2017年中國金剛石切割線行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展前景分析【圖】

    金剛石切割線，即通過金屬的電沉積作用把金剛石顆粒鍍覆在鋼線表面而制成的一種線性切割工具。 通過金剛石線切割機(jī)，金剛石切割線可以與物件間形成相對(duì)的磨削運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)切割的目的。 目前，金剛石切割線主要應(yīng)用于晶體硅和藍(lán)寶石等硬脆材料的切割。傳統(tǒng)的切割方式包括鋼片切割、帶鋸切割和內(nèi)外圓片鋸切割等，這些方式都存在切割損失大、表面精度差、表面損傷多等缺陷。為了提升對(duì)晶體硅、藍(lán)寶石等硬脆材料的切割效率，上世紀(jì) 90 年代開始，出現(xiàn)了線鋸切割方式， 即通過鋼線附帶磨料的方式進(jìn)行切割， 線鋸切割從最開始的單線線鋸切割發(fā)展到現(xiàn)在的多線線鋸切割。目前市場(chǎng)上主流切割方式可分為金剛石線切割和砂漿鋼線切割。 砂漿鋼線切割即在鋼線來回摩擦切削材料的同時(shí)，在鋼線上附著液體磨料（砂漿）如碳化硅（SiC）等，通過鋼線、液體磨料和待切割材料三者間的相互摩擦作用進(jìn)行切割。 金剛石線切割即采用特殊技術(shù)手段將堅(jiān)硬的金剛石牢牢地均勻固定在鋼線上，再用制作完成的金剛石線對(duì)材料進(jìn)行切割。

砂漿鋼線切割和金剛石線切割

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    相較于傳統(tǒng)砂漿切割工藝，金剛線切割技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.切割效率高，速度提升五倍。 單片硅片切割耗時(shí)傳統(tǒng)砂漿切割需約 10 小時(shí)，金剛線切割僅需 2 小時(shí)。切割效率高主要緣于其技術(shù)特點(diǎn)：第一，金剛線采用固定方式結(jié)合金剛石顆粒，相比砂漿線處于游離狀態(tài)的磨料，不僅參與磨削切割的金剛石更多（漏損少），而且減少了磨料之間的相互磨損。第二，金剛石硬度高，耐磨損能力強(qiáng)，從而切削和使用壽命更長(zhǎng)。第三，金剛線固著的金剛石的運(yùn)行速度與切割線一致，而游離狀態(tài)的砂漿運(yùn)行速度低于切割線。2.材料損耗少、出片率高。 切割線線徑越大造成切割時(shí)刀縫越大從而導(dǎo)致材料損耗越多，而切割線的線徑是裸線徑與磨料/刃料直徑之和。金剛線因切割能力強(qiáng)，其鍍層比切割液與碳化硅混合形成的砂漿要小薄，從而造成的刀縫損耗較小。另外，金剛線切割造成的損傷層小于砂漿線切割，有利于切割更薄的硅片。更細(xì)的線徑、更薄的切片有利于降低材料損耗，提高硅片的出片率。目前， 硅片厚度多為 180-200μm，砂漿切割的刀縫損耗約為 130-150μm，金剛線切割的刀縫損耗約為 80μm。 因此，金剛線切割能提高約 10%-20%的出片量。3.環(huán)境污染較小。 砂漿切割會(huì)產(chǎn)生大量晶硅切割廢砂漿，廢砂漿含碳化硅、聚乙二醇、硅粉和金屬粉末成分，環(huán)境威脅較大，其中部分粒徑小于 0.15μm 的硅粉與水或潮濕空氣接觸時(shí)會(huì)快速反應(yīng)并釋放出易燃?xì)怏w氫氣和熱量，如不進(jìn)行妥善利用、處置會(huì)造成嚴(yán)重污染。金剛線使用水基磨削液（主要是水），有利于改善作業(yè)環(huán)境，同時(shí)簡(jiǎn)化洗凈等后道加工程序。4.產(chǎn)品質(zhì)量提升。 金剛線切割減少了加工損傷層，而且精度保持穩(wěn)定，產(chǎn)生 TTV（總厚度變化，硅片表面特定測(cè)量點(diǎn)的最大值和最小值之差） 小。5、運(yùn)營成本下降。 金剛線切割的設(shè)備占用資本、空間占用、人力和電力占用均有下降，整個(gè)生產(chǎn)流程更加簡(jiǎn)化，從而降低運(yùn)營成本。

金剛石線切割與砂漿鋼線切割主要指標(biāo)對(duì)比

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    金剛石切割線應(yīng)用發(fā)展歷程。 金剛石線技術(shù)早在 2007 年已經(jīng)被研發(fā)成功，日本的旭金剛石等企業(yè)于 2007 年推出了成熟的金剛石線產(chǎn)品。早期，金剛石線先規(guī)模應(yīng)用于藍(lán)寶石切割。 2009 年前后，金剛線切割硅片技術(shù)的研究率先在日本取得應(yīng)用， 2011 年國內(nèi)部分企業(yè)開始進(jìn)行金剛線切割單晶硅片的驗(yàn)證及生產(chǎn)。 2015 年應(yīng)用于單晶硅。 2016 年開始應(yīng)用于多晶硅，并有望在 2017 年全部替代，快速拉升金剛石切割線的需求，出現(xiàn)產(chǎn)能缺口。預(yù)計(jì) 2018年產(chǎn)能缺口回補(bǔ)，龍頭企業(yè)業(yè)績(jī)放量。

