中国光伏产业发展路线图.pdf

中国光伏中国光伏（20212021年版）年版）产业发展路线图产业发展路线图CHINA PV INDUSTRYCHINA PV INDUSTRYDEVELOPMENT ROADMAPDEVELOPMENT ROADMAP中国光伏行业协会中国光伏行业协会中国光伏产业发展路线图（2021 年版）中国光伏行业协会 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 指导单位 工业和信息化部电子信息司 承担单位 中国光伏行业协会 咨询专家（按姓氏笔划排序）丁宁弓传河 王文静 王亚萍 王 琪 王 烁 王 莉 王栩生 王淑娟 王西玉 方 艳 方 敏 甘新业 付绪光 冯志强 刘玉颖 刘松民 刘 超 许洪华 孙 云 纪振双 严大洲 李欢东 李新军 李燕燕 杨立红 时璟丽 吴 越 宋登元 张凤鸣 张志刚 张雪囡 陆荷峰陈弈峰 陈 嘉 金 磊 金艳梅 周 锐 宗 冰 钟财富 高连生 郭大伟 郭逦达 黄碧斌 惠 星 舒震寰 颜步一 编写组 王世江、江华、王青、孙頔、张海霞、李嘉彤 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 支持单位 国家发展改革委能源研究所 中国科学院电工研究所 南开大学 国网能源研究院新能源与统计研究所 水电水利规划设计总院 阿特斯阳光电力集团股份有限公司 保利协鑫（苏州）新能源有限公司 北京鉴衡认证中心有限公司 北京京运通科技股份有限公司 北京科诺伟业科技股份有限公司 常州亚玛顿股份有限公司 重庆神华薄膜太阳能科技有限公司 大全集团有限公司 东方日升新能源股份有限公司 福建钧石能源有限公司 福莱特玻璃集团股份有限公司 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 汉能移动能源控股集团有限公司 杭州福斯特应用材料股份有限公司 杭州纤纳光电科技有限公司 河南安彩高科股份有限公司 华为技术有限公司 环晟光伏（江苏）有限公司 江苏固德威电源科技股份有限公司 江苏美科太阳能科技有限公司 江苏日托光伏科技股份有限公司 江苏润阳悦达光伏科技有限公司 江苏中能硅业科技发展有限公司 锦浪科技股份有限公司 晋能清洁能源科技股份公司 晶澳太阳能科技股份有限公司 晶科电力科技股份有限公司 晶科能源有限公司 科华数据股份有限公司 龙焱能源科技(杭州)有限公司 隆基绿能科技股份有限公司 明冠新材料股份有限公司 陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司 上海海优威新材料股份有限公司 上能电气股份有限公司 深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司 深圳科士达科技股份有限公司 四川永祥股份有限公司 苏州赛伍应用技术有限公司 苏州腾晖光伏技术有限公司 苏州中来光伏新材股份有限公司 天合光能股份有限公司 天津中环半导体股份有限公司 通威股份有限公司 协鑫集成科技股份有限公司 新特能源股份有限公司 厦门科华数能科技有限公司 亚洲硅业（青海）股份有限公司 阳光电源股份有限公司 阳光能源控股有限公司 英利集团有限公司 浙江正泰新能源开发有限公司 浙江尚越新能源开发有限公司 中国建材检验认证集团股份有限公司 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司 中国恩菲工程公司 中山瑞科新能源有限公司 中天光伏材料有限公司 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 序序 言言 在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。巴黎协定在2016 年 11 月 4 日生效，凸显了世界各国发展可再生能源产业的决心。2020 年 9 月22 日，在第七十五届联合国大会一般性辩论上，习近平总书记郑重宣告，中国“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。2020 年 12月 12 日，习近平总书记在气候雄心峰会上强调：“到 2030 年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比 2005 年下降 65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右，森林蓄积量将比 2005 年增加 60 亿立方米，风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。”为实现上述目标，发展可再生能源势在必行。