、高效、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最大的兩大下游行業(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，其他單晶硅大型廠商如日本東洋、中環(huán)股份、卡姆丹克、臺灣友達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)對金剛石線巨大需求的新紀(jì)元。
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，最終單晶硅廠商在克服各種技術(shù)障礙后，全面轉(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。
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(rèn)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)模化應(yīng)用。考慮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)成本下降的做出了極其突出的貢獻。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。根據(jù)《能源雜志》，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，金剛線切多晶硅片得到下游用戶的普遍接受，全面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2600萬公里以上，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)品價格下跌以及政策扶持，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。
