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金剛線行業(yè)市場概況、發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-08-05

金剛線行業(yè)是光伏產(chǎn)業(yè)鏈的重要輔材之一，與我國現(xiàn)代能源體系規(guī)劃與工業(yè)化進程，尤其是新能源開發(fā)利用、環(huán)境保護、綠色經(jīng)濟等領(lǐng)域的發(fā)展緊密聯(lián)系。我國政府通過相關(guān)政策引導(dǎo)支持包括金剛線在內(nèi)的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，向著高技術(shù)創(chuàng)新、高產(chǎn)品質(zhì)量、低生產(chǎn)成本健康有序發(fā)展，也在光伏、新能源等產(chǎn)業(yè)政策中，強調(diào)構(gòu)建新能源占比逐步上升的新型電力系統(tǒng)與光伏產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展的重要性。

（1）金剛線行業(yè)概況

金剛線是通過一定的加工方法，將金剛石微粉顆粒以一定的分布密度均勻地固結(jié)在高強度母線基體上制成的，金剛線與物件間通過多線切割機進行高速磨削運動，從而達到切割目的。

金剛線行業(yè)的上游為母線、金剛石裸粉、鎳、部分化學(xué)制劑等原材料。金剛線成本構(gòu)成中，原材料成本較高，直接人工、其他制造費用占比相對較少。

因此，金剛線行業(yè)成本導(dǎo)向較為明顯，上游原材料的價格波動對金剛線產(chǎn)品生產(chǎn)成本有較大的關(guān)聯(lián)性。從金剛線生產(chǎn)工藝看，目前金剛線生產(chǎn)工藝以電鍍?yōu)橹髁?，通過將金屬鎳層作為結(jié)合劑將金剛石微粉顆粒固結(jié)在母線上，以金剛石顆粒作為切割刀具，母線作為承載基體，從而使金剛線在高速運動下具備切割能力。

整個金剛線生產(chǎn)環(huán)節(jié)中有母線預(yù)處理、金剛石微粉預(yù)處理、預(yù)鍍、上砂、加厚、水洗烘干等步驟。

金剛線下游主要為光伏硅片、磁性材料、藍(lán)寶石、半導(dǎo)體等材料切割。目前光伏硅片是金剛線最大的下游應(yīng)用市場，用于光伏晶硅切片的金剛線用量大，根據(jù)上海證券研究所的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，光伏硅片切割占當(dāng)前金剛線總需求量的 90%以上。

我國金剛線行業(yè)的發(fā)展歷程大體上可分為以下 5個階段：

1）2010-2013 年：下游應(yīng)用拓寬，海外企業(yè)壟斷市場金剛線切割技術(shù)最開始規(guī)模應(yīng)用于藍(lán)寶石切割。相比于傳統(tǒng)砂漿切割技術(shù)效率低、成本高、浪費多的劣勢，金剛線切割對硅料損耗降低且使得切割效率提高，2010 年開始應(yīng)用于光伏晶體硅片的切割。在 2014 年以前，日本廠商占據(jù)了全球金剛線市場的大部分市場份額，長期處于壟斷地位，產(chǎn)品售價居高不下，一定程度上限制了金剛線在光伏行業(yè)的規(guī)?；瘧?yīng)用。

2）2014-2015 年：國內(nèi)廠商開啟對金剛線的探索，技術(shù)日趨成熟隨著國內(nèi)外市場需求增長迅速，以及國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)政策扶持力度加大，我國企業(yè)開始加大對金剛線技術(shù)的投入和布局。在以隆基股份、TCL 中環(huán)為代表的國內(nèi)光伏一體化巨頭的戰(zhàn)略扶持下，美暢股份、高測股份、岱勒新材等多家國內(nèi)金剛線企業(yè)加大研發(fā)投入力度，金剛線切割技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品規(guī)格降至 80μm 及以下，市場價格大幅降低，產(chǎn)品性能顯著提升。此階段中，單晶硅片因其質(zhì)地均勻率先實現(xiàn)了金剛線切割工藝配套。

3）2016-2017 年：國內(nèi)企業(yè)改革進程加快，市場迅速擴容隨著國內(nèi)對光伏產(chǎn)業(yè)的大力扶持和新增裝機容量快速提升，金剛線的需求迎來了爆發(fā)式增長，國內(nèi)企業(yè)也加大了擴產(chǎn)和技術(shù)改革的力度，實現(xiàn)了產(chǎn)品的快速迭代。

