光伏硅片行業競爭格局上游原料下游應用面臨的挑戰壁壘構成
從全球來看，硅片產能主要集中在我國。光伏硅片企業主要有兩類經營模式：以隆基綠能、中環股份、晶科能源、晶澳科技、雙良節能為代表企業采用“垂直一體化”模式，以江蘇美科及京運通、上機數控為代表的企業主要采用“獨立專業化”模式。垂直一體化，即企業涉足產業鏈上中下游的多個制造環節，能夠實現供應鏈的資源整合，從而確保供應穩定、降低生產成本，有利于發揮各環節之間的協同效應；獨立專業化，即企業經營專注于光伏產業鏈的個別環節，通過集中資源加強精細化管理、提升技術水平、提高產品品質等，在單環節中做到產品品質和性價比領先，此外，“獨立專業化”廠商與下游客戶不存在直接競爭關系，有利于加強與客戶的合作關系。
1、大尺寸高效硅片產能仍顯不足，行業先進產能的釋放預計將推動低效或無效產能逐步淘汰
在大尺寸硅片需求方面，根據中國光伏行業協會統計，2021年市場上182mm和210mm尺寸占比已從2020年的4.5%迅速增長至45%，大尺寸硅片進入快速發展期，市場空間廣闊。預計2022年、2025年182mm及210mm尺寸硅片的市場份額占比將分別達到75%（即約206GW）、95%（即約360GW）。目前，182mm及以上大尺寸硅片的切片產能不足，大尺寸及薄片化硅片產品的切割良率仍存在進一步提升空間。結合中國光伏行業協會新增光伏裝機規模預測及各類型硅片占比數據進行測算，2022年至2030年期間，大尺寸硅片的需求情況如下表所示：
資料來源：中國光伏行業協會、普華有策
注1：所需硅片按光伏裝機與組件1.2倍的容配比和5%的硅片到組件端的損耗率計算，即所需硅片=新增光伏裝機規模*1.2/95%；
注2：2022-2030年新增光伏裝機規模、大尺寸硅片占比預測數據均來源于《中國光伏產業發展路線圖（2021年版）》，其中新增光伏裝機規模取保守情況及樂觀情況數據的平均值。
根據2022年2月中國光伏行業協會最新發布的《中國光伏產業發展路線圖（2021年版）》，預計2022年度全國硅片產量將超過293GW，而2021年227GW的硅片產量中166mm及以下尺寸硅片占比約為55%，即約125GW，這部分硅片產能將自2022年開始逐步淪為落后、低效產能。扣減上述低效產能對應的產量后，預計2022年，大尺寸高效硅片年產量約為168GW，仍不能滿足2022年206GW的大尺寸硅片市場需求。
綜上，從動態來看，現有硅片產能仍不能滿足日益增長的光伏應用市場需求，從硅片產能結構來看，大尺寸高效硅片產能仍顯不足。
2、行業的技術水平及特點
（1）單晶拉棒技術特點
單晶硅棒拉制目前主要采用直拉法（CZ），直拉法具有工藝技術成熟、長晶速度快、可生產大尺寸硅棒、制造成本低等優勢，是太陽能光伏用單晶硅片的主流技術路線，行業內主要通過連續加料（CCZ）、提高長晶速度、增大投料量、優化熱場結構、降低碳氧含量、降低單晶光衰等技術和工藝提高單產、降低成本、提高產品品質。2021年，單晶直拉法平均單爐裝料量已達到2,800公斤，較2020年的1,900公斤有大幅提升，預計到2025年有望達到4,000公斤以上。單晶拉棒平均電耗水平已從2020年的26.2kWh/kg-Si降至2021年的23.9kWh/kg-Si（方棒），預計到2025年有望下降至20.9kWh/kg-Si以下。
（2）硅片切割技術特點
金剛線切割是主流的硅片切割技術，具有切割速度快、單片損耗低、切割液更加環保等優點，行業內主要圍繞薄片化、細線化、快速切割等方面開展技術研發，從而提高單位方棒在金剛線切割下的出片量和出片效率，降低硅片切割成本。