各种可再生能源中，太阳能以其清洁、安全、取之不尽、用之不竭等显著优势，已成为发展最快的可再生能源。开发利用太阳能对调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设均具有重要意义。2016 年，习近平总书记在网络安全和信息化工作座谈会上指出，突破核心技术要“制定路线图、时间表、任务书，明确近期、中期、远期目标，遵循技术规律，分梯次、分门类、分阶段推进”。我国作为全球光伏制造大国，应通过制定光伏产业发展路线图，引导我国光伏产业持续健康发展，为全球光伏产业发展做出应有贡献。为此，在工业和信息化部指导下，中国光伏行业协会组织专家编制了中国光伏产业发展路线图（以下简称路线图）。路线图不仅提出了技术发展方向，也包含了产业、市场等多方面信息，反映了现阶段专家、学者和企业家对光伏产业未来发展的共识。鉴于未来产业发展受到政策、技术、市场、企业、经济环境等因素影响存在较多不确定性，光伏产业的发展路线图将适时进行动态调整以保证其能客观反映光伏产业发展现状，合理预测未来产业发展趋势，真 正起到行业引领作用，也希望路线图能成为全球光伏产业发展的风向标。最后，祝愿中国光伏产业发展越来越好！中国光伏行业协会秘书长 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 前 言 前 言 经过十几年的发展，光伏产业已成为我国少有的形成国际竞争优势、实现端到端自主可控、并有望率先成为高质量发展典范的战略性新兴产业，也是推动我国能源变革的重要引擎。目前我国光伏产业在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位居全球前列。为引领产业发展方向，引导我国光伏产业健康良性发展，在工业和信息化部电子信息司指导下，中国光伏行业协会已发布五版 中国光伏产业发展路线图。在此基础上，我们组织行业专家编制了中国光伏产业发展路线图（2021 年版）（以下简称路线图（2021 年版），内容涵盖了光伏产业链上下游各环节，包括多晶硅、硅棒/硅锭/硅片、电池、组件、逆变器、系统等各环节共 67 个关键指标。路线图（2021 年版）根据产业实际情况，结合技术演进进程以及企业技改现状，总结了 2021 年发展情况并预测了 2022、2023、2025、2027 和2030 年的发展趋势。这些指标体现了产业、技术、市场等发展现状和发展趋势，具有一定的前瞻性，供社会各界朋友参考。我们将根据产业发展变化情况及时进行修订，使其能够更及时、准确地反映产业的实际情况，更好地指导行业发展。路线图（2021 年版）在编写过程中得到了行业主管部门、行业专家、产业链各环节企业的大力支持，在此一并表示感谢。由于时间仓促，编写人员阅历和能力有限，如有不妥当之处，请不吝指正，以便我们在后续修订中进一步完善。中国光伏行业协会 2022 年 2 月 23 日 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 目目 录录 一、路线图编制说明.1（一）涵盖内容.1（二）指标值的确定.1 二、中国光伏产业发展简况.2三、产业链各环节关键指标.5（一）多晶硅环节.5 1、还原电耗.5 2、冷氢化电耗.5 3、综合电耗.6 4、水耗.7 5、蒸汽耗量.7 6、综合能耗.8 7、硅单耗.8 8、还原余热利用率.9 9、棒状硅和颗粒硅市场占比.10 10、三氯氢硅法多晶硅生产线设备投资成本.10 11、多晶硅人均产出量.11（二）硅片环节.12 1、拉棒电耗.12 2、铸锭电耗.12 3、切片电耗.13 4、拉棒单炉投料量.14 5、铸锭投料量.14 6、耗硅量.15 7、耗水量.16 8、硅片厚度.16 9、金刚线母线直径.17 10、单位方棒/方锭在金刚线切割下的出片量.18 11、拉棒/铸锭/切片单位产能设备投资额.18 12、硅片人均产出率.19 13、不同类型硅片市场占比.20 14、不同尺寸硅片市场占比.21（三）电池片环节.22 1、各种电池技术平均转换效率.23 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 2、各种电池技术市场占比.23 3、电池铝浆消耗量.24 4、电池银浆消耗量.25 5、电池片正面金属电极技术市场占比.27 6、栅线印刷技术市场占比.27 7、p 型电池片发射极方块电阻.28 8、PERC 电池背钝化技术市场占比.28 9、电池正面细栅线宽度.29 10、各种主栅市场占比.30 11、电池线人均产出率.30 12、电耗.31 13、水耗.31 14、电池片单位产能设备投资额.32（四）组件环节.33 1、不同类型组件功率.33 2、单/双面发电组件市场占比.34 3、全片、半片和叠瓦组件市场占比.34 