更新于:2018-08-10

在太阳能切割领域,主流太阳能硅片采用砂浆线切割和金刚石线切割两种,金刚石线切割技术因为其高效、环保、优质的特性,已经逐渐成为了砂浆线切割的替代技术。

传统砂浆切割设备在2010年快速发展,由于砂浆中使用的主要原料聚乙二醇(PEG)其COD值较高,对于水体环境影响较大,环保政策逐步严苛。

金刚石线切割利用金刚石线高速单向或往复循环运动的方式,使金刚石线与被切割物件间形成相对的磨削运动,从而实现硅片切割的目的。

图:金刚石线切割与传统砂浆切割原理差异
表:金刚线切割与砂浆切割技术对比
表:8寸单晶硅片金刚石线切割与砂浆切割成本对比

伴随电池技术的进步,硅片薄片化是未来必然的发展趋势,通过薄片化可以降低硅片硅耗,提高硅片产量,进而降低硅片切割的硅成本。金刚线切片技术在单晶加工领域获得了巨大的推广。

图:硅晶片切割工艺应用发展预估走势图

以生产工艺划分,金刚线可以分为电镀金刚线和树脂金刚线。金刚石切割线是通过一定的方法,将金刚石镀覆在钢线上制成,通过金刚石切割机,金刚石切割线可以与物件间形成相对的磨削运动,从而实现切割的目的。

金刚石线是用复合电镀的方法将高硬,高耐磨性的金刚石微粉固结在钢丝基体上,而制成固结磨料金刚石锯线。在切割过程中90%的抗拉强度来自钢丝线,因此钢丝线对金刚石线至关重要。

在自由磨料线锯切割过程中,研磨液由喷嘴直接喷到钢丝线与硅晶体上,由线网的钢丝线带动游离磨料对硅晶体进行切割。与游离磨料不同,金刚石线将金刚石微分固结到钢丝线上,钢丝线往复移动对硅晶体进行切割。

图:金刚石线构成轴剖面图

传统砂浆的利用钢丝的快速运动将含磨料的液体带入到工件切缝中,产生切削作用。在切割过程中,碳化硅被冲刷下来,唯有持续进行滚动磨削,而减少切割效率。碳化硅的硬度 9.5(莫氏),而金刚石硬度在 10(莫氏)。金钢线切割线速度基本在 15m/s,正常切割的砂浆线速度基本在 9-11.5m/s。而若金钢线再做突破的话,就应该是要更硬,同时兼有更好的自锐性(多晶金刚石),更稳定的固结方式,更快的线速度。

金刚石切割线相比传统工艺有三大优势:

1)金刚石线切割漏损少,寿命长,切割速度快,切割效率高,提升产能;

2)品质受控,单片成本低,金刚线切割造成的损伤层小于砂浆线切割,有利于切割更薄的硅片;

3)环保,金刚线使用水基磨削液(主要是水),有利于改善作业环境,同时简化洗净等后道加工程序。

随着金刚线切割技术的发展及单多晶竞争的日益激烈,预计2019年前多晶硅片将全部由砂浆线切割转变为金刚线切割。不过由于金刚线切割多晶硅片的损伤层浅、线痕明显等问题,常规砂浆线的酸制绒难以在其表面刻蚀出有效的减反射绒面。目前,针对金刚线多晶硅片制绒的难题,主要解决办法包括:金刚线直接添加剂法、干法黑硅(RIE)及湿法黑硅(MCCE)等,由于RIE和MCCE成本及工艺等原因,目前大多数企业以金刚线直接添加剂法制备金刚线切割多晶硅片的减反射绒面,当然由于添加剂法制备的电池转换效率低等因素,决定其只是金刚线切割多晶硅片全面推广的一个过渡阶段。

— 金刚线添加剂制绒原理 —

金刚线切割多晶硅片利用二维切割方法,通过电镀或树脂固定的方法将金刚石颗粒镶嵌在不锈钢丝上,直接利用其高速运转对硅片进行磨削切割,具有切割效率高、环保、适合于薄片切割及硅料利用率高等优点,但表面损伤层浅且有较多粗线痕;砂浆线切割多晶硅片利用三维切割方法,采用不锈钢丝将SiC微粉及聚乙二醇等带入切割区进行磨削切割的方法,具有表面损伤层较深且基本无线痕优势,但产量低、硅料损耗大、环境污染大等。由于金刚线多晶硅片与砂浆线硅片损伤层等差异较大,因此利用砂浆线酸制绒的方法对金刚线多晶硅片进行制绒时反射率达到28%左右,平均Eta比常规砂浆线低0.2%左右,主要是由于其制绒后反射率过高,从而导致Isc下降。

