光伏硅片行业竞争格局上游原料下游应用面临的挑战壁垒构成
从全球来看，硅片产能主要集中在我国。光伏硅片企业主要有两类经营模式：以隆基绿能、中环股份、晶科能源、晶澳科技、双良节能为代表企业采用“垂直一体化”模式，以江苏美科及京运通、上机数控为代表的企业主要采用“独立专业化”模式。垂直一体化，即企业涉足产业链上中下游的多个制造环节，能够实现供应链的资源整合，从而确保供应稳定、降低生产成本，有利于发挥各环节之间的协同效应；独立专业化，即企业经营专注于光伏产业链的个别环节，通过集中资源加强精细化管理、提升技术水平、提高产品品质等，在单环节中做到产品品质和性价比领先，此外，“独立专业化”厂商与下游客户不存在直接竞争关系，有利于加强与客户的合作关系。
1、大尺寸高效硅片产能仍显不足，行业先进产能的释放预计将推动低效或无效产能逐步淘汰
在大尺寸硅片需求方面，根据中国光伏行业协会统计，2021年市场上182mm和210mm尺寸占比已从2020年的4.5%迅速增长至45%，大尺寸硅片进入快速发展期，市场空间广阔。预计2022年、2025年182mm及210mm尺寸硅片的市场份额占比将分别达到75%（即约206GW）、95%（即约360GW）。目前，182mm及以上大尺寸硅片的切片产能不足，大尺寸及薄片化硅片产品的切割良率仍存在进一步提升空间。结合中国光伏行业协会新增光伏装机规模预测及各类型硅片占比数据进行测算，2022年至2030年期间，大尺寸硅片的需求情况如下表所示：
资料来源：中国光伏行业协会、普华有策
注1：所需硅片按光伏装机与组件1.2倍的容配比和5%的硅片到组件端的损耗率计算，即所需硅片=新增光伏装机规模*1.2/95%；
注2：2022-2030年新增光伏装机规模、大尺寸硅片占比预测数据均来源于《中国光伏产业发展路线图（2021年版）》，其中新增光伏装机规模取保守情况及乐观情况数据的平均值。
根据2022年2月中国光伏行业协会最新发布的《中国光伏产业发展路线图（2021年版）》，预计2022年度全国硅片产量将超过293GW，而2021年227GW的硅片产量中166mm及以下尺寸硅片占比约为55%，即约125GW，这部分硅片产能将自2022年开始逐步沦为落后、低效产能。扣减上述低效产能对应的产量后，预计2022年，大尺寸高效硅片年产量约为168GW，仍不能满足2022年206GW的大尺寸硅片市场需求。
综上，从动态来看，现有硅片产能仍不能满足日益增长的光伏应用市场需求，从硅片产能结构来看，大尺寸高效硅片产能仍显不足。
2、行业的技术水平及特点
（1）单晶拉棒技术特点
单晶硅棒拉制目前主要采用直拉法（CZ），直拉法具有工艺技术成熟、长晶速度快、可生产大尺寸硅棒、制造成本低等优势，是太阳能光伏用单晶硅片的主流技术路线，行业内主要通过连续加料（CCZ）、提高长晶速度、增大投料量、优化热场结构、降低碳氧含量、降低单晶光衰等技术和工艺提高单产、降低成本、提高产品品质。2021年，单晶直拉法平均单炉装料量已达到2,800公斤，较2020年的1,900公斤有大幅提升，预计到2025年有望达到4,000公斤以上。单晶拉棒平均电耗水平已从2020年的26.2kWh/kg-Si降至2021年的23.9kWh/kg-Si（方棒），预计到2025年有望下降至20.9kWh/kg-Si以下。
（2）硅片切割技术特点
金刚线切割是主流的硅片切割技术，具有切割速度快、单片损耗低、切割液更加环保等优点，行业内主要围绕薄片化、细线化、快速切割等方面开展技术研发，从而提高单位方棒在金刚线切割下的出片量和出片效率，降低硅片切割成本。