4、不同电池片互联技术的组件市场占比.35 5、3.2mm 组件封装用钢化镀膜玻璃透光率.35 6、不同材质正面盖板组件市场占比.36 7、不同厚度的前盖板玻璃组件市场占比.37 8、不同封装材料的市场占比.37 9、不同背板材料市场占比.38 10、组件电耗.39 11、组件人均产出率.39 12、组件单位产能设备投资额.40（五）薄膜太阳能电池/组件.41 1、CdTe 薄膜太阳能电池/组件转换效率.41 2、CIGS 薄膜太阳能电池/组件转换效率.41 3、-族薄膜太阳能电池转换效率.42 4、钙钛矿太阳能电池转换效率.42（六）逆变器.44 1、不同类型逆变器市场占比.44 2、逆变器单位容量设备投资额.44 3、逆变器人均产出率.45 4、逆变器单机主流额定功率.46 5、逆变器功率密度.46（七）系统环节.47 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 1、全球光伏新增装机量.47 2、国内光伏新增装机量.47 3、光伏应用市场.48 4、我国光伏系统初始全投资及运维成本.49 5、不同等效利用小时数 LCOE 估算.52 6、不同系统电压等级市场占比.53 7、跟踪系统市场占比.54 1 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 光伏产业是半导体技术与新能源需求相结合而衍生的产业。大力发展光伏产业，对调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要意义。我国已将光伏产业列为国家战略性新兴产业之一，在产业政策引导和市场需求驱动的双重作用下，全国光伏产业实现了快速发展，已经成为我国为数不多可参与国际竞争并取得领先优势的产业。光伏产业链构成如下图所示。图 1 光伏产业链构成 一、路线图编制说明（一）涵盖内容路线图编制以为国家制定产业政策提供支撑、为行业技术发展指明方向、为企业战略决策提供参考为主要目标，基于当前光伏技术和产业发展现状，从光伏产业链多晶硅、硅棒/硅锭、硅片、电池、组件、逆变器、系统等各个环节抽取出可代表该领域发展水平的指标，这些指标涵盖产业、技术、市场等各个层面。（二）指标值的确定本次路线图的修订，在前五版的基础上，秉持客观性、科学性、广泛性和前瞻性的原则，再次通过调查问卷、现场调研、专家研讨等形式，广泛征求意见尤其是重点企业和专家的建议，由此确定各环节关键指标 2021-2030 年发展现状与趋势。本次修订问卷调查以产业链各环节主要光伏企业为主，同时，多次通过邮件等书面形式广泛征求企业和专家意见，并组织 2 次以上专家研讨会，对各个指标的合理性及必要性等进行详尽分析，以此确定指标取值。考虑到未来发展的不确定性会增加指标值预判的难度，路线图在制定过程中力求准确预测近期的发展方向，中远期的预测更多代表行业各界对未来的一种趋势反映。今后，我们仍将定期对路线图进行更新，以不断逼近“真值”，更好地及时地反映行业发展情况，并有效指导行业发展。2 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 二、中国光伏产业发展简况 多晶硅方面，2021 年，全国多晶硅产量达 50.5 万吨，同比增长 27.5%。其中，排名前五企业产量占国内多晶硅总产量 86.7%，其中 5 家企业产量超过 5 万吨。2022 年随着多晶硅企业技改及新建产能的释放，产量预计将超过 70 万吨。图 2 2010-2022 年全国多晶硅产量情况（单位：万吨）硅片方面，2021 年全国硅片产量约为 227GW，同比增长 40.6%。其中，排名前五企业产量占国内硅片总产量的 84%，且产量均超过 10GW。随着头部企业加速扩张，预计 2022 年全国硅片产量将超过 293GW。图 3 2010-2022 年全国硅片产量情况（单位：GW）01020304050607080201020112012201320142015201620172018201920202021 2022E050100150200250300350201020112012201320142015201620172018201920202021 2022E 3 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 晶硅电池片方面，2021 年，全国电池片产量约为 198GW，同比增长 46.9%。其中，排名前五企业产量占国内电池片总产量的 53.9%，其中前 6 家企业产量超过 10GW。预计 2022 年全国电池片产量将超过 261GW。图 4 2010-2022 年全国电池片生产情况（单位：GW）组件方面，2021 年，全国组件产量达到 182GW，同比增长 46.1%，以晶硅组件为主。