2017 年，金剛線在單晶硅片的切割領(lǐng)域已全面替代傳統(tǒng)砂漿切割，龍頭光伏企業(yè)大規(guī)模采用金剛線，并完善其配套工藝，單晶硅片的生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到了顯著提升，同時隨著黑硅、添加劑法等工藝解決金剛線切割硅片損傷層淺、反射率高的問題，多晶領(lǐng)域金剛線切片的滲透率快速提高，根據(jù) CPIA 數(shù)據(jù)顯示，2018 年金剛線在多晶硅切片切割應(yīng)用的占比達到了 90%。

4）2018-2019 年：“光伏 531 政策”沖擊光伏市場，金剛線需求回落，國內(nèi)廠商市場份額提升光伏行業(yè)受到了《關(guān)于 2018 年光伏發(fā)電有關(guān)事項的通知》的沖擊，其直接廢止了 2017 年年底出臺的新版補貼標(biāo)準(zhǔn)，集中式和分布式電站的度電補貼都大幅下調(diào)，并對分布式電站規(guī)模予以限制，導(dǎo)致裝機需求量大幅下降，傳導(dǎo)至產(chǎn)業(yè)鏈上游，硅片廠商的擴產(chǎn)計劃被取消或延后，金剛線的需求也出現(xiàn)了回落，市場供需失衡，產(chǎn)品價格大幅下跌，行業(yè)營收狀況受到了嚴(yán)重打擊，高成本和落后的產(chǎn)能逐步退出中國市場。

5）2020 年至今：聯(lián)合國提出“碳達峰、碳中和”理念，金剛線行業(yè)景氣度持續(xù)上升在“碳中和，碳達峰”的戰(zhàn)略目標(biāo)指引下，各國能源結(jié)構(gòu)不斷轉(zhuǎn)型，密集出臺了諸多鼓勵光伏等綠色低碳經(jīng)濟發(fā)展的行業(yè)政策，給予了較強的支撐力度，為光伏行業(yè)帶來了新的需求，光伏相對火電的經(jīng)濟性優(yōu)勢也逐漸顯現(xiàn)。

根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2023 年我國光伏新增裝機為216.88GW，同比增長 146.8%，金剛線作為光伏行業(yè)的上游硅片環(huán)節(jié)的重要輔材之一，未來市場需求也將迎來持續(xù)增長。

（2）行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1）金剛線在光伏行業(yè)滲透率接近 100%

2019 年至今，經(jīng)過持續(xù)的工藝優(yōu)化以及細(xì)線化帶來的出片量提升，使得下游需求快速增長。受到“光伏 531”政策及供給端產(chǎn)能集中釋放因素的影響，2019 年末，金剛線在單晶、多晶硅片滲透率基本接近 100%。2022 年末，硅產(chǎn)業(yè)鏈價格進入高點后，硅片價格進入降價周期，其上游金剛線價格也面臨較大的價格壓力，根據(jù)中金公司研究部數(shù)據(jù)統(tǒng)計，碳鋼金剛石線的平均價格為 30-40元/公里，預(yù)計未來價格壓力將持續(xù)存在。

2）光伏行業(yè)新增裝機量維持高速增長

國際可再生能源機構(gòu)與國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2013-2023 年，我國光伏發(fā)電累計裝機量快速增長。從 2013 年的 17.75GW 上升至 2023 年的 609.49GW，增幅超過 34 倍?！?023 年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)》指出，2023 年我國新增光伏裝機量為 216.88GW，新增與累計裝機容量均為全球第一，而金剛線作為滲透率 100%的耗材，直接受益于光伏終端需求量的高增長。

未來，隨著光伏行業(yè)降本增效進程的持續(xù)推進，在光伏發(fā)電成本下降和全球綠色復(fù)蘇等有利因素的推動下，光伏新增裝機仍將維持高速增長，從而擴大包括光伏硅片在內(nèi)各個環(huán)節(jié)的需求。

3）國內(nèi)硅片廠商市占率持續(xù)提升，產(chǎn)量逐年升高

光伏硅片行業(yè)一直以來呈現(xiàn)出龍頭集中的特點。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2022 年全球硅片生產(chǎn)規(guī)模前十的企業(yè)均為中國企業(yè)。隨著國內(nèi)硅片廠商加速擴產(chǎn)，我國在全球硅片領(lǐng)域占絕對主導(dǎo)地位。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2019-2022 年，中國硅片產(chǎn)量占全球硅片產(chǎn)量的比例均在96%以上。