目前,许多添加剂厂家都开发出金刚线切割多晶硅片用添加剂,可以直接用砂浆线多晶硅片的酸制绒机台,制绒后反射率比砂浆线高2%左右,转换效率约比砂浆线低0.05%,成本低且与产线100%兼容。一般来说,按照金刚线添加剂厂家建议的HF/HNO3/DI初配,没有加入添加剂时减重较高,反应较剧烈,气泡较大较少,反射率高,绒面会较大较浅;加入添加剂后减重会明显降低,反应变慢,但气泡较小较多,反射率变低,表面整体变暗,绒面普遍较小较深,这是因为:金刚线添加剂会降低制绒药液的表面张力,有利于气泡、反应的含硅络合物等形成的"掩膜"脱离硅片表面,尤其是对硅片底部的作用效果较为显著,因此在金刚线添加剂作用下促进绒面纵向发展,这样制绒时纵向反应速度与横向反应速度差异比无金刚线添加剂时小很多,从而有利于硅片的绒面变小变深,达到降低反射率的目的。由此表明:金刚线添加剂首先是抑制制绒反应的进行,使得整体反应速度变慢,同时通过控制绒面宽度和深度降低反射率,达到陷光效果。下图即为有无金刚线添加剂条件下3D绒面照片,对比可发现:有金刚线添加剂时绒面明显更小,出绒率更多,这是由于添加剂相对促进硅片纵向反应的结果。

— 金刚线直接添加剂法所需HF/HNO3理想配比的实现方法 —

目前各厂家金刚线添加剂直接制绒法的初配比例差异较大,一方面是由于市场上金刚添加剂的种类繁多,添加剂配方差异较大;另一方面是因为多数添加剂及电池厂家都仅在常规砂浆线多晶硅片初配的基础上进行适当调整,并没有调试出一个很好的初配比例,这样会造成制绒后的反射率难以达到添加剂所能达到的最低值,不利于提高电池的转换效率,同时会造成大量HF和HNO3的浪费。

根据金刚线添加剂特性及原理,我认为任何一款金刚线添加剂都只是相对的降低制绒反射率,因此都有其所能达到的最低反射率。如果金刚线添加剂的用量偏少而HF/HNO3用量过多,不仅会造成化学品的浪费,而且很难达到降低金刚线多晶硅片制绒反射率的目的。尤其是HNO3对反射率较为敏感,HNO3稍多就会造成表面发白,反射率迅速增加,HF过多会造成黑绒及整体反应加速等现象。如果添加剂用量偏多,不仅造成其浪费,还不利于提高电池转换效率(金刚线添加剂含有有机物等),同时也难以界定HF/HNO3用量是否达到合适配比,不利于获得更低的制绒反射率。因此,我认为金刚线添加剂制绒初配时首先需要考虑合适的金刚线添加剂的用量,然后通过工艺调整得到最佳的HF/HNO3/DI配比,这样才能得到最低的反射率,提高金刚线多晶电池的Isc和Eta。

那么,怎么通过调试获得最佳的工艺配比呢?通过金刚线添加剂实验发现:在适当的初配比例下,可通过逐步的工艺调整得到理想药液配比(包括添加剂量,HF、HNO3及DI用量,甚至带速、温度等、循环流量等)。工艺调试过程中遵循单一变量的原则,并重点监控绒面、反射率(表面敏感程度)、减重及外观黑丝状况等参数,通过每次工艺调整后各监控参数的变化分析药液中各化学品量状态(过量还是少量),尤其注意一些突变性的变化,这有助于快速帮助我们把握某些化学品的量是否适宜。配合对金刚线添加剂原理的理解及各种化学品的作用,可建立一个金刚线多晶硅片制绒反应的模型,通过对工艺调试过程中各监控参数变化进行逻辑推理,可得到理想的金刚线添加剂药液配比。针对不同用量的金刚线添加剂,可调试出不同的相适宜的HF/HNO3/DI配比,同时此方法亦可调试出最佳的HF/HNO3自动补加比例。

