金剛線作為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，受到光伏與藍(lán)寶石等切割產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)而爆發(fā)，在今年越來越受到投資界的關(guān)注。作為新的技術(shù)，尤其是在光伏產(chǎn)業(yè)，從節(jié)省工序，提高效率等方面效果顯著，在一定程度上主導(dǎo)了階段性的光伏電池降本。今天，兔子君為大家分享總結(jié)金剛線這個(gè)爆發(fā)性的產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)，市場(chǎng)以及在光伏產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

金剛線：即金剛石切割線，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的固著在高強(qiáng)度鋼線基體上制成。

金剛線切割：是通過金剛石線切割機(jī)，金剛石切割線與物件間形成高速的磨削運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)切割的目的。較于傳統(tǒng)的游離磨料式切割方式，金剛石線切割具有環(huán)保、高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)等諸多優(yōu)勢(shì)。

金剛線切割硅錠

應(yīng)用場(chǎng)景：金主要應(yīng)用市場(chǎng)為藍(lán)寶石切割和晶體硅切割。

太陽能光伏用晶硅片：而應(yīng)用于晶體硅片的切割2010年才剛剛開始

LED用藍(lán)寶石襯底：金剛線規(guī)模應(yīng)用于藍(lán)寶石切割始于2007年

從目前金剛石線需求最大的兩大下游行業(yè)分析，藍(lán)寶石切割與晶體硅切割對(duì)金剛石線的技術(shù)規(guī)格要求不盡相同。

單晶產(chǎn)業(yè)應(yīng)用：基本普及

歷史：?jiǎn)尉袠I(yè)率先推廣金剛線切割。單晶硅因晶粒一致性更好使其具有較好的力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)，單晶硅棒的原料純度要求更高，材料的物理特性也更好，因此更有利于切割薄硅片。

從2014年開始，單晶硅龍頭企業(yè)隆基股份開始加速推廣金剛線切片技術(shù)(其投資的“銀川隆基年產(chǎn)2GW切片建設(shè)項(xiàng)目”已全部采用金剛線切片工藝)。

2014-2015年間，其他單晶硅大型廠商如日本東洋、中環(huán)股份、卡姆丹克、臺(tái)灣友達(dá)也開始金剛石線切單晶硅片的規(guī)模應(yīng)用，正式開啟了光伏太陽能行業(yè)對(duì)金剛石線巨大需求的新紀(jì)元。

現(xiàn)狀：目前，單晶硅片行業(yè)已普遍采用金剛石線切單晶硅，

大技術(shù)方向轉(zhuǎn)變：完成了切割工藝從游離式砂漿切割向金剛石線切割的轉(zhuǎn)變

小技術(shù)方向轉(zhuǎn)變：部分企業(yè)選擇應(yīng)用電鍍金剛線切割前，還過渡性試驗(yàn)了樹脂金剛石線切割工藝，但由于樹脂金剛石線不具有成本及效率優(yōu)勢(shì)，最終單晶硅廠商在克服各種技術(shù)障礙后，全面轉(zhuǎn)向電鍍金剛線切割工藝。

顯著降本，應(yīng)用金剛線切割后，顯著降低了成本。在單晶硅片采用金剛線切割之前，單、多晶硅硅片成本差別接近20-30%，在2015-2016年單晶硅片普及金剛線切割以后，單多晶成本差別迅速縮減，進(jìn)而推動(dòng)了單晶硅片的滲透率快速提高。

單晶硅制造中金剛線應(yīng)用示意圖

未來：細(xì)線化、低TTV化可以進(jìn)一步降低單晶切片的成本。金剛線使用中，金剛線的線徑大小、切割速度、金剛線消耗量、TTV情況是主要影響要素。目前，單晶硅片切割已基本普通，后續(xù)繼續(xù)降低切片成本的主要影響可能在于進(jìn)一步細(xì)線化、快切化、省線化，由于單晶更好的物理性能，線徑有希望從目前65-70um的主流情況降低到55um左右(每降低10um有希望降低3%的硅成本)。

金剛線切割的效果評(píng)估

多晶產(chǎn)業(yè)應(yīng)用：黑硅+金剛線切割組合，在多晶硅片制造中進(jìn)入規(guī)模推廣時(shí)期

多晶硅切割市場(chǎng)情況

目前多晶切割主流仍是砂漿切割，主要是遇到了一定的技術(shù)瓶頸，目前已基本解決，生產(chǎn)正快速轉(zhuǎn)換為金剛線切割。詳細(xì)介紹如下：

歷史：多晶的金剛線應(yīng)用存在2大難點(diǎn)。

相比之下，金剛線在多晶領(lǐng)域的應(yīng)用沒有那么順利，因?yàn)榻饎偸€切割多晶硅片會(huì)面臨斷線風(fēng)險(xiǎn)和制絨困難兩大問題：

