观点小结

1 光伏装机快速增长是多晶硅需求提升的保障

【资料图】

（一）多晶硅分类

多晶硅按用途不同，可以分为太阳能级多晶硅和电子级多晶硅。太阳能级多晶硅应用于光伏产业，硅含量要求在6N-9N之间，电子级多晶硅应用于半导体行业，硅含量在9N要求以上，此外国标还对相关杂质做出相应的含量要求。

表1：太阳能级多晶硅技术指标

数据来源：《GB/T 25074-2017》；紫金天风期货

表2：电子级多晶硅技术指标

数据来源：《GB/T 12963-2014》；紫金天风期货

全球产出的多晶硅主要为太阳能级多晶硅，产量占比在90%以上。 根据CPIA数据，2020、2021年全球太阳能级块状硅产量分别为47.7、58.4万吨，占比分别为91%、91%，电子级多晶硅产量分别为3.5、3.7万吨，占比分别为7%、6%。

图1：2020年全球各类多晶硅产量占比

图2：2021年全球各类多晶硅产量占比

数据来源：CPIA；紫金天风期货

在全球光伏产业链主要环节中，中国均已实现主导。 据IEA 2021年的数据，中国多晶硅、硅片、电池片、组件的产能分别站占到全球的79%、97%、85%和75%， 可以说我国多晶硅产能、产量的整体扩张与全球光伏产业的发展直接相关。

（二）全球能源转型目标支撑光伏装机需求

光伏在全球能源转型过程中占据重要地位。全球净零目标下， IEA预计到2050年太阳能将成为最大的能源来源，占能源供应总量的五分之一，光伏累计装机量将是2020年的20倍， 风能和太阳能光伏发电合计占近70%，其中 到2027年，太阳能发电有望超过燃煤发电。 中国在碳达峰、碳中和的远景下，计划至2030年实现风电、太阳能发电总装机容量12亿千瓦以上。长期来看，全球能源转型目标支撑光伏装机需求，而光伏装机的快速增长是多晶硅需求提升的保障。

图3：全球各能源累计发电量占比（%）

图4：全球各能源累计装机量（GW）

数据来源：IEA；紫金天风期货

（三）当前硅料价格在产能过剩预期下持续回落

2020年至今，多晶硅料价格经历了较大波动。2020-2021年，全球多国确定能源转型目标，可再生能源需求大增，带动多晶硅料及光伏产业链其他主要环节的价格共同走高；2022年俄乌冲突推涨能源价格，光伏装机需求短期内爆发， 但由于产业链各环节的产能扩张周期差异不同，其中扩张周期最长的多晶硅料在供需错配的冲击下价格一度被推涨至30万元/吨的高位。

2022年四季度起，随着硅料原有产能的满产以及新产能的落地，硅料供应过剩预期逐渐增强，价格短期大幅下跌53%-62%；2023年春节前后硅料厂家惜售提价、下游拉棒环节稼动率提升，硅料价格再度回升； 当前来看，由于下游稼动率提升空间有限，而硅料再度累库，价格开始持续回落。 截至4月13日，硅料价格为18.85-19.65元/吨，较2月的最高点已下跌10.9%-21.4%。

为了解多晶硅料产量相对装机量而言的过剩程度，我们测算了终端光伏1GW装机量对硅料的消耗量，基于此判断2022-2025年光伏新增装机的硅料需求情况。

图5：多晶硅料价格走势图（元/千克）

数据来源：SMM；紫金天风期货

表3：光伏产业各环节扩产周期

数据来源：CPIA；紫金天风期货

图6：光伏产业链主要环节价格指数走势图

数据来源：Wind；紫金天风期货

2 1GW光伏装机的耗硅量测算

本文首先计算从硅料到硅片环节的质量损耗率，再依据1GW光伏装机对应的组件功率倒推硅片总质量，最后按照硅片总质量/（1-质量损耗率）计算得到1GW装机对多晶硅料的消耗量。

（一）从多晶硅到硅片的质量损耗率约34%-37%

多晶硅从拉棒到硅片，主要包括了截断、滚磨、切片、磨片等环节，期间存在一定质量损耗，因此需要计算硅料到硅片环节的损耗率。

我们首先以硅片单片质量乘上每公斤方棒出片数，得到每公斤方棒产出的硅片总质量，再根据每公斤方棒消耗的多晶硅料的质量，来计算从硅料到硅片环节的多晶硅料质量损耗率。其中，单片硅片质量=硅片面积*硅片厚度*硅密度，2022年生产每公斤方棒所消耗的多晶硅料1.06公斤。