金刚线的切割效率能够较游离碳化硅切割提高分为以下几个方面,

固结方式,也就是带来金刚石参与磨削的切割更多,同时也减少了磨料之间的相互磨损现象。

金刚石硬度高,金钢石的耐磨损强,都将大大延长金钢线的使用寿命。

切割线速度高,金刚石与硅片接触面积增大,金刚石线又将能承受高线速度带来的其他不良,从而发挥高切割速度的优势。

传统砂浆的利用钢丝的快速运动将含磨料的液体带入到工件切缝中,产生切削作用。在切割过程中,碳化硅被冲刷下来,唯有持续进行滚动磨削,而减少切割效率。碳化硅的硬度9.5(莫氏),而金刚石硬度在10(莫氏)。金刚线切割线速度基本在15m/s,我们正常切割的砂浆线速度基本在9-11.5m/s。而若金刚线再做突破的话,就应该是要更硬,同时兼有更好的自锐性(多晶金刚石),更稳定的固结方式,更快的线速度。

切割效率高:首先第一个切割效率高降低了设备厂房及一切折旧、单片人工加工成本。

单片成本低:金刚线替代了传统砂浆的切割的碳化硅、悬浮液、钢线,对比三项来说,、根据砂浆使用结构线加线回收砂浆系统的单片控制在0.65元算比较前沿的,但不是每一家都可以达到这个程度,金刚线的电镀线切割基本持平,树脂金刚线还可以下潜1毛钱。

品质受控:

1、从品质管控来说,砂线液是是必须分三家供应商,如果在加上二级三级供应商的话,三项辅材需要设置要达到6-12家,相对金钢线将砂、线、综合了,供应商的减少也减少辅料波动性,只需管控一家即可。

2、切割过程中的断线,是影响良品率的一大杀手。金刚线的母线采购单价是高于普通直拉刚线几倍的价格,对于直拉刚线的品质要求也要更高,需要经过多次上砂和清洗和修磨工艺。

3、金刚线的制造过程,需要经过多道金刚线拉力机的测试,并设立三道品质检验,分别从母线检测、一次成品检测、二次成品检测、需对每卷线都会有一份相应可追溯性检测报告,对表面镀层上砂颗粒数量、破断拉力、突出量等一系列数据进行检测。

4、金刚线品质的性能,另外还需要是大量建立实际切割数据基础上,在提供给客户应用之前,现具有规模的金刚线厂家都会添加1台或者多台金刚线多线切割。建议一个具有可示范性、可复制的前沿技术推广应用的生产测试部门,对每批次刚线进行切割和前沿技术的摸索,经过了品质检验和实际生产的测试双向检测。

5、金刚线的生产是完全建立数据跟踪系统,对于每卷线数据做到具有可追溯性,这也将品质把控更提高了一步。

环保:

环保处理费用在现中国的时代,工厂对于环保的认知还是太低了,砂浆的cod达到几十万,而金刚线切割液经过纯水稀释加切割液cod在200-1000,对于污水的处理也将大大提升。

硅耗降低:

潜在利于硅粉的回收再利用,回炉再利用,现在还在探索阶段。

由于国内主流太阳能硅晶片市场为多晶硅片(约占硅片的80%,多晶硅片主要使用砂浆切割.), 目前金刚石线切割多晶硅片的主要是制绒问题。

金刚石线切割多晶硅片在制绒方面存在不足,传统槽式制绒工艺的腐蚀放热,导致表面反射率远远大于砂浆切割方式的硅片,如何控制发热问题,是金刚石线切割硅片制绒的关键,目前主要有两种解决方案:

第一使用链式制绒,并调整溶液以控制反应速度。

第二引入多晶添加剂来改善多晶硅腐蚀后硅片表面形貌,以降低腐蚀量并实现硅片表面腐蚀结构均匀致密。

单晶行业率先推广了金刚线切割。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,其他单晶硅大型厂商如日本东洋、中环股份、卡姆丹克、台湾友达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需求的新纪元。

(一)金刚线在单晶产业应用中的现状及未来趋势:

1、现状:目前,单晶硅片行业已普遍采用金刚石线切单晶硅;

2、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;

3、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,最终单晶硅厂商在克服各种技术障碍后,全面转向电镀金刚线切割工艺;

4、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;

5、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)。

(二)金刚线在单晶产业应用中的优势

1、线耗低、时间快

单晶硅片应用金刚切效果更好,成本下降更显著。因为多晶铸锭的生产过程使得其内部晶格序列不完全一致,内部晶体的硬质点导致线材的消耗量增加;而单晶“准方锭”由于内部晶体序列整齐排列,切割起来更加容易。

多晶硅片是2017年才刚开始普及金刚线切割,又主要使用的是改造机,所以在切割数据上落后很多,但相对于单晶硅片,未来优化的空间更大。根据相关机构调研和先进金刚线厂家的数据,未来多晶硅片单张硅片线耗可降低至1.2米。但是即便如此,和单晶硅片的数据还是有一定差距,这种差距是从单晶棒/多晶锭他们生产出炉那时起就决定了的。