其中，排名前五企业产量占国内组件总产量的 63.4%，其中前 5 家企业产量超过 10GW。预计 2022 年组件产量将超过 233GW。图 5 2010-2022 年全国太阳能组件生产情况（单位：GW）光伏市场方面，2021 年全国新增光伏并网装机容量 54.88GW，同比上升 13.9%。累计光伏并网装机容量达到 308GW，新增和累计装机容量均为全球第一。全年光伏发电量为 3259 亿千050100150200250300201020112012201320142015201620172018201920202021 2022E050100150200250201020112012201320142015201620172018201920202021 2022E 4 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 瓦时，同比增长25.1%，约占全国全年总发电量的4.0%。预计2022年光伏新增装机量超过75GW，累计装机有望达到约 383GW。图 6 2010-2022 年全国太阳能光伏发电装机累计容量（单位：GW）产品效率方面，2021 年，规模化生产的 p 型单晶电池均采用 PERC 技术，平均转换效率达到 23.1%，较 2020 年提高 0.3 个百分点，先进企业转换效率达到 23.3%；采用 PERC 技术的黑硅多晶电池片转换效率达到 21.0%，较 2020 年提高 0.2 个百分点；常规黑硅多晶电池效率提升动力不强，2021 年转换效率约 19.5%，仅提升 0.1 个百分点。图 7 2008-2021 年国内电池片量产转换效率发展趋势 050100150200250300350400450201020112012201320142015201620172018201920202021 2022E14.0%16.0%18.0%20.0%22.0%24.0%2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021多晶电池片单晶电池片黑硅多晶PERC黑硅多晶PERC单晶 5 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 三、产业链各环节关键指标（一）多晶硅环节1 1、还原电耗 多晶硅还原是指三氯氢硅和氢气发生还原反应生成高纯硅料的过程，其电耗包括硅芯预热、沉积、保温、结束换气等工艺过程中的电力消耗。2021 年单炉致密料占比维持 70%-80%，多晶硅平均还原电耗较 2020 年下降 6.1%，为 46kWh/kg-Si。未来随着气体配比的不断优化、大炉型的投用和稳定生产、以及单晶厂家对于菜花料的试用，还原电耗仍将呈现持续下降趋势，到 2030年还原电耗有望下降至 42kWh/kg-Si。图 8 2021-2030 年还原电耗变化趋势（单位：kWh/kg-Si）2、冷氢化电耗 冷氢化技术是把多晶硅生产过程中的副产物四氯化硅(SiCl4)转化为三氯氢硅(SiHCl3)的技术，其电耗包括物料供应、氢化反应系统、冷凝分离系统和初馏系统的电力消耗。各企业在物料供应环节使用不同的加热方式，如电加热、热油加热、蒸汽加热、天然气加热等，因此各企业冷氢化电耗存在差异。2021 年，冷氢化平均电耗在 4.7kWh/kg-Si 左右，同比下降 11.3%，到 2030 年有望下降至 4.1kWh/kg-Si 以下。技术进步的手段包括反应催化剂的开发、提高工艺环节中热能回收利用率、提高反应效率等。预计未来冷氢化电耗仍将稳步下降。1本章节若无特殊注明，均为三氯氢硅法棒状硅的生产指标。多晶硅生产各环节工序划分、能源消耗种类、计量和计算方法按多晶硅企业单位产品能源消耗限额GB29447 执行。414345472021年2022年2023年2025年2027年2030年6 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 图 9 2021-2030 年冷氢化电耗变化趋势（单位：kWh/kg-Si）3、综合电耗 综合电耗是指工厂生产单位多晶硅产品所耗用的全部电力，包括合成、电解制氢、精馏、还原、尾气回收和氢化等环节的电力消耗。由于各家生产工艺不同，因此综合电耗有一定差距。2021年，多晶硅平均综合电耗已降至 63kWh/kg-Si，同比下降 5.3%。未来随着生产装备技术提升、系统优化能力提高、生产规模增大等，预计至 2030 年有望下降至 55kWh/kg-Si。目前硅烷流化床法颗粒硅综合电耗较三氯氢硅法棒状硅低 40%-50%。