新兴产业：金刚线与光伏的前世今生

　　前言

　　金刚线：即金刚石切割线，是通过一定的方法，将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀的固着在钢线基体上制成。
　　金刚线切割：是通过金刚石线切割机，金刚石切割线与物件间形成高速的磨削运动，从而实现切割的目的。较于传统的游离磨料式切割方式，金刚石线切割具有环保、稳定、经济等诸多优势。

 金刚线切割硅锭
应用场景：金主要应用市场为蓝宝石切割和晶体硅切割。
太阳能光伏用晶硅片：而应用于晶体硅片的切割2010 年才刚刚开始
LED 用蓝宝石衬底：金刚线规模应用于蓝宝石切割始于2007 年

    从目前金刚石线需求比较大的两大行业分析，蓝宝石切割与晶体硅切割对金刚石线的技术规格要求不尽相同。

　　单晶产业应用：基本普及
　　历史：单晶行业率先推广金刚线切割。单晶硅因晶粒一致性更好使其具有较好的力学性质、电学性质，单晶硅棒的原料纯度要求更高，材料的物理特性也更好，因此更有利于切割薄硅片。
　　从2014年开始，单晶硅龙头企业隆基股份开始加速推广金刚线切片技术（其投资的“银川隆基年产2GW切片建设项目”已全部采用金刚线切片工艺）。
　　2014-2015年间，别的单晶硅大型厂商如日本东洋、中环股份、卡姆丹克也开始金刚石线切单晶硅片的规模应用，正式开启了光伏太阳能行业对金刚石线巨大的需求。
　　现状：目前，单晶硅片行业已普遍采用金刚石线切单晶硅，
　　大技术方向转变：完成了切割工艺从游离式砂浆切割向金刚石线切割的转变
　　小技术方向转变：部分企业选择应用电镀金刚线切割前，还过渡性试验了树脂金刚石线切割工艺，但由于树脂金刚石线不具有成本及效率优势，单晶硅厂商在克服各种技术障碍后，多角度转向电镀金刚线切割工艺。
　　显著降本，应用金刚线切割后，显著降低了成本。在单晶硅片采用金刚线切割之前，单、多晶硅硅片成本差别接近20-30%，在2015-2016年单晶硅片普及金刚线切割以后，单多晶成本差别迅速缩减，进而推动了单晶硅片的渗透率快速提高。

　　单晶硅制造中金刚线应用示意图
　　未来：细线化、低TTV化可以进一步降低单晶切片的成本。金刚线使用中，金刚线的线径大小、切割速度、金刚线消耗量、TTV情况是主要影响要素。目前，单晶硅片切割已基本普通，后续继续降低切片成本的主要影响可能在于进一步细线化、快切化、省线化，由于单晶更好的物理性能，线径有希望从目前65-70um的主流情况降低到55um左右（每降低10um有希望降低3%的硅成本）。

 

金刚线切割的效果评估

多晶产业应用：黑硅+金刚线切割组合，在多晶硅片制造中进入规模推广时期

　　多晶硅切割市场情况
　　目前多晶切割主流仍是砂浆切割，主要是遇到了一定的技术瓶颈，目前已基本解决，生产正快速转换为金刚线切割。详细介绍如下：
　　历史：多晶的金刚线应用存在2大难点。
　　相比之下，金刚线在多晶领域的应用没有那么顺利，因为金刚石线切割多晶硅片会面临断线风险和制绒困难两大问题：
　　1.断线：铸锭晶体中存在的硬点可能会在切割过程中造成断线；
　　2.制绒：金刚石线固结切割方式导致切割后的硅片表面损伤程度较浅、表面划痕密，从而导致了更高的反射率损伤层浅，沿用现行酸性湿法制绒后依然存在较高的反射率，制成电池后效率比砂浆切割硅片低了将近0.4个百分点。
　　现在：金刚线+黑硅的组合技术能基本解决这一问题。
　　近几年，主要多晶硅企业开始探索解决的办法，一种比较受认可的途径是，在多晶硅电池片环节采用黑硅技术。黑硅在常规的酸制绒后，又增加的一道工艺，从而解决了金刚线切多晶硅片的反射率过高问题，还能附带一定电池效率的提升（转换效率能提高0.4-0.6个百分点）。
　　目前：比较成熟的黑硅技术技术路线主要有干法（RIE）和湿法（MCCE）两种。干法黑硅技术相比而言效果更好，但由于需要新增设备和工序，成本高昂；而湿法黑硅（及其改进的混合路线）技术不需新增设备，只需在原有设备进行一些改动、添加一些化学试剂，前期投入很少，但同时也带来了环评等后期投入，稳定性略逊于干法黑硅技术。
　　未来：主要多晶硅企业开始大规模推广金刚线+黑硅技术推广，预计2018年将基本完成对砂浆切割的替换。但无论如何，在多晶硅行业技术升级和成本下降的巨大压力推动下，金刚线切割技术通过叠加黑硅技术在多晶领域已经开始获得规模化应用。考虑到原有砂浆切割资产投入较大，而金刚线改造成本较低，大部分多晶硅企业可能采用对原有设备进行改进的方式。
　　2016-2017年，主要的多晶硅企业，纷纷开始推广金刚线+黑硅技术，预计到2018年，主要的多晶硅企业，将基本完成金刚线技术对砂浆切割的替换。