数据表明,由于多晶小方锭内部晶格序列不一致,即便是未来优化到非常理想的状态,多晶片切割的线材消耗量和时间消耗量都要落后于单晶硅片。在预设金刚线价格为0.1元/米的情况下,2018年单晶硅片单张切片成本可以做到0.35元/张,而多晶硅片明年的切片成本理想状态下也只能做到0.55元/张的水平。

2、出片量的提升使单张单晶硅片长晶成本下降显著

单多晶切片环节成本相差比例很大,但是放在整个一张硅片的成本中看,切片成本所占比例并不大。更多的成本来自于硅成本,所以金刚线切割革命的另一个重要意义在于:出片量的提升摊低了拉晶成本。

金刚线切割应用于单晶与多晶都会带来出片量的提升进而摊低单张硅片的长晶成本,但是由于单晶长晶环节成本更高,出片量提升可以摊销更多成本。

数据表明,金刚切出片量的提升使得单晶硅片长晶环节摊销成本降低0.41元,而对于多晶硅片摊销成本只降低了0.11元。出片量的提升对于单晶硅片的降本更为显著。

目前金刚线在多晶切割中的技术瓶颈已基本解决,生产正快速转换为金刚线切割。

(一)金刚线在多晶产业应用中的现状及未来趋势:

1、历史:金刚石线切割多晶硅片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。

2、现状:金刚线+黑硅的组合技术能基本解决这一问题;

3、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

(二)黑硅制绒技术

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。黑硅电池,核心是通过刻蚀技术,一方面在常规硅片表面制绒的基础上形成纳米级的小绒面,从而加大陷光的效果降低反射率,增加对光的吸收;另一方面,通过二次刻蚀来降低表面复合,从而将常规电池的转换效率绝对值提高。

酸制绒后多晶硅片
黑硅制绒后多晶硅片
黑硅制绒特点:

硅片选择性不强;更低的表面反射率;电池组件产品外观优秀;电池表面钝化技术难度增加;需考虑组件CTM损失匹配。

黑硅制绒实现方式:

反应离子刻蚀法(RIE);金融辅助化学腐蚀法(MACE);图形掩膜化学腐蚀法;激光法。

1、干法RIE黑硅

干法黑硅反应示意图

干法黑硅实现模式有三种:

(1)RIE模式:物理轰击>化学反应,行程类金字塔形貌;

(2)ICP模式:化学反应>物理轰击,行程类似倒金字塔形貌;

(3)纯化学反应,无需去损伤工艺。

2、湿法MACE黑硅

工艺流程:SDE(表面去损伤刻蚀)——HF/H202/AgNO3(金属多孔层形成)——HF/HNO3/H2O(酸溶液刻蚀)——Surface etching(扩孔)——HF/HCI,SC-2(金属清洗去除)。

目前影响湿法工艺量产的主要因素在于金属离子的去除,制绒工艺的稳定性及重复性。

(三)金刚线切割多晶硅片制绒添加剂原理

添加剂的主要成分:硅基表面活性剂、有机消泡剂等。

(四)不同金刚线切割多晶硅片制绒技术路线对比

1、技术性能对比

添加剂方案效率损失约0.1%;湿法黑硅效率增益约0.25%~0.4%;RIE效率增益约0.5%~0.7%。

2、制绒方案QE曲线分析对比

湿法黑硅因其较小的绒面,在短波段的EQE最佳;干法黑硅在长波和短波均有一定提升;直接制绒与常规砂浆切割多晶常规酸制绒类似,长波反射率高于常规砂浆酸制绒片。

3、电池外观对比

添加剂方案电池外观整体均匀,略有发亮,表面一致;RIE外观发黑,均匀一致,表现最佳;MACE电池外观略有晶花,组件封装后不明显。

4、三种方案产业化应用对比

5、组件性能对比

*电池面积以156.75这算,数据为实际投产数据

6、组件外观对比

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%)。

总的来看,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极其突出的贡献。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。

根据2017年底的单多晶硅片产能及2018年主要硅片企业的扩产计划,预计2018年金刚线需求为5000-6000万公里/年。

2017年全球光伏新增装机容量102GW,同比增长37%。国内新增规模53GW,同比增加53.6%,占全球新增装机量的52%。

国内硅片产量约为188亿片,折合产量为87.6GW,同比增加39%,约占全球硅片产量83%,其中单晶硅片产量为60亿片。

硅片是金刚线的直接下游,按照每瓦太阳能光伏硅片切割需要耗用金刚石线约0.5-0.6米测算,2017年耗线量约为4380-5260万公里,月需求在365-438万公里。