图 10 2021-2030 年综合电耗变化趋势（单位：kWh/kg-Si）44.24.44.64.82021年2022年2023年2025年2027年2030年52566064682021年2022年2023年2025年2027年2030年 7 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 4、水耗 水耗是指生产单位多晶硅产品所需要补充的水量，水的消耗主要包括蒸发、清洗等。2021 年，多晶硅平均水耗在 0.1t/kg-Si 的水平，同比下降 16.7%。新疆地区气候干燥，蒸发量大，水耗较行业平均值高。预计到 2030 年，通过余热利用降低蒸发量，精馏塔排出的物料再回收利用降低残液处理水耗等措施，可将耗水量控制在 0.09t/kg-Si 的水平。图 11 2021-2030 年水耗变化趋势（单位：t/kg-Si）5、蒸汽耗量 蒸汽耗量是指生产单位多晶硅产品外购蒸汽量，不考虑还原炉余热利用所产生的蒸汽（该能量已通过电力的形式计入）。蒸汽的补充主要用于精馏、冷氢化、尾气回收等环节。2021 年企业蒸汽耗量均值为 18.4kg/kg-Si 左右，同比下降 20%，在新疆等寒冷地区蒸汽耗量较其他地区高。随着企业还原余热利用率提升、提纯、精馏系统优化等，2030 年企业蒸汽耗量将降至 8.8kg/kg-Si。0.080.12021年2022年2023年2025年2027年2030年 8 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 图 12 2021-2030 年蒸汽耗量变化趋势（单位：kg/kg-Si）6、综合能耗 多晶硅综合能耗包括多晶硅生产过程中所消耗的天然气、煤炭、电力、蒸汽、水等。2021 年多晶硅企业综合能耗平均值为 9.5kgce/kg-Si，同比下降 17.4%。随着技术进步和能源的综合利用，到 2030 年预计可降到 7.6kgce/kg-Si。图 13 2021-2030 年综合能耗变化趋势（单位：kgce/kg-Si）7、硅单耗 硅单耗指生产单位高纯硅产品所耗费的硅量，主要包括合成、氢化工序，外购硅粉、三氯氢硅、四氯化硅等含硅物料全部折成纯硅计算，外售氯硅烷等按含硅比折成纯硅计算，从总量中扣5.09.013.017.021.02021年2022年2023年2025年2027年2030年7.08.09.010.02021年2022年2023年2025年2027年2030年 9 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 除。2021 年，硅耗在 1.09kg/kg-Si 水平，基本与 2020 年持平，且近 5 年变化幅度不大。随着氢化水平的提升，副产物回收利用率的增强，预计到 2030 年将降低到 1.07kg/kg-Si。图 14 2021-2030 年硅单耗变化趋势（单位：kg/kg-Si）8、还原余热利用率 还原余热利用率是指回收利用还原工艺中热量占还原工艺能耗比。2021 年，多晶硅还原余热利用率平均水平在 81%，较 2020 年提升了 0.5 个百分点。随着多晶硅工厂大炉型的使用以及节能技术的进步，余热利用率有望进一步提升，但考虑设备本身散热和尾气带走热等影响，预计2030 年还原余热利用率为 83%。图 15 2021-2030 年还原余热利用率变化趋势 1.051.071.091.112021年2022年2023年2025年2027年2030年80%81%82%83%84%2021年2022年2023年2025年2027年2030年 10 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 9、棒状硅和颗粒硅市场占比 当前主流的多晶硅生产技术主要有三氯氢硅法和硅烷流化床法，产品形态分别为棒状硅和颗粒硅。三氯氢硅法生产工艺相对成熟，2021 年硅烷法颗粒硅产能和产量小幅增加，颗粒硅市占率有所上涨，同比提升了 1.3 个百分点，达到 4.1%，棒状硅占 95.9%。从未来看，若颗粒硅的产能进一步扩张，并且随着生产工艺的改进和下游应用的拓展，市场占比会进一步提升。图 16 2021-2030 年棒状硅和颗粒硅市场占比变化趋势 10、三氯氢硅法多晶硅生产线设备投资成本 由于大宗金属材料价格的普遍上涨，2021年投产的万吨级多晶硅生产线设备投资成本为1.03亿元/千吨，较 2020 年有小幅上升。但随着生产装备技术的进步、单体规模的提高和工艺水平的提升，三氯氢硅法多晶硅生产线设备投资成本逐年下降。预计到 2030 年，千吨投资可下降至 0.95亿元。图 17 2021-2030 年三氯氢硅法多晶硅生产线设备投资成本变化趋势（单位：亿元/千吨）0%25%50%75%100%2021年2022年2023年2025年2027年2030年棒状硅颗粒硅0.91.01.01.12021年2022年2023年2025年2027年2030年 11 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 11、多晶硅人均产出量 随着多晶硅工艺技术瓶颈不断突破，工厂智能化制造水平的不断提升，多晶硅工厂的人均产出也快速提升。