1.斷線：鑄錠晶體中存在的硬點(diǎn)可能會(huì)在切割過程中造成斷線;

2.制絨：金剛石線固結(jié)切割方式導(dǎo)致切割后的硅片表面損傷程度較淺、表面劃痕密，從而導(dǎo)致了更高的反射率損傷層淺，沿用現(xiàn)行酸性濕法制絨后依然存在較高的反射率，制成電池后效率比砂漿切割硅片低了將近0.4個(gè)百分點(diǎn)。

現(xiàn)在：金剛線+黑硅的組合技術(shù)能基本解決這一問題。

近幾年，主要多晶硅企業(yè)開始探索解決的辦法，一種比較受認(rèn)可的途徑是，在多晶硅電池片環(huán)節(jié)采用黑硅技術(shù)。黑硅在常規(guī)的酸制絨后，又增加的一道工藝，從而解決了金剛線切多晶硅片的反射率過高問題，還能附帶一定電池效率的提升(轉(zhuǎn)換效率能提高0.4-0.6個(gè)百分點(diǎn))。

目前：比較成熟的黑硅技術(shù)技術(shù)路線主要有干法(RIE)和濕法(MCCE)兩種。干法黑硅技術(shù)相比而言效果更好，但由于需要新增設(shè)備和工序，成本高昂;而濕法黑硅(及其改進(jìn)的混合路線)技術(shù)不需新增設(shè)備，只需在原有設(shè)備進(jìn)行一些改動(dòng)、添加一些化學(xué)試劑，前期投入很少，但同時(shí)也帶來了環(huán)評(píng)等后期投入，穩(wěn)定性略遜于干法黑硅技術(shù)。

未來：主要多晶硅企業(yè)開始大規(guī)模推廣金剛線+黑硅技術(shù)推廣，預(yù)計(jì)2018年將基本完成對(duì)砂漿切割的替換。但無論如何，在多晶硅行業(yè)技術(shù)升級(jí)和成本下降的巨大壓力推動(dòng)下，金剛線切割技術(shù)通過疊加黑硅技術(shù)在多晶領(lǐng)域已經(jīng)開始獲得規(guī)?；瘧?yīng)用?？紤]到原有砂漿切割資產(chǎn)投入較大，而金剛線改造成本較低，大部分多晶硅企業(yè)可能采用對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)的方式。

2016-2017年，主要的多晶硅企業(yè)，紛紛開始推廣金剛線+黑硅技術(shù)，預(yù)計(jì)到2018年，主要的多晶硅企業(yè)，將基本完成金剛線技術(shù)對(duì)砂漿切割的替換。

多晶硅金剛線切割應(yīng)用示意圖

單晶多晶金剛線切割產(chǎn)業(yè)化情況總結(jié)

金剛線應(yīng)用顯著降低單晶、多晶硅片環(huán)節(jié)成本。單晶硅片切割在2015-2016成功導(dǎo)入金剛線以后，單晶硅片成本獲得了顯著降低，也對(duì)多晶硅片產(chǎn)業(yè)形成了較大的擠壓。

而在2016年開始，多晶硅片主要企業(yè)采用金剛線+黑硅電池技術(shù)成功解決之前多晶金剛線切割遇到的技術(shù)問題，多晶硅片主要企業(yè)在2017年也開始大力推動(dòng)金剛線切片，并有望在2018年季報(bào)完成普及，因此，預(yù)計(jì)主要多晶硅片企業(yè)有望在2017下半年到2018年將獲得一定程度的成本下降(預(yù)計(jì)硅片成本下降幅度達(dá)到10-15%)。

總來看，金剛線作為一個(gè)并不太大的產(chǎn)業(yè)，卻對(duì)硅片環(huán)節(jié)成本下降的做出了極其突出的貢獻(xiàn)。后續(xù)，單晶硅片在切割環(huán)節(jié)還可以通過進(jìn)一步細(xì)線化、快切化等方式繼續(xù)降低成本，但是其改進(jìn)幅度，較剛進(jìn)入金剛線切割時(shí)的幅度可能是相對(duì)比較有限的。