— 前期需求爆发因素 —

从金刚线下游应用来看,95%以上为硅片与蓝宝石切割。全球金刚线行业需求将在多重因素叠加下爆发,

1、单晶硅:单晶硅金刚线切割率已经接近100%,未来对金刚线需求的提升主要体现在单晶硅光伏装机量的提升上,我们预计其至 2020 年将达到 40%,中性情境下测算到 2020 年单晶硅金刚线需求将达 207 亿米,2017-2020 年 CAGR为 35.33%;

2、多晶硅:黑硅+金刚线+PERC 技术将推动金刚线在多晶硅中应用普及,我们预计多晶硅金刚线切割渗透率将从2016 年接近 0%提升至 2020 年 50%以上,中性情境下测算 2020年需求将达 335 亿米,2017-2020 年 CAGR 为 64.25%;

3、蓝宝石:LED 衬底领域蓝宝石切割需求每年稳步增长,消费电子领域蓝宝石切割将逐步提升,整体需求 2020 年将达 14.7 亿米。合计需求,预计到 2020 年金刚线全球总需求将达到 567 亿米,2017-2020 年 GAGR 为 48.53%。

(全球金刚线需求2020年将达567亿米)
数据来源:方正证券研究所
— 供给缺口呈缩小态势,金刚石线未来转向质量竞争 —

预计2018年金刚石线市场供不应求的局面将大致转换为供需平衡。以晶硅组件全行业产能90GW、蓝宝石行业需求增长率30%测算,2018年金刚线市场需求约为3078万千米。而2017年至2018年间假设所有金刚石线各主要生产公司募投项目均能如期陆续建成投产且得到下游客户认可放量的情况下,以电镀金刚石线各主要厂商扩产计划预计,2018年总产能乐观预计可达3058万千米,在乐观情况下,供给缺口将得到修复。

近几年金刚线线径以每年5-10μm的速度持续减小,目前主流金刚线线径已经降至70μm,金刚线细线化趋势明显,已达到树脂金刚线最小线径的瓶颈,树脂金刚线未来将由于无法达到生产要求而被淘汰,因此目前主流厂商扩产计划均为电镀金刚线。

此后,晶硅切片行业因效率提升可能面临产能过剩的局面。2018年预计多晶硅全行业将采用改造原有机器及购入专机两种方式完成金刚石线切割设备替换,并在改造机折旧年限到期后全行业替换为金刚石切割专机。由于金刚石线切割带来实际产能提升超70%,加上黑硅及PERC等技术亦带来产能提升,估计晶硅切片全行业产能将达到约160GW。但是考虑到未来市场终端合理产能需求约为80GW至100GW,因此,行业中部分产能可能转移到陶瓷、特种玻璃切割等领域或面临淘汰。

光伏“领跑者”计划助力光伏产业技术升级,电池硅片性能要求不断提高,同时硅片行业产能过剩、竞争更为激烈,硅片切片行业转入质量竞争。2015年,2018免费彩金领取牵头,推动实行“领跑者计划”以促进进光伏技术产品应用和产业升级,首批1GW大同示范基地运行效果良好,第二批项目将在9月30日前陆续并网,第三批项目2017年底有望推出。领跑者计划在技术进步和降低电价方面发挥了重要作用,目前市场上的主流组件功率由60片的255W升至275W,增长速度大大高于5W/年的常规进程。2018免费彩金领取每年实行光伏扶持专项计划,“领跑者”计划将通过建设先进技术光伏发电示范基地、新技术应用示范工程等方式实施。同时,未来在政府财政支持和采购中,也将优先使用“领跑者”企业所开发的技术及生产的产品。“领跑者”对于使用的供应商都有较高要求,如使用的光伏组件功率需要达到一定标准,单晶电池组件至少达到295W,多晶电池组件至少达到280W等等。电池硅片性能要求的提高必将带动金刚石线的更新换代。