2021 年多晶硅生产线人均产出量为 39.9 吨/年/人，同比提升 10.8%。随着 2022-2023 年多晶硅新投产线单线规模增大，自动化程度提升，人均产出量将会有较大幅度的增长，提高到 53.8 吨/年/人，到 2030 年提高到 66.5 吨/年/人。图 18 2021-2030 年多晶硅生产线人均产出量变化趋势（单位：吨/年/人）39465360672021年2022年2023年2025年2027年2030年 12 中国光伏产业发展路线图 2021 年版（二）硅片环节2 1、拉棒电耗 单晶拉棒电耗是指直拉法生产单位合格单晶硅棒所消耗的电量，可以通过改善热场、保温性能、提升设备自动化、智能化程度、提高连续拉棒技术等方法，降低拉棒生产电耗。2021 年，拉棒平均电耗水平从 2020 年的 26.2kWh/kg-Si 降低为 23.9kWh/kg-Si（方棒）。预计到 2025 年，有望下降至 20.9kWh/kg-Si。图 19 2021-2030 年拉棒电耗变化趋势（单位：kWh/kg-Si）2、铸锭电耗 铸锭电耗是指通过定向凝固技术生产硅锭（大方锭）所消耗的电量。2021 年，铸锭电耗为6.5kWh/kg-Si，较 2020 年仅有小幅下降。主要是由于多晶硅片市场需求减缓，企业技改或系统升级动力不足，铸锭炉机型仍以 G7 系统为主，预计未来铸锭电耗下降也将呈持续放缓趋势。2 若无特殊说明，本环节指标均以生产 166mm 尺寸硅片为基准。10.014.018.022.026.02021年2022年2023年2025年2027年2030年 13 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 图 20 2021-2030 年铸锭电耗变化趋势（单位：kWh/kg-Si（大方锭）3、切片电耗 切片电耗是指通过切片工序，从方棒/方块到成品硅片所消耗的电量。2021 年，切片电耗约为 7.1 万 kWh/百万片。棒长增大，细线化、薄片化带来的单次出片量增加，以及硅片尺寸的增大，都将促进切片电耗继续下降。图 21 2021-2030 年切片电耗变化趋势（单位：万 kWh/百万片）5.05.45.86.26.62021年2022年2023年2025年2027年2030年2.03.04.05.06.07.08.02021年2022年2023年2025年2027年2030年 14 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 4、拉棒单炉投料量 拉棒单炉投料量是指一只坩埚用于多次拉棒生产的总投料量，其中坩埚使用时间为关键因素之一。2021 年，拉棒单炉投料量约为 2800kg，较 2020 年的 1900kg 有大幅提升，主要是由于热场尺寸以及所拉棒数的增加所造成的。未来随着坩埚制作工艺、拉棒技术的不断提升以及坩埚使用的优化，投料量仍有较大增长空间。图 22 2021-2030 年拉棒单炉投料量变化趋势（单位：kg）5、铸锭投料量 铸锭投料量是指用于铸锭的单只坩埚的最大装料量。2017年行业已经出现G8系统（1500kg）的应用，但随着市场中多晶硅片需求下滑，铸锭单晶技术发展不及预期，未能促进 G8 系统的普及。2021 年我国铸锭炉仍以 G7 系统（1100-1200kg）为主，单炉平均投料量仍为 1100kg 左右，与 2020 年相比持平。基于目前的发展情况，铸锭投料量保持不变，但是不排除未来仍有增长的空间。1,8002,6003,4004,2005,0002021年2022年2023年2025年2027年2030年 15 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 图 23 2021-2030 年铸锭单炉投料量变化趋势（单位：kg）6、耗硅量 耗硅量是指生产每公斤方棒(含边皮复投料)所消耗的多晶硅原料量（按年度统计）。2021 年铸锭耗硅量为 1.10 kg/kg，由于铸锭研发投入有限，所以预计未来几年数值变化不大。2021 年拉棒耗硅量为 1.066 kg/kg，清洗、破碎环节的损耗降低，生产环节环境控制，降低埚底料比例，优化机加环节精度控制，减少加工余量，提升降级硅料的分级和处理技术等，都将促使拉棒耗硅量继续下降。