中国粉体网讯 随着2020年我国双碳目标的提出，近年来，光伏行业持续景气，光伏赛道装机需求持续攀升，也带动上游硅料与硅片的需求的大增。随着资本涌向光伏赛道，硅片环节也越发变得“内卷”。尤其是单晶硅市场规模不断扩大，市场占有率不断提升，一时间，除了代表传统势力的隆基、中环纷纷扩产之外，京运通等新势力日渐崛起，单晶硅这个细分赛道热闹非凡。
单晶硅的生产工艺
单晶硅生产工艺包括坩埚直拉法和无坩埚悬浮区熔法两种。
直拉法
直拉法又称Cz法，是目前光伏产业界通用的单晶硅生长方法。直拉法生长单晶硅是把硅熔融在石英坩埚中利用旋转籽晶对单晶硅逐渐提拉制备出来，其流程主要包括填料、熔化、种晶、引晶、缩颈、放肩、等径生长、收尾等。其中，生长过程中的关键技术是缩颈技术，该技术的原理是将籽晶迅速地向上提拉，使得新结晶的单晶硅直径较小，其长度达到了直径的6-10倍，从而使得产生的位错很快地滑移出晶体的表面而非向体内延伸，实现了直拉单晶硅的无位错生长。
直拉法单晶硅生长工艺流程
来源：李欣鸽.CZ硅单晶等径生长阶段关键参数优化研究
近几年来，为了降低生产成本，提高生产效率，一些单晶硅企业开发了快速长晶工艺、连续加料工艺及大直径工艺等。大直径直拉单晶硅的生长难度更高，热扰动影响更大，因此磁场控制就显得尤为重要，磁场辅助拉晶必将成为未来主流的直拉单晶硅生长技术。
区熔法
区熔法又称Fz法，即悬浮区熔法，区熔法生产单晶硅不使用坩埚，而是将硅棒局部利用线圈进行熔化，在熔区处设置磁托，因而熔区可以始终处在悬浮状态，将熔硅利用旋转籽晶进行拉制，在熔区下方制备单晶硅。该种方法优势在于，熔区为悬浮态，因而在生长过程中单晶硅不会同任何物质接触，并且蒸发效应以及杂质分凝效应较为显著，因此具有较高的纯度，其单晶硅制品性能相对较好。但由于工艺复杂，对设备以及技术要求较为严格，因此生产成本相对较高。
单晶硅市场规模不断扩大
随着近年来全球半导体及光伏等高技术、高科技附加值产业的快速发展，单晶硅的重要性与日俱增，市场需求量迅速增长。同时，在我国相关政策的大力支持下，太阳能光伏发电在我国呈现爆发式增长，电子通信半导体产业也迅速发展，我国单晶硅行业市场规模也随之快速扩张。据资料显示，2021年我国单晶硅行业市场规模达459.74亿元，同比增长20.9%，2022年约增长至530.11亿元。
2017-2022年中国单晶硅行业市场规模情况
来源：中商产业研究院
得益于下游需求的不断增长以及各企业产能布局进程加快，近年来我国单晶硅产能及产量均快速增长。据资料显示，2020年我国单晶硅产能达229GW，产量为118GW；2021年我国单晶硅产能达264GW，产量为149GW。
2017-2021中国单晶硅产能及产量情况
来源：中国有色金属工业协会硅业分会、观知海内
单晶硅市场竞争激烈
我国单晶硅市场竞争激烈，行业集中度较高。隆基绿能、中环股份、晶科能源、晶澳太阳能、京运通科技为我国单晶硅龙头企业，其中，隆基绿能占据市场约42%的份额。
2021年中国单晶硅行业市场格局分布情况（按产能）
来源：华经产业研究院
隆基绿能
隆基绿能科技股份有限公司成立于2000年，成立之初以半导体材料为主要业务，2006年确立开始转型光伏硅片，并且在以多晶产品为主的光伏市场中全力推进单晶路线，2011年成为全球最大的太阳能单晶硅片供应商。
2012年4月隆基绿能在上海证券交易所挂牌上市，随着单晶硅片逐渐替代多晶硅片成为市场主流，公司也成长为硅片领域龙头。据公司年报显示，2021年隆基绿能单晶硅片出货量达70.0GW，对外销售量达33.9GW。
中环股份
TCL中环主营业务围绕硅材料展开，专注单晶硅的研发和生产，以单晶硅为起点和基础，定位战略新兴产业，朝着纵深化、延展化方向发展。主要产品包括半导体材料、光伏硅片、光伏电池及组件；高效光伏电站项目开发及运营。产品的应用领域，包括集成电路、消费类电子、电网传输、风能发电、轨道交通、新能源汽车、5G、人工智能、光伏发电、工业控制等产业。
在光伏领域，公司是全球光伏单晶硅片“双寡头”之一。
晶科能源
晶科能源是一家全球知名、极具创新力的太阳能科技企业，公司战略性布局光伏产业链核心环节，聚焦光伏产品一体化研发制造和清洁能源整体解决方案提供，销量领跑全球主流光伏市场。
截至2022年末，公司单晶硅片、电池、组件有效产能分别约为65GW、55GW和70GW。
晶澳太阳能
晶澳是光伏发电解决方案平台企业，产业链覆盖硅片、电池、组件及光伏电站。晶澳在全球拥有12个生产基地，在海外拥有13个销售公司，产品足迹遍布135个国家和地区，广泛应用于地面光伏电站以及工商业、住宅分布式光伏系统。
京运通科技
北京京运通科技股份有限公司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，光伏发电和风力发电等新能源发电项目及蜂窝式中低温SCR烟气脱硝催化剂。
小结
单晶硅作为新材料，性能优异，在光伏、半导体等国家新兴战略产业中应用广泛。随着下游行业快速发展，我国单晶硅市场规模将进一步扩大。单晶硅生产工艺较为复杂，受益于龙头企业生产技术不断创新，我国单晶硅产能快速扩张，产量持续增长。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。
参考来源：
李欣鸽.CZ硅单晶等径生长阶段关键参数优化研究
张放.铸造类单晶硅中位错的控制方法及机理研究
泰伟业.单晶硅生产工艺浅析
中商情报网.2022年中国光伏硅片产业链上中下游市场分析（附产业链全景图）
观知海内.2022年单晶硅行业需求现状分析，市场需求量迅速增长「图」
华经情报网.2022年中国单晶硅行业全景产业链、重点企业经营情况及发展趋势
新思界网.单晶硅市场规模不断扩大，光伏为主要应用领域
（中国粉体网编辑整理/初末）
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