一、概述
1、定义及分类
单晶硅通常指的是硅原子以一种排列形式形成的物质。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。其主要分为超纯单晶硅、P型单晶硅和N型单晶硅三种。其中超纯单晶硅是纯度很高的单晶，P型单晶硅和N型单晶硅则是分别添加了硼、磷等物质以提高其导电性能的单晶硅。
单晶硅的主要分类
资料来源：公开资料整理
2、生产工艺
单晶硅的生产主要是将多晶硅原材料在氩气等特气环境下，通过直拉或者区熔的方法制成单晶硅棒，最终加工成光伏级单晶硅片或半导体级单晶硅片。
单晶硅棒生产工艺流程图
资料来源：公开资料整理
二、产业链分析
1、产业链
单晶硅行业产业链上游为多晶硅及各类特种气体；中游为单晶硅的生产供应环节；下游主要应用于太阳能电池、光伏、半导体、航空航天、汽车等领域。
单晶硅行业产业链示意图
资料来源：公开资料整理
2、供给端分析
从原材料供给情况来看，随着我国硅料国产化进程的加速，我国已经逐渐摆脱原材料受控的局面。近年来我国多晶硅产能及产量不断增长，2020年受疫情影响，使得产能略有下滑，随着疫情被有效控制，产能开始恢复增长。据资料显示，2021年我国多晶硅产能达52万吨/年，同比增长23.8%；产量达50.5万吨，同比增长28.8%。
2016-2021年中国多晶硅产能及产量情况
资料来源：中国光伏行业协会，华经产业研究院整理
从价格情况来看，随着近年来我国光伏、半导体等产业的迅速发展，使得市场对多晶硅的需求持续增长，市场长期处于供不应求的状态，推动了多晶硅价格的持续走高。据资料显示，自2021年初以来，我国多晶硅价格持续上涨，由2021年1月的66777元/吨增长至2022年8月的295021/吨，增长十分迅速。
2021-2022年8月中国多晶硅均价走势情况
资料来源：公开资料整理
3、下游端分析
随着近年来光伏产业及集成电路产业的迅猛发展，我国太阳能电池及集成电路产量也随之不断增长，为行业的发展提供了强劲动力。据资料显示，2021年我国太阳能电池产量达23405.4万千瓦，同比增长48.8%；集成电路产量为3594.3亿块，同比增长37.5%。
2015-2021年中国太阳能电池及集成电路产量情况
资料来源：国家统计局，华经产业研究院整理
三、行业现状
1、市场规模
随着近年来全球半导体及光伏等高技术、高科技附加值产业的快速发展，单晶硅的重要性与日俱增，市场需求量迅速增长，同时，在我国相关政策的大力支持下，我国单晶硅行业市场规模也随之快速扩张。据资料显示，2021年我国单晶硅行业市场规模达459.74亿元，同比增长20.9%。
2017-2021年中国单晶硅行业市场规模情况
资料来源：公开资料整理
2、产出情况
从我国单晶硅产出情况来看，得益于下游需求的不断增长以及各企业产能布局进程加快，近年来我国单晶硅产能及产量均快速增长。据资料显示，2020年我国单晶硅产能达229GW/年，同比增长99.1%；产量为118GW，同比增长31.1%。预计到2021年产能将增长至264GW/年，产量将增长至149GW。
2017-2021年中国单晶硅产能及产量情况
资料来源：中国有色金属工业协会硅业分会，华经产业研究院整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国单晶硅行业运行态势及未来发展趋势预测报告》；
3、市场结构
从单晶硅产品各市场占比的情况来看，2020年，单晶硅片(P型+N型)市场占比为90.2%，其中P型单晶硅片市场占比由2019年的60%增长到86.9%，N型单晶硅片约3.3%。随着下游对单晶产品的需求增大，单晶硅片市场占比也将进一步增大，且N型单晶硅片占比将持续提升。
2020年单晶市场占比结构分布情况
资料来源：中国光伏行业协会，华经产业研究院整理
4、渗透率
相对于多晶硅片，单晶硅片性能更加优良，同等条件下发电量更高，长期使用过程中功率衰减更少，弱光响应更强。特别是在金刚线切割技术革命之后，单多晶硅片在生产成本上的差距大幅缩小，使之度电成本与发电效率相对于多晶硅片具备明显的竞争优势，使得单晶硅片渗透率不断提升。据资料显示，2021年我国太阳能级硅片市场的单晶硅片渗透率达94.5%，较2016年增长75%。
2016-2021年中国太阳能级硅片渗透率情况
资料来源：公开资料整理
四、驱动因素
1、政策
单晶硅作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。近年来为了推动我国单晶硅材料及配套行业的发展，国家有关部门陆续出台了一系列相关政策，支持、规范行业的发展，为行业提供了良好的政策环境。
中国单晶硅行业部分相关政策一览表
资料来源：公开资料整理
2、技术
从行业专利技术情况来看，随着行业的不断发展，行业相关专利申请数量也随之不断增加。据资料显示，2021年我国单晶硅相关专利申请数量达1972件，同比下降1.7%。
2015-2021年中国单晶硅相关专利申请数量情况
资料来源：佰腾网，华经产业研究院整理
五、竞争格局
1、市场格局
目前，我国单晶硅行业市场集中度较高，行业龙头企业市场份额占比较高。从产能方面来看，2021年隆基和中环市场份额占比合计超60%。其中隆基占比为39%，中环占比为25%。
2021年中国单晶硅行业市场格局分布情况（按产能）
资料来源：公开资料整理
2、重点企业
隆基绿能科技股份有限公司成立于2000年，主要从事单晶硅棒、硅片、电池和组件的研发、生产和销售，现已发展成为全球最大的单晶硅片和组件制造企业。据资料显示，公司2021年单晶硅片及硅棒业务营收达170.28亿元，同比增长9.77%，毛利率为27.55%。
2015-2021年隆基绿能单晶硅片及硅棒业务营收情况
资料来源：公司公报，华经产业研究院整理
六、发展趋势
目前我国单晶硅主要应用在半导体、光伏，太阳能发电、人造卫星、宇宙飞船、电器制造等领域。总体来看，下游客户的议价能力较弱，龙头的先发优势非常明显，现有竞争者竞争程度较低，短期内市场格局发生变化的可能性不大。而光伏产品制造商大部分由半导体制造行业发展而来，高性能单晶产品一开始在国内市场占据主流地位，目前单晶硅行业的替代品威胁不大。加上单晶的拉晶环节对人工控制要求高，生产工艺复杂，进入壁垒较高，因此潜在进入者威胁较小。此外，二十一世纪以来，我国半导体产业进入投资密集期，从劳动密集型产业向资本和技术密集型产业转变，国际半导体产业开始逐渐向中国大陆转移。目前，中国大陆已成为全球最大的集成电路和分立器件市场，伴随着下游市场的蓬勃发展，几乎所有国际大型半导体公司均在中国大陆进行布局，与此同时国际半导体专业人才也正在流向中国大陆。中国大陆已经逐渐成为半导体产业转移的需求中心和产能中心，国内半导体级单晶硅材料生产企业面临广阔的发展空间。
华经产业研究院对中国单晶硅行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国单晶硅行业发展监测及投资战略咨询报告》。