随着供给缺口的不断缩小、光伏发电平价上网带来的降本压力以及“领跑者”计划的技术推动力,预计金刚石线行业未来也将转向质量竞争,掌握先进制造技术的金刚线企业将获取较高盈利水平。2016年,我国硅片切片机所使用的金刚石线以80微米和70微米为主,2017年,部分单晶用户已经开始批量使用60微米的电镀金刚石线。通过钢线端的预测,预计2018年下半年50微米电镀金刚石线将得到批量供应,细线化趋势明显。硅片端的进步对金刚石线的质量性能提出越来越高的要求,高密度、高耐磨、高圆度同样是未来金刚石线的发展趋势。与此同时,多晶硅中金刚石线切割的应用普及化决定了对用线更为苛刻的约束,产品需要能够应对多晶结构中的硬质点。另外,金刚石切线中的重要隐患在于断线带来的外观破坏(主要是色差),这就要求金刚石线朝低断线率方向发展。随着各大企业募投扩产项目的落实,未来市场上金刚石线供给量将大大增加,而产品性能过硬的企业将能够真正适应硅片端的更新换代,提升盈利水平,产品质量有缺陷的企业将面临被淘汰的风险。

市场竞争加剧下的企业格局

尽管相较于三四年前,国内金刚线价格已经一降再降,但对于仍有较高的业务毛利率的金刚线企业而言,这远没走到终点。

今年一季度,国内金刚线已经由去年的“一线难求”转变为“供过于求”,并且金刚线价格已经不再坚挺。去年金刚石线锯的火爆行情,引发各竞争对手的竞相扩产,以及更多的市场参与者进入,前期供不应求的市场供需格局已转变,产品价格及毛利率存在下降风险。

争相扩产,是国内金刚线企业竞争激烈的重要体现,以产能数据为参考,国内金刚线竞争格局可用“一超多强”来形容。

杨凌美畅凭借其巨大的产能和市占率数据,在金刚线市场一骑绝尘,并且保持了凶猛的产能扩张节奏。截至今年一季度,杨凌美畅金刚线年产能为180亿米。据悉,该企业还计划今年6月份建成投产“美畅科技”二期扩产项目,届时杨凌美畅的总产能将达到惊人的240亿米。

杨凌美畅之后,就是金刚线“三剑客”。随着三超新材、岱勒新材、东尼电子三家企业IPO顺利完成,各募投项目如期进行。根据测算,三家企业2017年底已投运的产能数据分别为14.7亿米、20.6亿米、26亿米。

东尼电子是“三剑客”中产能扩张步伐最为激进的一家。该公司在近期接受机构投资者调研时表示,一季度其根据金刚线市场供求情况有相应扩产。根据相关数据预测,截至今年底,东尼电子的产能或达到80亿米。

岱勒新材于今年3月份公布发行可转换公司债券预案,拟募集2.1亿元投资于年产60亿米金刚石线产业化项目。该项目建设期为1.5年,届时岱勒新材总产能将超过80亿米,可与东尼电子持平。三超新材则在2017年年报中披露,“2018年公司将继续稳步、持续扩充金刚线产能,力争租赁厂房扩产项目尽快全面达产,二期厂房基建按计划交付使用,并根据市场情况稳步、持续推进二期厂房扩产项目建设。”据此估计,三超新材2018年产能有望达到30亿米。

此外,易成新能利用自有资金加快实施60亿米电镀金刚线和20亿米超细金刚线项目;恒星科技使用募投资金于2017年3月立项“年产60亿米超精细金刚线项目”;天原集团今年1月份对外宣布通过子公司天蓝化工出资0.40亿元,与多方合作设立新公司,投资建设金刚线项目;新三板企业高测股份则通过发行股份的方式募资0.70亿元,用于年产6.6亿米金刚线生产项目。

根据各企业的公开资料初步测算,包括杨凌美畅、岱勒新材、三超新材等10多家国内主要金刚线生产企业2016年的总产能仅75亿米左右,而2018年,这个数据将一跃攀升至约400亿米产能,增长超过4倍。

随着国产金刚线的崛起以及下游光伏行业平价上网周期渐近,下游龙头企业甚至出现了争夺优质金刚线供应商的情况。

岱勒新材近些年的主要客户信息显示,隆基股份及其关联公司于2014年至2016年不断加大对岱勒新材金刚线产品的采购,并成为其2016年第一大客户。这期间,协鑫集团旗下企业江苏协鑫硅材料也有采购,但采购金额与隆基股份呈此消彼长的关系。

不过,协鑫集团旗下另一家企业苏州协鑫光伏科技及其关联公司取代隆基股份及其关联公司成为岱勒新材2017年的第一大客户。报告期内,岱勒新材从苏州协鑫光伏科技获得的销售收入为0.74亿元,占年度销售总额比例为17.09%。且年报进一步显示,隆基股份及其关联公司已经从岱勒新材前五大客户群中消失。