2021年，P型單晶硅片平均厚度約為170μm，用于TOPCon電池的N型單晶硅片平均厚度為165μm，用于HJT電池的硅片厚度約150μm，用于IBC電池的硅片厚度約130μm。2021年，金剛線母線直徑應用于單晶上已下降到43μm，并存在持續下降的趨勢，預計到2025年有望下降至36μm。2021年，166mm尺寸、182mm尺寸、210mm尺寸P型單晶硅片每公斤單晶方棒出片量約為64片、53片、40片。
3、光伏硅片的上下游行業
（1）上游多晶硅料行業
A、多晶硅料現已擺脫進口依賴，中國多晶硅產業在全球占據主導地位
多晶硅料的生產制造環節處于光伏產業鏈最上游，通過化學反應從金屬硅中提煉高純度多晶硅，以備下游進一步拉晶、切片制成光伏硅片，系光伏產業鏈初始原材料。多晶硅料行業存在技術及資金雙重高壁壘，規模效應明顯。在2011年以前，多晶硅料制備技術一直掌握在美、德、日、韓等國外廠商手中，國內企業主要依賴進口采購多晶硅料，且多晶硅料市場供給極為緊缺，成為制約我國光伏產業發展的“瓶頸”和暴利環節。
隨著國內多晶硅料廠商在技術及工藝上取得突破，國外廠商對多晶硅料的壟斷局面被打破。我國一線多晶硅料生產企業已掌握冷氫化、萬噸級生產線集成等技術，生產能力不斷提高，綜合能耗不斷下降，生產管理和成本控制已達全球領先水平。隨著一線硅料企業加速產能擴張，部分高成本國內外企業停產或宣布退出多晶硅業務，多晶硅料產業集中度進一步提升。2020年我國多晶硅產能約42萬噸，產量約39.6萬噸，分別占全球的76.0%和75.3%，且2020年全球產量前十的多晶硅企業中有7家是中國企業，2020年末這7家企業的產能之和占全球產能的67.1%，世界多晶硅料生產中心已移至中國，我國多晶硅料自給率大幅提升。
B、多晶硅料新建產能將在未來一年內陸續投產，硅料價格有望逐步回落
硅料擴產周期明顯長于下游，且產能應對下游需求變化的調節靈活度相對較低，因而易形成產業鏈擴產進度的錯配和短期供需失衡，導致硅料價格變動具有明顯的周期性。硅料廠商2018年至2019年因硅料價格持續下降、盈利狀況不佳擴產謹慎，2020年因下游需求增長開始擴產，但由于2020年三季度受部分多晶硅工廠發生安全事故以及水災等因素影響，硅料出現階段性供應緊張、價格大幅上漲，四季度雖有一定緩解，但受多晶硅料擴產周期較長所導致的產業鏈上下游階段性發展不平衡影響，2021年硅料價格繼續大幅攀升，2021年11月末多晶硅料價格已由2020年6月最低59元/公斤左右大幅上升至269元/公斤左右。
與此同時，在硅料環節高利潤水平及下游光伏裝機需求預期增長的雙重驅動下，現有硅料企業擴產節奏逐漸加快，并吸引大量新投資者進入。目前主要硅料廠商均為上市公司，預計隨著新建產能的陸續投產，硅料市場供不應求的狀況將逐步緩和。根據企業公告、行業新聞等公開信息不完全統計，主要硅料企業在建及擬新建產能超過300萬噸，結合硅料擴產周期合理估計，預計2022年主要硅料企業產能將達到150萬噸，較2020年末增長約146.71%，按2,800噸/GW的比例換算，預計2022年末硅料產能可保證535GW硅片的原材料供應。隨著新增產能的陸續釋放，多晶硅料市場供需將得到根本性改善，硅料價格將有望逐步回落至正常水平。
（2）下游電池片行業
A、電池片廠商持續擴產，電池產能整體大于硅片環節
近年來，以通威股份、愛旭股份為首的專業化電池片廠商不斷擴大產能規模，2020年通威股份電池片產量位列全球第一、產能位列全球第二，愛旭股份電池片產能產量均位列全球第三，專業化電池片廠商市場領先地位穩固。與此同時，一體化廠商也加速電池片擴產，將電池片作為配套環節以增強主業的盈利能力和風險防控能力。