2021年，P型单晶硅片平均厚度约为170μm，用于TOPCon电池的N型单晶硅片平均厚度为165μm，用于HJT电池的硅片厚度约150μm，用于IBC电池的硅片厚度约130μm。2021年，金刚线母线直径应用于单晶上已下降到43μm，并存在持续下降的趋势，预计到2025年有望下降至36μm。2021年，166mm尺寸、182mm尺寸、210mm尺寸P型单晶硅片每公斤单晶方棒出片量约为64片、53片、40片。
3、光伏硅片的上下游行业
（1）上游多晶硅料行业
A、多晶硅料现已摆脱进口依赖，中国多晶硅产业在全球占据主导地位
多晶硅料的生产制造环节处于光伏产业链最上游，通过化学反应从金属硅中提炼高纯度多晶硅，以备下游进一步拉晶、切片制成光伏硅片，系光伏产业链初始原材料。多晶硅料行业存在技术及资金双重高壁垒，规模效应明显。在2011年以前，多晶硅料制备技术一直掌握在美、德、日、韩等国外厂商手中，国内企业主要依赖进口采购多晶硅料，且多晶硅料市场供给极为紧缺，成为制约我国光伏产业发展的“瓶颈”和暴利环节。
随着国内多晶硅料厂商在技术及工艺上取得突破，国外厂商对多晶硅料的垄断局面被打破。我国一线多晶硅料生产企业已掌握冷氢化、万吨级生产线集成等技术，生产能力不断提高，综合能耗不断下降，生产管理和成本控制已达全球领先水平。随着一线硅料企业加速产能扩张，部分高成本国内外企业停产或宣布退出多晶硅业务，多晶硅料产业集中度进一步提升。2020年我国多晶硅产能约42万吨，产量约39.6万吨，分别占全球的76.0%和75.3%，且2020年全球产量前十的多晶硅企业中有7家是中国企业，2020年末这7家企业的产能之和占全球产能的67.1%，世界多晶硅料生产中心已移至中国，我国多晶硅料自给率大幅提升。
B、多晶硅料新建产能将在未来一年内陆续投产，硅料价格有望逐步回落
硅料扩产周期明显长于下游，且产能应对下游需求变化的调节灵活度相对较低，因而易形成产业链扩产进度的错配和短期供需失衡，导致硅料价格变动具有明显的周期性。硅料厂商2018年至2019年因硅料价格持续下降、盈利状况不佳扩产谨慎，2020年因下游需求增长开始扩产，但由于2020年三季度受部分多晶硅工厂发生安全事故以及水灾等因素影响，硅料出现阶段性供应紧张、价格大幅上涨，四季度虽有一定缓解，但受多晶硅料扩产周期较长所导致的产业链上下游阶段性发展不平衡影响，2021年硅料价格继续大幅攀升，2021年11月末多晶硅料价格已由2020年6月最低59元/公斤左右大幅上升至269元/公斤左右。
与此同时，在硅料环节高利润水平及下游光伏装机需求预期增长的双重驱动下，现有硅料企业扩产节奏逐渐加快，并吸引大量新投资者进入。目前主要硅料厂商均为上市公司，预计随着新建产能的陆续投产，硅料市场供不应求的状况将逐步缓和。根据企业公告、行业新闻等公开信息不完全统计，主要硅料企业在建及拟新建产能超过300万吨，结合硅料扩产周期合理估计，预计2022年主要硅料企业产能将达到150万吨，较2020年末增长约146.71%，按2,800吨/GW的比例换算，预计2022年末硅料产能可保证535GW硅片的原材料供应。随着新增产能的陆续释放，多晶硅料市场供需将得到根本性改善，硅料价格将有望逐步回落至正常水平。
（2）下游电池片行业
A、电池片厂商持续扩产，电池产能整体大于硅片环节
近年来，以通威股份、爱旭股份为首的专业化电池片厂商不断扩大产能规模，2020年通威股份电池片产量位列全球第一、产能位列全球第二，爱旭股份电池片产能产量均位列全球第三，专业化电池片厂商市场领先地位稳固。与此同时，一体化厂商也加速电池片扩产，将电池片作为配套环节以增强主业的盈利能力和风险防控能力。