由于硅片存在尺寸和厚度的差异，因此我们进一步计算了硅片在不同尺寸及厚度下的损耗率， 得到每公斤硅料切片的质量损耗率为34%-37%。

表4：从硅料到硅片环节的质量损耗率测算

注：1.每公斤方棒实际出片数量已考虑了硅片良率；2.尺寸、厚度、出片数等数据均采用2022年数据。

数据来源：CPIA；紫金天风期货

图7：M6硅片尺寸示例

图8：M10硅片尺寸示例

注：G12（210mm）硅片计算全方片面积。

数据来源：隆基绿能官网；紫金天风期货

（二）1GW光伏装机量消耗多晶硅料0.25-0.3万吨

1GW装机耗硅量计算方面：首先用硅片面积乘上电池片转换效率得到单片电池片功率；再以1GW光伏装机对应的组件总出货量，除以单片电池片功率得到电池片总数量和硅片总数量；最后通过硅片总数量*硅片单片质量/（1-质量损耗率）得到1GW装机对多晶硅料的消耗量。

计算得到在不同电池技术路线和硅片尺寸下，1GW光伏装机量消耗多晶硅料约0.25-0.3万吨。

表5：2022年1GW装机量的耗硅量测算

注：转换效率等采用2022年数据。

数据来源：CPIA；紫金天风期货

（三）硅片大尺寸、薄片化及电池技术路线迭代将影响耗硅量

由于硅片质量=硅片面积*硅片厚度*硅密度、电池片功率=硅片面积*电池片转换效率，因此硅片厚度、尺寸，以及电池转换效率的变动都将影响最终耗硅量。

根据本文的计算结果， 以单晶PERC182mm为基准，若采用不同规格的硅片，耗硅量存在0.4%-15.8%的差距。 其中单晶PERC166mm、210mm对应的耗硅量较PERC182mm高出1.5%、0.4%左右。而TOPCon、HJT、XBC对应的耗硅量较PREC182mm分别减少9.2%-9.5%、16%、13%。 按2022年各硅片尺寸、电池技术的市场占比计算单位装机量对应的耗硅量，得到单位装机量的平均耗硅量为2641吨。

考虑到硅片尺寸、厚度及电池技术路线未来将有快速迭代，我们进一步计算得到2023/2024/2025年单位装机平均耗硅量分别为2480/2398/2389吨，环比分别-6.1%/-3.31%/-0.35%。

图9：全球不同尺寸硅片市场占比

图10：全球不同电池技术路线市场占比

数据来源：Infolink；紫金天风期货

表6：2022-2030年各种电池技术平均转换效率变化趋势

注：均只记正面效率。

数据来源：CPIA；紫金天风期货

这与当前硅片大尺寸、薄片化，N型晶硅电池加速发展的大趋势下，单位光伏装机的耗硅量下降的预期一致。 此外，近年来电池转换效率快速提升、且还未达效率上限的钙钛矿电池也开始有小试线与中试线的建设，未来随着其产能的扩张，也将对多晶硅料的需求量产生一定扰动。

图11：随着大尺寸、薄片化、电池转换效率提升，单位装机耗硅量表现为下降趋势

数据来源：紫金天风期货

图12：各类型电池最佳转换效率迭代图

数据来源：NREL；紫金天风期货

3 多晶硅料进入过剩周期

结合各国或地区对光伏新增装机量的规划，以及CPIA预测数，得到 2022/2023/2024/2025全球光伏新增装机分别为230/338/360/386GW，其中2023-2025年为乐观估计下的数据，则2022/2023/2024/2025新增装机对多晶硅料的需求分别为60.7/83.8/86.3/92.2万吨。

我国2022多晶硅料产量为77万吨，仅国内产量相对于当年全球新增装机的需求量就已出现过剩。若2023年计划新投产能落地，则国内年产量将达到162.7万吨，远高于全球2023-2025的年需求量。因此从终端装机对多晶硅料的需求量来看，2023年起硅料就已进入过剩周期。

表6：2022-2025全球新增光伏装机量及对应耗硅量

数据来源：CPIA；紫金天风期货

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