B、單晶PERC電池占據主流，N型晶硅電池技術發展呈現多樣化
電池片制備技術變革帶來的電池光電轉換效率提升是光伏發電成本下降的重要路徑之一。在相同的光照條件下，電池的光電轉換效率越高，發電量就越多，對應光伏發電的單瓦成本就越低，越有利于太陽能發電系統的推廣應用。因此，提升光電轉換效率是電池片行業技術研發的重點方向。發射極及背面鈍化（PERC）電池技術具有高轉化效率、制程相對簡單、設備和工藝成熟等優勢，已成為目前主流的高效技術路線，但2021年單晶PERC電池量產平均轉換效率達到23.1%，已接近24%的量產效率極限；其他高效電池技術包括隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）電池技術、交指式背接觸（IBC）電池技術、異質結（HJT）電池技術等N型高效電池技術，具有更大的效率提升潛力，量產轉換效率有望達到26%。
諸多高效電池技術經過近年來的持續驗證，從2021年起逐步進入大規模量產的導入期，電池行業現有廠商及新進入企業均積極布局高效電池產能。概況數據顯示，預計2022年末N型電池片產能將達到57.8GW。因此，高效電池技術的發展和應用將有效拉動對上游高效硅片的需求。
（3）下游組件及電站行業
A、組件性能持續提升，大尺寸高功率組件成為市場主流
光伏組件生產具有投資規模相對較小、建設周期相對較短、技術和資金門檻相對較低、接近市場終端消費等特點，產品更新換代較快，需要有很強的市場應變機制，對設計開發能力要求較高。在“平價上網”和“雙碳”目標的推動下，全球市場對于高效光伏組件的需求日益增大。隨著大尺寸硅片的逐漸應用，以及半片、多主柵、疊片和疊瓦等高密度封裝技術的普及和疊加使用，組件功率得到了明顯提升，有效降低了下游系統的度電成本。2021年，組件行業主要企業陸續發布了大尺寸、高功率組件新產品，量產組件最高功率達到700W。未來隨著大尺寸技術、高密度封裝技術在新增產能中更廣泛地應用，組件性能將進一步提高，高效組件產能及產品占比將持續上升，將相應地增加對上游高效電池的需求。
B、大基地建設、分布式光伏電站快速發展，光伏發電基本實現平價上網
光伏發電包括大型地面集中式電站、工商業和居民戶用光伏系統等應用形式。大型地面集中式電站目前仍是我國光伏裝機總量的主要部分，近年來我國大力推動“風光大基地建設”，200GW的風光大基地項目將成為“十四五”期間地面電站裝機主力，有助于推進國內光伏裝機規模快速發展。與此同時，隨著“整縣推進”等分布式電站鼓勵政策不斷出臺，我國分布式光伏發電市場呈現多元化發展格局，利用工商業屋頂、城鄉居民用戶屋頂，結合農業大棚、漁業養殖的“農光互補”、“漁光互補”以及“光伏扶貧”等多種應用方式，促進分布式光伏發電應用快速發展。
在產業技術進步、效率提升、新建光伏發電成本不斷下降的背景下，光伏發電已經基本實現不依靠補貼而產生經濟效益，行業對平價上網也形成高度共識。國家發改革委出臺新能源上網電價政策，明確2021年起對新備案集中式光伏電站、工商業分布式光伏項目不再實行中央財政補貼，即從2021年起，除戶用光伏外，我國將進入全面無補貼時代，光伏發電將在市場需求驅動下開啟中長期增長空間。
4、面臨的挑戰
（1）產業鏈價格波動導致盈利水平下降