B、单晶PERC电池占据主流，N型晶硅电池技术发展呈现多样化
电池片制备技术变革带来的电池光电转换效率提升是光伏发电成本下降的重要路径之一。在相同的光照条件下，电池的光电转换效率越高，发电量就越多，对应光伏发电的单瓦成本就越低，越有利于太阳能发电系统的推广应用。因此，提升光电转换效率是电池片行业技术研发的重点方向。发射极及背面钝化（PERC）电池技术具有高转化效率、制程相对简单、设备和工艺成熟等优势，已成为目前主流的高效技术路线，但2021年单晶PERC电池量产平均转换效率达到23.1%，已接近24%的量产效率极限；其他高效电池技术包括隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）电池技术、交指式背接触（IBC）电池技术、异质结（HJT）电池技术等N型高效电池技术，具有更大的效率提升潜力，量产转换效率有望达到26%。
诸多高效电池技术经过近年来的持续验证，从2021年起逐步进入大规模量产的导入期，电池行业现有厂商及新进入企业均积极布局高效电池产能。概况数据显示，预计2022年末N型电池片产能将达到57.8GW。因此，高效电池技术的发展和应用将有效拉动对上游高效硅片的需求。
（3）下游组件及电站行业
A、组件性能持续提升，大尺寸高功率组件成为市场主流
光伏组件生产具有投资规模相对较小、建设周期相对较短、技术和资金门槛相对较低、接近市场终端消费等特点，产品更新换代较快，需要有很强的市场应变机制，对设计开发能力要求较高。在“平价上网”和“双碳”目标的推动下，全球市场对于高效光伏组件的需求日益增大。随着大尺寸硅片的逐渐应用，以及半片、多主栅、叠片和叠瓦等高密度封装技术的普及和叠加使用，组件功率得到了明显提升，有效降低了下游系统的度电成本。2021年，组件行业主要企业陆续发布了大尺寸、高功率组件新产品，量产组件最高功率达到700W。未来随着大尺寸技术、高密度封装技术在新增产能中更广泛地应用，组件性能将进一步提高，高效组件产能及产品占比将持续上升，将相应地增加对上游高效电池的需求。
B、大基地建设、分布式光伏电站快速发展，光伏发电基本实现平价上网
光伏发电包括大型地面集中式电站、工商业和居民户用光伏系统等应用形式。大型地面集中式电站目前仍是我国光伏装机总量的主要部分，近年来我国大力推动“风光大基地建设”，200GW的风光大基地项目将成为“十四五”期间地面电站装机主力，有助于推进国内光伏装机规模快速发展。与此同时，随着“整县推进”等分布式电站鼓励政策不断出台，我国分布式光伏发电市场呈现多元化发展格局，利用工商业屋顶、城乡居民用户屋顶，结合农业大棚、渔业养殖的“农光互补”、“渔光互补”以及“光伏扶贫”等多种应用方式，促进分布式光伏发电应用快速发展。
在产业技术进步、效率提升、新建光伏发电成本不断下降的背景下，光伏发电已经基本实现不依靠补贴而产生经济效益，行业对平价上网也形成高度共识。国家发改革委出台新能源上网电价政策，明确2021年起对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目不再实行中央财政补贴，即从2021年起，除户用光伏外，我国将进入全面无补贴时代，光伏发电将在市场需求驱动下开启中长期增长空间。
4、面临的挑战
（1）产业链价格波动导致盈利水平下降