　　多晶硅金刚线切割应用示意图
　　单晶多晶金刚线切割产业化情况总结
　　金刚线应用显著降低单晶、多晶硅片环节成本。单晶硅片切割在2015-2016成功导入金刚线以后，单晶硅片成本获得了显著降低，也对多晶硅片产业形成了较大的挤压。
　　而在2016年开始，多晶硅片主要企业采用金刚线+黑硅电池技术成功解决之前多晶金刚线切割遇到的技术问题，多晶硅片主要企业在2017年也开始大力推动金刚线切片，并有望在2018年季报完成普及，因此，预计主要多晶硅片企业有望在2017下半年到2018年将获得一定程度的成本下降（预计硅片成本下降幅度达到10-15%）。
　　总来看，金刚线作为一个并不太大的产业，却对硅片环节成本下降的做出了突出的贡献。后续，单晶硅片在切割环节还可以通过进一步细线化、快切化等方式继续降低成本，但是其改进幅度，较刚进入金刚线切割时的幅度可能是相对比较有限的。
　　市场规模及现状分析
　　金刚线需求在2017-2018年集中涌现，供给端产能扩张迅速，2018年基本维持供需平衡
　　全球光伏市场规模持续保持增长，晶体硅产能急速扩张。国产硅片目前已经实现全球供应，2016年我国硅片产量占全球需求91.3%。因此在国内，无论是单晶硅片还是多晶硅片其下游对应着的都是全球光伏市场，而全球光伏市场目前正经历以中国市场为代表的爆发式增长，预计未来每年光伏新增装机量将不少于100GW。

　　未来金刚线切割市场占有率预期：单晶目前为主流，多晶市场空间逐步释放
　　单晶目前全部使用金刚线切割；多晶硅切片方面，随着下游配套制绒技术的解决，金刚线也在逐步进入多晶硅市场，使用率不断提升。国内单晶龙头隆基股份目前已经实现100%金刚线硅片切割。
　　多晶硅金刚线切割正在推广时期，需求集中涌现。由于金刚线+黑硅技术的成功应用，多晶硅的金刚线切割从2017年开始进入快速推广时期，预计2017-2018年，大部分多晶硅企业将完成金刚线切割的普及，从而带来切片环节的金刚线需求集中涌现，国内多晶龙头保利协鑫高管也表示，“目前保利协鑫正在加速砂线切割向金刚线切改造，到今年一季度末，金刚线切多晶硅片受到下游用户的普遍接受，多角度完成砂浆切割到金刚线切割指日可待”。
　　预计全球单晶、多晶硅片切片环节的金刚线市场需求在2018年可能达到2600万里以上，对应市场容量将超过50亿元。
　　蓝宝石的市场平稳增长，金刚线需求也有望平稳增长。2016年，大约有80%的蓝宝石用于LED衬底材料，其余20%的蓝宝石用于非衬底材料。近几年，随着LED产品价位下跌以及政策扶持，LED照明市场的渗透率持续提升，2015年LED照明产品国内市场份额达到32%，比2014年上升约15个百分点。2015年LED用蓝宝石量上升了16%，2015-2020年间，LED用蓝宝石晶片的增长率可达到约28%。因蓝宝石材料的硬度较大，传统砂浆线及金刚石结合力较弱的树脂金刚线都难以有效完成蓝宝石的切割，电镀金刚线基本已完全替代传统砂浆线。根据经验值，电镀金刚线市场与下游蓝宝石片耗用量直接相关，切割一片2英寸的蓝宝石片需要耗用电镀金刚线2米。经中国产业信息网测算，2013-2016年下游蓝宝石行业对金刚石线的市场容量分别为31,222.80万米，44,196.50万米、55,635.45万米、55,635.45万米，呈现稳步增长态势。
　　主要企业快速扩产中，预计2018年供需将很快平衡甚至趋于过剩。金刚线生产企业的资产比较轻，扩张需要的资本开支并不太大，主要的金刚线企业毛利率均在40-60%。随着近几年需求的持续高增长，国内主要的金刚线企业均已开始快速扩产。目前国内外生产电镀金刚线产品的企业主要有美畅新材、岱勒新材、浙江东尼、瑞翌新材、开封恒锐新、恒星科技、青岛高测、江苏亿荣、贝卡尔特、盛利维尔、三超新材、旭金刚、中村超硬、Read、DMT等。并且，其中的岱勒新材、三超新材、东尼电子均已上市，后续资本开支能力会更强。

     小编：xyq