岱勒新材今年3月份披露的一份年度销售框架协议显示,苏州协鑫光伏科技已经将其扶上其重要的金刚线供应商之位。根据销售框架协议,苏州协鑫光伏将于2018年3月1日至2019年2月28日期间,向岱勒新材采购合同价格约为5.50亿元的电镀金刚线。这一金额已经超过岱勒新材2017年全年度的营业收入。

协鑫集团旗下企业疑似也在加大对东尼电子金刚线产品的采购力度。在招股说明书中,东尼电子表示其已积累了包括隆基股份、晶龙集团等在内的优质客户。而在该公司2017年年报中,东尼电子披露其与保利协鑫能源、晶龙集团建立合作关系,隆基股份只字未提。

对于金刚线企业而言,多晶硅企业是其今年重点关注的客户拓展方向。光伏业协会的数据显示,2017年金刚线在单晶硅的渗透率已达到100%,这意味着新客户的拓展空间几乎为零,其金刚线需求的增长只能依赖于单晶硅片在硅片市场中市占率的提升。而金刚线去年在多晶硅的渗透率仅为35%,这便成为金刚线需求的一大增长力。

2017年,众多企业对切割硅片生产线的升级改造,每米成本只有0.07元的金刚线的含税售价高达0.18元每米,毛利率接近50%,高毛利的诱使下各家企业疯狂扩产,据悉目前金刚线还在提升普及阶段,预计2018年一季度,企业对金刚线的需求会达到一个峰值。

(数据来源:治雨)

中国金刚线迎来了“大爆炸”的时代,这也引起了越来越多的资本关注,多个行业“头马”都在疯狂扩建产能,未来企业间生死之战不可避免。先来盘点一下中国11家主流大型金刚线企业的现状及未来走势。

1、岱勒新材

岱勒新材成立于2009年4月,坐落于湖南长沙,是一家专业从事金刚线的研发、生产和销售的高新技术企业,是国内第一家掌握金刚石线研发、生产技术并大规模投入生产的企业,也是国内领先的金刚石线制造商。公司于2017年9月成功登陆A股。

截至2017年上半年,岱勒新材金刚线产能为86.2万千米,产能利用率101.15%。为了打破产能瓶颈,岱勒新材还投资了2.8亿元正在建设“年产120万千米金刚石线项目”,该项目建成后,其年产能将达到200万千米。

据公司披露的业绩预报,预计2017年全年实现归属上市公司股东的净利润1.08亿元-1.15亿元,同比增长174.81%-192.11%,若是上述新建项目顺利投产,其业绩仍有巨大的提升空间。

2、杨凌美畅

杨凌美畅成立于2015年7月7日,生于陕西省杨凌。公司是一家主要从事金刚石线锯研发、生产和销售的新材料企业,主要产品为电镀金刚线。目前已成为全球最主要的金刚线供应商,占据全球超过50%的市场份额。

据杨凌美畅官网报道:杨凌美畅新材料一期于2016年1月投产,当年实现年产120万公里电镀金刚线;2017年1月,二期投产,计划2017年底将完成1200万公里产能布局;2017年9月,杨凌美畅又计划建设113条产线规模,预计在2018年3月完成,这将全面导入采用新技术的高效金刚线,全部产能均用于新的技术产品。“预计将实现年产600万公里产值。这个项目一旦完工,杨凌美畅预计电镀金刚线产能将达到1800万公里。

从投资布局上来说,杨凌美畅扩张最为凶猛。未来业绩值得期待。

3、三超新材

三超新材成立于1999年,生于江苏南京,公司主营业务是金刚石工具的研发、生产和销售,主要产品为电镀金刚线和金刚石砂轮,2014年10月,三超新材的电镀金刚线产品被国家科学技术部、环境保护部、商务部和国家质量监督总局认定为国家重点新产品。公司于2017年4月登陆A股。

2018年1月18日,三超新材发布业绩预告称,2017年盈利约7773万元—8911万元,同比增长了105%-135%。截至2016年末,公司电镀金刚线产能为46万千米,产能利用率为112.24%。“公司未来3年的主要产能扩张计划是实施‘年产100万千米金刚石线锯建设项目’。”由此可见,其未来业绩同样具有较大的上升空间。

4、易成新能

易成新能位于河南开封的易成新能,于2010年4月登陆A股。公司为太阳能光伏行业重要的功能性材料供应商,易成新能在晶硅片切割刃料行业合计市场占有率曾达到40%以上,为国内光伏晶硅切割材料的龙头供应商之一。不过,金刚线切割技术替代传统砂浆切割技术,导致易成新能晶硅片切割刃料业务出现严重下滑。2017年前三季度易成新能亏损3.03亿元,同比下滑9090.74%。