總體來看，中國硅片廠商在全球硅片領(lǐng)域的主導(dǎo)地位向國內(nèi)金剛線市場釋放有利信號，硅片產(chǎn)量的增長將拉動上游硅片切割的需求，同時硅片環(huán)節(jié)正加速擴產(chǎn)，作為硅片必備耗材，金剛線將直接受益硅片環(huán)節(jié)的大幅擴產(chǎn)。

4）光伏與硅片行業(yè)的發(fā)展推動金剛線需求量上升

根據(jù)不同型號金剛線的滲透率以及對應(yīng)單位線耗的加權(quán)平均，根據(jù)中金公司研究部預(yù)測，預(yù)計 2023-2025 年金剛線的平均單 GW 線耗分別為 53、54、55 萬公里/GW。結(jié)合硅片產(chǎn)量預(yù)測，2023-2025 年金剛線需求量將達到 29,090、35,761、42,143 萬公里。預(yù)計 2023-2025 年金剛線市場規(guī)模分別能達到 113、147、178 億元，2022-2025 年 CAGR 為 34%，高于硅片需求增速。

（3）行業(yè)發(fā)展趨勢

1）下游硅片行業(yè)降本增效推動金剛線技術(shù)發(fā)展方向，細(xì)線化帶動線耗提升

2020-2022 年，硅片行業(yè)實行降本增效，表現(xiàn)出“大尺寸+薄片化”的技術(shù)路線，以減少硅片厚度和切割損耗對硅片成本的影響，由此推動了金剛線技術(shù)細(xì)線化、高強化、省線化、低 TTV 切割、高良率切割、高速度切割的發(fā)展方向。

細(xì)線化：從成本角度出發(fā)，硅片切割過程中于金剛線自身線徑的存在，導(dǎo)致部分硅棒被磨削為硅粉而損耗，因此需要盡可能降低金剛線線徑以減少硅棒損耗。以出片數(shù)視角看，單公斤硅棒的出片數(shù)越高成本越低，基于此金剛線細(xì)線化可以帶來出片數(shù)量的提高，從而降低硅片成本。硅片的薄片化也持續(xù)推動輔材金剛線的細(xì)線化。

目前用于單晶硅片的主流金剛線產(chǎn)品規(guī)格在 32μm36μm 之間，并逐步向更細(xì)的線徑滲透。電池環(huán)節(jié) P 轉(zhuǎn) N 迭代仍會推動硅片薄片化持續(xù)，據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)測，N 型電池厚度有望向 N-TOPCon100μm，N-HJT90μm 發(fā)展，硅片薄片化仍有廣闊空間。

在 N 型電池非硅成本抬高的背景下，通過硅片薄片化實現(xiàn)硅成本下降成為必經(jīng)之路，金剛線細(xì)線化進程仍會持續(xù)。

高強化與省線化：硅片的薄片化推動了金剛線的高強化和省線化，要求金剛線生產(chǎn)提高母線強度以抵消線徑細(xì)化帶來的破斷力損失并提高金剛線的切割能力（如增加單位金剛線微粉數(shù)量，即提升出刃率）以減少電鍍金剛線的損失。高良率切割：硅片的切割質(zhì)量包括劃傷、線痕、崩口、TTV 等。

劃傷是指由于線鋸表面存在大的鎳瘤或者出刃高度過大的磨粒，在切割過程中將硅片劃出的明顯溝痕；線痕是由于團聚顆粒的擠壓在硅片上留下的切割痕跡，與劃傷直接導(dǎo)致硅片表面損傷不同；崩口、TTV 等主要由于虛高磨粒過多造成。上述缺陷會降低硅片良品率，在降本增效要求的推動下，金剛線具備低線痕、低 TTV 切割的發(fā)展趨勢。

高速度切割：出刃率固定時，切割設(shè)備速度越快則設(shè)備利用率更高，單位時間內(nèi)生產(chǎn)硅片數(shù)量越多。在金剛線細(xì)線化、硅片“薄片化+大尺寸”的技術(shù)變革中，金剛線的線耗將持續(xù)提升。細(xì)線化進程會導(dǎo)致金剛線破斷力減少，在切割過程中斷線風(fēng)險更高；同時單位長度母線所能固結(jié)的金剛石顆粒減少，降低出刃率，導(dǎo)致金剛線切割速度下降、切割力下降、切片不良率提高，由此切割相同數(shù)量的硅片所需要的金剛線數(shù)量增加，線耗相應(yīng)提高。