金剛線切片應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)圖

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    行業(yè)正加速推進(jìn)多晶硅“金剛線切割+黑硅制絨+PERC”模式的應(yīng)用，以提高多晶電池產(chǎn)品的效率且大幅度降低成本。 眾多企業(yè)的實(shí)踐表明， PERC、 黑硅制絨技術(shù)、 金剛線切割多晶硅片的結(jié)合可以達(dá)到“1+1+1>3”的效果，即三種技術(shù)互補(bǔ)， 從成本、電流、電壓多處入手， 聯(lián)合實(shí)現(xiàn)多晶硅電池轉(zhuǎn)化效率的更大幅度提升。 而且，多晶效率的進(jìn)步是在沒有增加成本的基礎(chǔ)上，金剛線切技術(shù)的大規(guī)模推廣基本抵消了黑硅和 PERC 技術(shù)增加的成本。多晶黑硅 PERC 與單晶 PERC 電池轉(zhuǎn)換效率相差 0.7%左右，但是成本卻相差近 1 元/片，多晶性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，反攻大潮迅速開啟。

英利集團(tuán)黑硅及 PERC 技術(shù)組件性能表現(xiàn)

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    “金剛線切割+PERC+黑硅”產(chǎn)品實(shí)際表現(xiàn)可以與單晶媲美，提高多晶競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)進(jìn)一步促進(jìn)金剛石線在多晶領(lǐng)域的推廣。 國內(nèi)各大光伏電池廠商全力布局金剛線切割黑硅PERC 多晶電池技術(shù)路線： 協(xié)鑫集成于 2016 年底完成了多晶黑硅 PERC 基礎(chǔ)工藝產(chǎn)業(yè)化，量產(chǎn)電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 19.5%， 2017 年底預(yù)計(jì)可達(dá) 20.5%， 黑硅 PERC 雙面電池轉(zhuǎn)換效率預(yù)計(jì)可達(dá) 20.3%； 無錫尚德量產(chǎn)黑硅 PERC 電池轉(zhuǎn)換效率達(dá) 19.55%，提升多晶電池效率約0.8%； 保利協(xié)鑫黑硅 PERC 電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率達(dá) 19.42%；英利集團(tuán)黑硅 PERC 電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率達(dá) 20.04%。 電池性能足以比肩單晶。這是多晶電池發(fā)展的巨大契機(jī)，也是金剛線潛在的巨大市場(chǎng)商機(jī)。目前部分多晶硅企業(yè)已經(jīng)開始改造生產(chǎn)線，預(yù)計(jì) 2018 年多晶硅廠商將基本完成金剛線替代工作。光伏行業(yè)對(duì)金剛線需求劇增， 金剛石線中短期供不應(yīng)求，市場(chǎng)缺口填補(bǔ)需兩年。 我國光伏行業(yè)近年來發(fā)展整體具有活力， 現(xiàn)在出現(xiàn)的各項(xiàng)技術(shù)突破打開了新的發(fā)展可能性，行業(yè)未來預(yù)期向好。與此同時(shí)， 占據(jù)光伏組件市場(chǎng)份額近 70%的多晶硅領(lǐng)域的放量促使金剛線需求爆發(fā)式增長(zhǎng)。

金剛線市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算模型假設(shè)

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    根據(jù)以上假設(shè)計(jì)算模型結(jié)果為金剛線國內(nèi)市場(chǎng)需求 3348 萬千米，市場(chǎng)空間約為 83.9億元，而市場(chǎng)總供給目前僅約 1900 萬千米。 金剛石線市場(chǎng)目前面臨嚴(yán)重的供不應(yīng)求。主流廠商擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃預(yù)計(jì)從 2017 年年末開始投產(chǎn)，于 2018 年方可放量，此前的時(shí)間由于供需缺口巨大預(yù)計(jì)金剛石線價(jià)格將會(huì)上行。

金剛線市場(chǎng)規(guī)模模型計(jì)算結(jié)果

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2017-2019 金剛石線市場(chǎng)供需示意圖（萬 km）

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    隨著供給缺口的不斷縮小、 光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)帶來的降本壓力以及“領(lǐng)跑者”計(jì)劃的技術(shù)推動(dòng)力， 預(yù)計(jì)金剛石線行業(yè)未來也將轉(zhuǎn)向質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)， 掌握先進(jìn)制造技術(shù)的金剛線企業(yè)將獲取較高盈利水平。 2016 年，我國硅片切片機(jī)所使用的金剛石線以 80 微米和 70 微米為主，2017 年，部分單晶用戶已經(jīng)開始批量使用 60 微米的電鍍金剛石線。通過鋼線端的預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì) 2018 年下半年 50 微米電鍍金剛石線將得到批量供應(yīng)，細(xì)線化趨勢(shì)明顯。硅片端的進(jìn)步對(duì)金剛石線的質(zhì)量性能提出越來越高的要求， 高密度、高耐磨、高圓度同樣是未來金剛石線的發(fā)展趨勢(shì)。 與此同時(shí)，多晶硅中金剛石線切割的應(yīng)用普及化決定了對(duì)用線約束更為苛刻，產(chǎn)品需要能夠應(yīng)對(duì)多晶結(jié)構(gòu)中的硬質(zhì)點(diǎn)。另外，金剛石切線中的重要隱患在于斷線帶來的外觀破壞（主要是色差），這就要求金剛石線朝低斷線率方向發(fā)展。隨著各大企業(yè)募投擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目的落實(shí)，未來市場(chǎng)上金剛石線供給量將大大增加，而產(chǎn)品性能過硬的企業(yè)將能夠真正適應(yīng)硅片端的更新?lián)Q代，提升盈利水平，產(chǎn)品質(zhì)量有缺陷的企業(yè)將面臨被淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。

    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《2018-2024年中國硅用金剛石切割線市場(chǎng)專項(xiàng)調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》