在產能提升、國產替代和技術進步推動下，近年來光伏產業各環節核心產品價格總體保持下降趨勢。整體而言，多晶硅料、單晶硅棒/硅片價格隨著業內企業的產能建設及下游需求變動而相應波動。自2020年以來，光伏產業鏈產品價格波動程度較大，雖然2021年硅料采購價格占單晶硅銷售單價的比例較為穩定，業內企業單位毛利額基本保持穩定，但如果未來企業產品價格的下降幅度超過原材料價格的下降幅度，或產品價格的上漲幅度低于原材料價格的上漲幅度，可能對企業盈利水平造成不利影響。
（2）市場競爭加劇對經營業績的不利影響
目前，在能源結構清潔化轉型的大背景下，全球光伏市場裝機需求在進入“平價上網”后快速釋放，帶動硅片市場需求快速增長。為把握行業發展機遇，光伏硅片制造企業持續公布擴產計劃：一方面，龍頭企業為提升市場份額，保持競爭地位，紛紛積極擴建產能，另一方面，行業內新興企業亦不斷涌現，新進入者憑借其后發優勢加大產能建設力度，對光伏行業競爭格局形成一定程度挑戰，使得行業競爭愈發激烈。隨著行業產能的持續擴張及技術更新迭代，光伏產品價格預計將在長期處于下降趨勢，光伏企業在成本管控及產品性能方面面臨著更加激烈的競爭和挑戰。
5、行業進入壁壘
（1）技術壁壘
降低制造成本和提高產品品質是光伏行業技術進步的主要方向，也是硅片企業競爭的關鍵因素。降低成本，對單晶硅片而言，主要通過提高單晶硅的成品率、減少硅片切割損耗、提高單產、降低單耗等實現；而提高品質，主要通過改善單晶硅的品質，從而提高光電轉換效率、降低衰減率等實現。低成本、高品質的單晶硅片生產具有較高的工藝技術要求，需要通過不斷地技術研發、設備改造、生產流程優化來實現。以166mm硅片為例，目前主流硅片生產廠商的硅片制造非硅成本已經達到0.7~0.8元/片，而其他后進入者由于缺少長期生產和檢測經驗的積累以及先進技術的掌握及儲備，無法在短時間內建立起完善的生產體系和標準，在成本上處于較大劣勢，將面臨被市場淘汰的風險。因此，進入硅片行業存在較高的技術壁壘。
（2）人才壁壘
光伏產業技術涉及面廣，集物理學、化學、材料學等多學科知識于一體，綜合性要求高，我國發展光伏產業的時間相對較短，具備相關理論知識和行業經驗的人才相對匱乏；與此同時，光伏行業知識更新較快，新技術、新工藝不斷涌現，有些新技術的出現甚至對原有技術形成完全替代，行業的快速變化對研發和管理人員的素質也提出了更高的要求。近幾年光伏產業的發展速度遠超人才培養的速度，新進入光伏行業的企業在專業化人才的引進上往往面臨一定的困難。因此，硅片行業具有一定的人才壁壘。
（3）資金壁壘
光伏制造業屬于資金密集型產業，投資強度大，需要硅片企業具備較強的資金實力。如前所述，低成本是硅片企業的競爭焦點，規模化生產則是降低成本的有效手段。為實現規模化生產，硅片企業需要投入大量資金用于購買機器設備和其他固定資產，不斷升級改造設備和技術工藝，淘汰落后產能以建立和鞏固技術、成本優勢，對企業的資金實力要求較高。根據中國光伏行業協會的數據，2021年拉棒和機加環節的設備投資額為5.3萬元/噸，換算成GW投資額約為1.9億元/GW，若加上切片設備、廠房建設以及其他建設施工費用，單GW投資額超過3億元。因此，資金實力是進入硅片行業的重要門檻之一。
（4）品牌和客戶資源壁壘
硅片制造企業的技術水平、產品質量、市場信譽和售后服務所形成的綜合品牌效應是下游電池廠商選擇硅片供應商所考慮的重要因素，良好的品牌效應需要長時間的沉淀和積累，在與下游電池廠商初步建立合作關系后，需進行長時間的交流與磨合以提高產線工藝適配度，提高最終產品的光電轉換效率，進而取得客戶的認可。因此，進入硅片行業存在較高的品牌及客戶資源壁壘。
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