隨著中國光伏產業迅速崛起,國外幾家多線切割設備廠家的生產能力遠遠不能滿足中國硅片加工需求,于是國內很多設備制造企業紛紛開始研制太陽能硅晶片的切割設備。改造之后,采用國產金剛石線進行硅晶的切片生產。但是經幾年的零部件消耗,設備不堪重負,無法正常運轉,仍
金剛石線是通過一定的方法,將金剛石微粉顆粒以一定的分布密度均勻地固結在高強度鋼線基體上制成的。通過金剛石線切割機,金剛石線與物件間進行高速磨削運動,從而實現切割的目的。在光伏硅片切割領域,金剛石線應用的環節包括切方、截斷和切片,其切割性能直接影響硅片質量及組件光電轉換性能。金剛石線是金剛石切割線的簡稱,是光伏產業鏈細分領域核心工藝。隨著“雙碳”理念的推出,光伏發電需求出現快速增長,使金剛石線行業也迎來了新的發展機遇,行業進入產品升級和需求高增長的黃金發展期。
自國產化替代以來,金剛石線在單晶和多晶切割領域快速滲透,行業需求爆發式增長,國內金剛石線廠商亦推出擴產計劃,并加大技術研發和工藝改進力度,在國內產能釋放的同時實現了產品快速迭代。以 TCL 中環、隆基綠能為代表的單晶龍頭廠商開始大規模使用金剛石線,并率先完善金剛石線切割配套工藝。2016 年末金剛石線在單晶硅切割領域滲透率高達 80% ,并于 2017 年全面取代原有的砂漿線切割技術。金剛石線切割多晶硅片時,由于硅片表面損傷層減少,不利于后續腐蝕制絨工藝,因此金剛石線在多晶硅切割領域滲透率提升較慢。2017 年,由于發射極和背面鈍化電池(PERC)、黑硅制絨等新技術的成熟和推廣,解決了多晶硅片反射率過高問題,滲透率快速提升并在次年達到 90%。
金剛石線最早是由國外廠商率先進行研發生產,日本旭金剛石于 2007 年 6月推出首款成熟的金剛石線產品。在 2014 年之前,由于技術先發優勢,全球范圍內具有競爭優勢的金剛石線供應商主要集中于日本,代表性企業有旭金剛石工業株式會社、中村超硬株式會社、瑞德株式會社、聯合材料株式會社等,其中以旭金剛石和中村超硬等為主。早期金剛石線應用于藍寶石切割,并于 2007 年實現規模化應用。2009 年,金剛石線開始應用于單晶硅切割領域,雖然較砂漿游離磨料切割方式具有巨大優勢,但由于金剛石線技術被日本企業壟斷,產品售價高昂且產能有限,剛開始未能在光伏行業得到全面推廣及應用。
根據中研普華研究院《2019-2025年中國金剛石線行業市場調研與競爭格局預測報告》顯示:
隨著中國光伏產業迅速崛起,國外幾家多線切割設備廠家的生產能力遠遠不能滿足中國硅片加工需求,于是國內很多設備制造企業紛紛開始研制太陽能硅晶片的切割設備。改造之后,采用國產金剛石線進行硅晶的切片生產。但是經幾年的零部件消耗,設備不堪重負,無法正常運轉,仍需依靠國產多片切機和開方機予以替代,才能保證光伏產品上游切割工序生產的正常進行。
眾所周知,光伏產業鏈主要包括晶體硅材料制備、晶硅片生產、太陽能電池制造、組件及系統封裝與應用等四個環節。隨著光伏行業的不斷發展以及金剛石線價格的降低,光伏晶體硅片切割領域已成為金剛石線最大的應用領域,所采用的金剛石線的質量是影響切割工藝的核心因素。因此,上游光伏行業的迅猛發展,為下游金剛石切割線行業提供了良好的發展機遇。
從全球范圍來看,早期日本廠商憑借先發優勢,基本壟斷了金剛石線市場。但由于產品價格較高且產能有限,金剛石線未能在光伏行業得到全面推廣及應用。該時期代表性企業有旭金剛石工業株式會社、中村超硬株式會社、瑞德株式會社、聯合材料株式會社等 10 余家廠商。自 2014 年-2015 年國產化以來,國內廠商電鍍金剛石線技術逐漸成熟,以美暢股份、高測股份、三超新材、岱勒新材等為代表的企業產銷規模不斷提高,產品市場價格持續降低,對日本廠商形成了較大的競爭壓力。2018 年“光伏 531新政”推出后,金剛石線價格大幅下降,國外高成本產能基本退出中國市場。目前全球電鍍金剛石線產能主要集中在我國,行業集中度較高,主要企業包括美暢股份、原軾新材、高測股份、三超新材、岱勒新材、江蘇聚成等。
目前,金剛石線主要應用于單晶硅片切割生產,其需求量占比超過 90%,光伏行業的需求動向基本決定了金剛石線的發展趨勢。硅片生產成本中硅料成本占比約 84%,金剛石線成本占比約 1%。硅片生產質量主要受金剛石線切割情況影響,其次來自切割設備等,若硅片切割質量不佳,將為客戶帶來較大的硅料損失。近年來,下游硅片行業向“大尺寸+薄片化”方向發展。隨著硅片薄片化演變,切割設備的槽距相應減小,繞制在槽距上的金剛石線間距也隨之降低,線鋸的帶液能力進一步減弱。金剛石線切割大尺寸單晶硅棒時,橫向、縱向切割長度增加,從而提高單線負載,同時切割線擺更小,對金剛石線的參數設計也產生一定束縛。
作為材料工業的基礎性和支柱性產業,新材料廣泛應用于各行業,并被列為國家戰略新興產業,推動技術創新和產業升級。《中國制造 2025》將先進復合材料、高性能結構材料等產業作為發展重點,進一步提高新材料對制造業發展的支撐能力。電鍍金剛石線是新材料領域的組成部分,是國家政策支持和鼓勵的戰略性新興產業中的“其他結構復合材料制造”產業。國家發改委發布的《戰略性新興產業分類(2018)》將金剛石與金屬復合制品等新型材料產業作為國家發展的新動能和獲取未來競爭新優勢的重要產業。
“十四五”規劃和“2035 遠景”目標提出,大力發展戰略新興產業,加快壯大新一代信息技術、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、新能源汽車、綠色環保以及航空航天、海洋裝備等產業。在國家積極支持新型材料產業發展的背景下,金剛石線行業享受良好的政策環境,具有自主研發能力和規模化生產能力的企業將得到更多的政策支持。
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