图 24 2021-2030 年铸锭耗硅量变化趋势（单位：kg/kg）8001,0001,2001,4001,6001,8002021年2022年2023年2025年2027年2030年0.80.91.01.11.22021年2022年2023年2025年2027年2030年铸锭拉棒 16 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 7、耗水量 切片工序取水量包括脱胶、清洗、切片等所有环节的生产设备、辅助设备、污水处理设备等取水量或分摊量，不包含办公区域及生活用水（纯水量应折算成新鲜水量）。2021 年切片环节耗水量为 910 t/百万片，未来通过循环用水，水的回收再处理再应用，工艺水平提升，清洗剂的性能优化等方法，耗水量将逐步下降。图 25 2021-2030 年耗水量变化趋势（单位：t/百万片）8、硅片厚度 薄片化有利于降低硅耗和硅片成本，但会影响碎片率。目前切片工艺完全能满足薄片化的需要，但硅片厚度还要满足下游电池片、组件制造端的需求。硅片厚度对电池片的自动化、良率、转换效率等均有影响。2021 年，多晶硅片平均厚度为 178m，由于需求较小，无继续减薄的动力，因此预测 2025 年之后厚度维持 170m 不变，但不排除后期仍有变薄的可能。p 型单晶硅片平均厚度在 170m 左右，较 2020 年下降 5m。目前，用于 TOPCon 电池的 n 型硅片平均厚度为 165m，用于异质结电池的硅片厚度约 150m，用于 IBC 电池的硅片厚度约 130m，用于MWT 电池的硅片厚度约 140m。6006507007508008509009502021年2022年2023年2025年2027年2030年 17 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 图 26 2021-2030 年硅片厚度变化趋势（单位：m）9、金刚线母线直径 切割线母线直径及研磨介质粒度同硅片切割质量及切削损耗量相关，较小的线径和介质粒度有利于降低切削损耗和生产成本。2021 年，金刚线母线直径为 43-56m，用于单晶硅片的金刚线母线直径降幅较大，且呈不断下降趋势。由于多晶硅片中缺陷及杂质较多，细线容易发生断线，因此用于多晶硅片的金刚线母线直径大于单晶硅片，且随着多晶硅片需求减缓，用于多晶硅片的金刚线母线直径降幅趋缓。图 27 2021-2030 年金刚线母线直径变化趋势（单位：m）1001201401601802002021年2022年2023年2025年2027年2030年多晶硅片厚度单晶硅片厚度-p型硅片单晶硅片厚度-n型硅片-HJT单晶硅片厚度-n型硅片-TOPCon304050602021年2022年2023年2025年2027年2030年金刚线母线直径-多晶金刚线母线直径-单晶 18 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 10、单位方棒/方锭在金刚线切割下的出片量 随着金刚线直径降低以及硅片厚度下降，等径方棒/方锭每公斤出片量将增加。2021 年 p 型166mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量约为 64 片，多晶方锭出片量约为 59 片。（备注：p 型158.75mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量约为 70 片，p 型 182mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量约为 53 片，p 型 210mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量约为 40 片。）图 28 2021-2030 年每公斤方棒/方锭在金刚线切割下的出片量变化趋势（单位：片）11、拉棒/铸锭/切片单位产能设备投资额 2021 年，拉棒和铸锭环节单位产能设备投资额（包括机加环节）分别为 5.3 万元/吨和 2.0万元/吨，较 2020 年均有小幅下降。随着单晶拉棒设备供应能力提高及技术进步，设备投资成本呈逐年下降趋势。但铸锭设备技改降本动力不足，以及设备生产商利润空间有限，未来设备投资成本无下降的动力。切片环节单位产能设备投资是指从方棒/方锭到制成硅片的设备投资，2021年为 20.3 万元/百万片，未来呈逐渐下降的趋势，但是如果加入自动化设备，切片环节设备投资额的变化趋势可能持平甚至增加。40506070802021年2022年2023年2025年2027年2030年每公斤方棒出片量（片）每公斤方锭出片量（片）19 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 图 29 2021-2030 年拉棒/铸锭环节设备投资成本变化趋势（单位：万元/吨）图 30 2021-2030 年切片环节设备投资成本变化趋势（单位：万元/百万片）12、硅片人均产出率 硅片人均产出主要指产线员工的人均产出（包含产线直接和间接人员，不含管理人员）。