为应对颠覆危机,易成新能加快建设年产600万千米电镀金刚线项目。财报显示,截至2017年6月末,易成新能预计投资6.6亿元的电镀金刚线项目工程进度为33.84%;2017年12月12日,易成新能又公告称,拟投资2.26亿元建设年产200万千米超精细金刚线项目,项目建设期预计6个月。

5、高测股份

高测股份成立于2006年10月,生于山东青岛,为新三板挂牌公司。公司主营业务为切割装备、切割耗材、轮胎成品测试装备的研发、生产、销售及配套服务,客户群体主要为单、多晶硅棒生产商、轮胎生产商等。

2017年1月4日,高测股份与长治市郊区人民政府签订合作协议,协议约定高测股份在长治市郊区投建“新型金刚线研发及产业化项目”,该项目主要为“年产金刚线1000万km”,总投资约为5亿元,项目建设周期为:2017年2月-2020年12月。

6、恒星科技

恒星科技成立于1995年,生于河南郑州,2007年4月就已经登陆A股,是金属制品领域的专业制造商,原产品主要应用于电力电缆、邮电通讯、汽车轮胎等领域。2017年前三季度实现营业收入、归属上市公司股东的净利润21.65亿元和1亿元,分别同比增长50.22%、21.88%。

如今其也嗅到了新能源领域释放的巨大商机。根据公司最新的战略发展规划,其开始布局新能源业务。据了解,恒星科技也在投建年产600万千米超精细金刚线,该项目投资总额为9.52亿元,项目建设期预计为2年。截至2017年6月末,投资进度为2.14%。

7、瑞翌新材

瑞翌新材成立于2011年10月,生于浙江嘉兴市,公司是一家以自主研发为主的科技创新型企业,主要产品为树脂金刚线。2016年公司实现营业收入、归属母公司股东的净利润0.96亿元和0.44亿元,分别同比增长了75.81%和97.36%。

截至2017年9月末,瑞翌新材树脂金刚线产能为135万km。其还计划投资2.3亿元建设“年产650万千米超细树脂金刚线项目”,该项目建设期为36个月。

8、盛利维尔

盛利维尔位于江苏常州,成立于2010年11月3日,主要生产和销售新型高硬度复合耐磨切割钢丝、高强度金刚线、钢帘线等金属材料,产品广泛应用于太阳能硅片切割、子午线轮胎等。原在新三板挂牌,现正在冲击IPO。2007年上半年营业收入、归属母公司股东净利润分别为3.23亿元和0.22亿元,分别同比下滑了18.85%、51.86%。

截至2017年三月末,其金刚线产能为259万千米,计划投资2.47亿元建设“年产260万千米金刚线扩建项目”,预计用时18个月,该项目若能顺利实施,或能力挽盛利维尔业绩颓势。

9、东尼电子

东尼电子成立于2008年1月,生于浙江湖州,于2017年登陆A股,公司专注于超微细合金线材及其他金属基复合材料的应用研发、生产与销售。2017年前三季度实现营业收入、归属上市公司股东的净利润4.18亿元和0.87亿元,分别同比增长89.84%、130.82%。

目前东尼电子金刚线加权平均产能为60万千米。同时,公司也计划投资5.12亿元建设“200万千米金刚线项目”,建设期为1.25年,按照东尼电子预计,项目达产后年销售收入为5.32亿元,年净利润为1.37亿元。

10、豫金刚石

豫金刚石成立于2004年,生于河南郑州,公司是国内技术和研发能力最完整、综合实力国内领先的人造金刚石生产企业,主要产品为人造金刚石,已成为国内人造金刚石的主要生产企业之一,销量位居全国第三。

2017年前三季度实现营业收入、归属上市公司股东净利润9.68亿元和1.74亿元,分别同比增长了25%、51.64%。据财报披露,其“年产60万km树脂金刚线项目”还在生产推广阶段。

11、江苏聚成

江苏聚成金刚石科技有限公司成立于2017年8月,生于江苏苏宿工业园区,是一家专注于金刚石制品研发、生产、销售的高科技企业,主要产品为光伏行业硅锭切割用金刚石线锯。公司团队有多年材料方面研发和制造经验。

公司金刚线2017年9月正式推出市场,目前月产能在45-50万公里左右,预计今年4月份月产能就能达到100万公里(总产能达到1000万公里),主要生产基地在宿迁,目前九江工厂正在启动中,很快就会投产。投资规模在2亿元左右。

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