2）鎢絲金剛線滲透率有望持續(xù)提升，呈現(xiàn)出量價齊升態(tài)勢

金剛線總線徑受母線線徑和金剛線微粉直徑影響，金剛線微粉尺寸減小的空間十分有限，因此降低母線線徑是細(xì)線化的核心。傳統(tǒng)金剛線以碳鋼絲為母線，金剛線的細(xì)線化趨勢導(dǎo)致其最小破斷力下降，線徑逐漸接近極限。目前主流的 32-38 規(guī)格碳鋼絲金剛線對應(yīng)母線線徑 38-44μm，已接近碳鋼絲母線的產(chǎn)業(yè)化極限 36μm。

當(dāng)前碳鋼絲金剛線面臨細(xì)線化空間不足的情況，鎢絲金剛線可以作為替代品。鎢絲具有更強的抗拉強度，在同等破斷力下可將線徑做的更細(xì)，進一步降低切割的斷線率和損耗。

鎢絲具有較高的破斷力，其破斷拉力系數(shù)是同規(guī)格碳鋼絲的 1.2-1.3 倍，若向其中摻雜其他金屬元素（如鈰、釔、鋯等），能基于固溶強化機制制成強度更高的鎢合金，且具有導(dǎo)電性好、耐腐蝕等優(yōu)勢，用其替代碳鋼絲可以解決細(xì)線化問題，提高出片率，降低成本。

與此同時，鎢絲作為母線的新材料，主要是替代目前母線材料高碳鋼絲，并不影響整體的制造工藝，只是涉及部分工藝的調(diào)整，因此不需要對金剛線現(xiàn)存生產(chǎn)流程進行大規(guī)模升級改造，在工藝上節(jié)約了行業(yè)轉(zhuǎn)換成本。針對大尺寸硅片和薄硅片，鎢絲應(yīng)用率先落地。

對于大尺寸硅片，其硅棒切方過程中的圓方棒轉(zhuǎn)換率更低，因此單位面積硅棒的成本更高，而使用較細(xì)的鎢絲金剛線能夠節(jié)省硅棒以達到控制成本的目的，此外，鎢絲金剛線的高強度可帶來更小的線擺、線痕，可提高大尺寸硅片的良品率。當(dāng)前限制鎢絲金剛線替代碳鋼絲金剛線的核心原因為經(jīng)濟性，鎢絲母線成本較高導(dǎo)致鎢絲金剛線價格居高，使用鎢絲金剛線切割硅片降低硅棒損耗帶來的收入增加不一定能夠覆蓋使用鎢絲金剛線的成本增加。

根據(jù)中金研究部的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2022 年主流碳鋼絲金剛線的售價為 30-40 元/公里，鎢絲金剛線售價則高達 70-80 元/公里，約為碳鋼絲金剛線的 2 倍，部分規(guī)格可達到 4 倍。隨著鎢絲母線產(chǎn)能釋放和金剛線企業(yè)一體化的生產(chǎn)趨勢，鎢絲金剛線降本空間可觀，將推動鎢絲替代浪潮。

基于未來硅片“大尺寸+薄片化”的技術(shù)路徑和金剛線細(xì)線化技術(shù)不斷進步，未來鎢絲金剛線滲透率將不斷提高，預(yù)計由 2022 年的 6%提升至 2025 年的 50%。

3）金剛線產(chǎn)品持續(xù)迭代，產(chǎn)品價格亦通過產(chǎn)品迭代實現(xiàn)調(diào)整

2016 年開始，國內(nèi)廠商的發(fā)展進程加快，金剛線產(chǎn)能迅速擴張，頭部廠商競爭激烈，導(dǎo)致金剛線單價持續(xù)下降；2020-2022 年，盡管金剛線價格由于硅片進入降價周期而面臨較大的下行壓力，但隨著金剛線細(xì)線化及鎢絲線產(chǎn)品的開發(fā)，價格降幅逐步收窄。

當(dāng)前，下游硅片廠商更注重金剛線產(chǎn)品的細(xì)線化迭代與品質(zhì)提升，金剛線在細(xì)線化、高強化、省線化、低 TTV、高穩(wěn)定化等方面競爭將更為重要，價格競爭局面優(yōu)于市場預(yù)期。金剛線價格會隨產(chǎn)品迭代進行動態(tài)調(diào)整，技術(shù)溢價顯著，疊加細(xì)線化后的生產(chǎn)難度和成本提升，以及鎢絲金剛線滲透率的提高，預(yù)計未來金剛線價格降幅將逐步放緩。

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