在产能提升、国产替代和技术进步推动下，近年来光伏产业各环节核心产品价格总体保持下降趋势。整体而言，多晶硅料、单晶硅棒/硅片价格随着业内企业的产能建设及下游需求变动而相应波动。自2020年以来，光伏产业链产品价格波动程度较大，虽然2021年硅料采购价格占单晶硅销售单价的比例较为稳定，业内企业单位毛利额基本保持稳定，但如果未来企业产品价格的下降幅度超过原材料价格的下降幅度，或产品价格的上涨幅度低于原材料价格的上涨幅度，可能对企业盈利水平造成不利影响。
（2）市场竞争加剧对经营业绩的不利影响
目前，在能源结构清洁化转型的大背景下，全球光伏市场装机需求在进入“平价上网”后快速释放，带动硅片市场需求快速增长。为把握行业发展机遇，光伏硅片制造企业持续公布扩产计划：一方面，龙头企业为提升市场份额，保持竞争地位，纷纷积极扩建产能，另一方面，行业内新兴企业亦不断涌现，新进入者凭借其后发优势加大产能建设力度，对光伏行业竞争格局形成一定程度挑战，使得行业竞争愈发激烈。随着行业产能的持续扩张及技术更新迭代，光伏产品价格预计将在长期处于下降趋势，光伏企业在成本管控及产品性能方面面临着更加激烈的竞争和挑战。
5、行业进入壁垒
（1）技术壁垒
降低制造成本和提高产品品质是光伏行业技术进步的主要方向，也是硅片企业竞争的关键因素。降低成本，对单晶硅片而言，主要通过提高单晶硅的成品率、减少硅片切割损耗、提高单产、降低单耗等实现；而提高品质，主要通过改善单晶硅的品质，从而提高光电转换效率、降低衰减率等实现。低成本、高品质的单晶硅片生产具有较高的工艺技术要求，需要通过不断地技术研发、设备改造、生产流程优化来实现。以166mm硅片为例，目前主流硅片生产厂商的硅片制造非硅成本已经达到0.7~0.8元/片，而其他后进入者由于缺少长期生产和检测经验的积累以及先进技术的掌握及储备，无法在短时间内建立起完善的生产体系和标准，在成本上处于较大劣势，将面临被市场淘汰的风险。因此，进入硅片行业存在较高的技术壁垒。
（2）人才壁垒
光伏产业技术涉及面广，集物理学、化学、材料学等多学科知识于一体，综合性要求高，我国发展光伏产业的时间相对较短，具备相关理论知识和行业经验的人才相对匮乏；与此同时，光伏行业知识更新较快，新技术、新工艺不断涌现，有些新技术的出现甚至对原有技术形成完全替代，行业的快速变化对研发和管理人员的素质也提出了更高的要求。近几年光伏产业的发展速度远超人才培养的速度，新进入光伏行业的企业在专业化人才的引进上往往面临一定的困难。因此，硅片行业具有一定的人才壁垒。
（3）资金壁垒
光伏制造业属于资金密集型产业，投资强度大，需要硅片企业具备较强的资金实力。如前所述，低成本是硅片企业的竞争焦点，规模化生产则是降低成本的有效手段。为实现规模化生产，硅片企业需要投入大量资金用于购买机器设备和其他固定资产，不断升级改造设备和技术工艺，淘汰落后产能以建立和巩固技术、成本优势，对企业的资金实力要求较高。根据中国光伏行业协会的数据，2021年拉棒和机加环节的设备投资额为5.3万元/吨，换算成GW投资额约为1.9亿元/GW，若加上切片设备、厂房建设以及其他建设施工费用，单GW投资额超过3亿元。因此，资金实力是进入硅片行业的重要门槛之一。
（4）品牌和客户资源壁垒
硅片制造企业的技术水平、产品质量、市场信誉和售后服务所形成的综合品牌效应是下游电池厂商选择硅片供应商所考虑的重要因素，良好的品牌效应需要长时间的沉淀和积累，在与下游电池厂商初步建立合作关系后，需进行长时间的交流与磨合以提高产线工艺适配度，提高最终产品的光电转换效率，进而取得客户的认可。因此，进入硅片行业存在较高的品牌及客户资源壁垒。
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