市場(chǎng)規(guī)模及現(xiàn)狀分析

金剛線需求在2017-2018年集中涌現(xiàn)，供給端產(chǎn)能擴(kuò)張迅速，2018年基本維持供需平衡

全球光伏市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)保持增長(zhǎng)，晶體硅產(chǎn)能急速擴(kuò)張。國(guó)產(chǎn)硅片目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全球供應(yīng)，2016年我國(guó)硅片產(chǎn)量占全球需求91.3%。因此在國(guó)內(nèi)，無論是單晶硅片還是多晶硅片其下游對(duì)應(yīng)著的都是全球光伏市場(chǎng)，而全球光伏市場(chǎng)目前正經(jīng)歷以中國(guó)市場(chǎng)為代表的爆發(fā)式增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來每年光伏新增裝機(jī)量將不少于100GW。

未來金剛線切割市場(chǎng)占有率預(yù)期：?jiǎn)尉壳盀橹髁?，多晶市?chǎng)空間逐步釋放

單晶目前全部使用金剛線切割;多晶硅切片方面，隨著下游配套制絨技術(shù)的解決，金剛線也在逐步進(jìn)入多晶硅市場(chǎng)，使用率不斷提升。根據(jù)《能源雜志》，國(guó)內(nèi)單晶龍頭隆基股份目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)100%金剛線硅片切割。

多晶硅金剛線切割正在推廣時(shí)期，需求集中涌現(xiàn)。由于金剛線+黑硅技術(shù)的成功應(yīng)用，多晶硅的金剛線切割從2017年開始進(jìn)入快速推廣時(shí)期，預(yù)計(jì)2017-2018年，大部分多晶硅企業(yè)將完成金剛線切割的普及，從而帶來切片環(huán)節(jié)的金剛線需求集中涌現(xiàn)，國(guó)內(nèi)多晶龍頭保利協(xié)鑫高管也表示，“目前保利協(xié)鑫正在加速砂線切割向金剛線切改造，到今年一季度末，金剛線切多晶硅片得到下游用戶的普遍接受，全面完成砂漿切割到金剛線切割指日可待”。

預(yù)計(jì)全球單晶、多晶硅片切片環(huán)節(jié)的金剛線市場(chǎng)需求在2018年可能達(dá)到2600萬公里以上，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)容量將超過50億元。

藍(lán)寶石的市場(chǎng)平穩(wěn)增長(zhǎng)，金剛線需求也有望平穩(wěn)增長(zhǎng)。2016年，大約有80%的藍(lán)寶石用于LED襯底材料，其余20%的藍(lán)寶石用于非襯底材料。近幾年，隨著LED產(chǎn)品價(jià)格下跌以及政策扶持，LED照明市場(chǎng)的滲透率持續(xù)提升，2015年LED照明產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額達(dá)到32%，比2014年上升約15個(gè)百分點(diǎn)。2015年LED用藍(lán)寶石量上升了16%，2015-2020年間，LED用藍(lán)寶石晶片的增長(zhǎng)率可達(dá)到約28%。因藍(lán)寶石材料的硬度較大，傳統(tǒng)砂漿線及金剛石結(jié)合力較弱的樹脂金剛線都難以有效完成藍(lán)寶石的切割，電鍍金剛線基本已完全替代傳統(tǒng)砂漿線。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，電鍍金剛線市場(chǎng)與下游藍(lán)寶石片耗用量直接相關(guān)，切割一片2英寸的藍(lán)寶石片需要耗用電鍍金剛線2米。經(jīng)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)測(cè)算，2013-2016年下游藍(lán)寶石行業(yè)對(duì)金剛石線的市場(chǎng)容量分別為31,222.80萬米，44,196.50萬米、55,635.45萬米、55,635.45萬米，呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

主要企業(yè)快速擴(kuò)產(chǎn)中，預(yù)計(jì)2018年供需將很快平衡甚至趨于過剩。金剛線生產(chǎn)企業(yè)的資產(chǎn)比較輕，擴(kuò)張需要的資本開支并不太大，主要的金剛線企業(yè)毛利率均在40-60%。隨著近幾年需求的持續(xù)高增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)主要的金剛線企業(yè)均已開始快速擴(kuò)產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)電鍍金剛線產(chǎn)品的企業(yè)主要有美暢新材、岱勒新材、浙江東尼、瑞翌新材、開封恒銳新、恒星科技、青島高測(cè)、江蘇億榮、貝卡爾特、盛利維爾、三超新材、旭金剛、中村超硬、Read、DMT等。并且，其中的岱勒新材、三超新材、東尼電子均已上市，后續(xù)資本開支能力會(huì)更強(qiáng)。