随着工厂自动化水平的不断提升，单位产能逐步增加，硅片工厂的人均产出也快速提高。2021 年，硅片产线晶体环节（拉棒/铸锭）人均产出率为 23.8 t/年/人，切片人均产出率为 1.7 百万片/年/人。未来大尺寸产能逐步释放，自动化水平显著提升，预计晶体（拉棒/铸锭）人均产出和切片人均产出均会有较为明显的增加。02462021年2022年2023年2025年2027年2030年拉棒环节铸锭环节101214161820222021年2022年2023年2025年2027年2030年 20 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 图 31 2021-2030 年拉棒/铸锭人均产出率变化趋势（单位：t/年/人）图 32 2021-2030 年切片人均产出率变化趋势（单位：百万片/年/人）13、不同类型硅片市场占比3 2021 年，单晶硅片（p 型+n 型）市场占比约 94.5%，其中 p 型单晶硅片市场占比由 2020年的 86.9%增长到 90.4%，n 型单晶硅片约 4.1%。随着下游对单晶产品的需求增大，单晶硅片市场占比也将进一步增大，且 n 型单晶硅片占比将持续提升。多晶硅片的市场份额由 2020 年的9.3%下降至 2021 年的 5.2%，未来呈逐步下降趋势，但仍会在细分市场保持一定需求量。铸锭单晶市场占比达到 0.3%，未来市场份额增长不明显。3 本环节市场占比是各类产品在国内硅片企业总出货量（含出口）中的占比。02040602021年2022年2023年2025年2027年2030年晶体（拉棒/铸锭）0.02.04.06.02021年2022年2023年2025年2027年2030年切片 21 中国光伏产业发展路线图 2021 年版 图 33 2021-2030 年不同类型硅片市场占比变化趋势 14、不同尺寸硅片市场占比 2021 年市场上硅片尺寸种类多样，包括 156.75mm、157mm、158.75mm、166mm、182mm、210mm 等，且各占有一定的市场份额。其中，158.75mm 和 166mm 尺寸占比合计达到 50%，156.75mm 尺寸占比下降为 5%，未来占比将持续降低；166mm 是现有电池产线可升级的最大尺寸方案，因此将是近 2 年的过渡尺寸；2021 年 182mm 和 210mm 尺寸合计占比由 2020 年的4.5%迅速增长至 45%，未来其占比仍将快速扩大。图 34 2021-2030 年不同尺寸硅片市场占比变化趋势 注：156.75mm 尺寸硅片包括 M2 单晶硅片、标准多晶硅片、157mm 多晶硅片；160-166mm 尺寸硅片主要包括 161.7mm 全方片、161.7mm 类方片、163mm 类方片、166mm 类方片硅片。0%25%50%75%100%2021年2022年2023年2025年2027年2030年n型单晶硅片p型单晶硅片铸锭单晶硅片多晶硅片0%25%50%75%100%2021年2022年2023年2025年2027年2030年156.75mm158.75mm160-166mm182mm210mm 22 中国光伏产业发展路线图 2021 年版（三）电池片环节4 表 1 各种晶硅电池名称缩写及释义对照表 名称缩写 各种晶硅电池释义 Al-BSF 铝背场电池（Aluminium Back Surface Field）为改善太阳能电池的效率，在 p-n 结制备完成后，在硅片的背光面沉积一层铝膜，制备P+层，称为铝背场电池。PERC 发射极钝化和背面接触（Passivated Emitter and Rear Contact）利用特殊材料在电池片背面形成钝化层作为背反射器，增加长波光的吸收，同时增大 p-n 极间的电势差，降低电子复合，提高效率。TOPCon 隧穿氧化层钝化接触（Tunnel Oxide Passivated Contact）在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构。HJT 具有本征非晶层的异质结（Heterojunction Technology）在电池片里同时存在晶体和非晶体级别的硅，非晶硅的出现能更好地实现钝化效果。IBC 交指式背接触（Interdigitated Back Contact）把正负电极都置于电池背面，减少置于正面的电极反射一部分入射光带来的阴影损失。PERT 发射极钝化和全背面扩散（Passivated Emitter Rear Totally-diffused）PERC 技术的改进型，在形成钝化层基础上进行全面的扩散，加强钝化层效果。MWT 金属穿透电极技术（Metal-wrap thr