金刚石线切割行业概况

无锡环特太阳能 2018-11-07 13:20:57

 (一)金刚线切割行业概况

       金刚(石)线是当下国内硬质材料的主流切割用材。金刚线是金刚石切割线的简称,还被称为之位钻石切割线或者钻石线。工业上许多硬质材料都是用切割钢线或者更高质量的金钢线来切割的,比如光伏领域的多晶硅切片,单晶硅,晶棒,蓝宝石,磁性材料,陶瓷材料。由于具备效率高,成本低,低 TTV,无污染等诸多优点,近年来正在逐渐代替国内传统的砂浆切割手段,并且替代速度逐年升高。因此,分析金刚线行业的市场空间主要取决于两个因素:


       一是金刚线对传统砂浆切割的替代程度。


       二是光伏行业、蓝宝石行业的发展状况。


       一、金刚线对传统砂浆切割的替代程度

       (1)金刚线切割技术的优势

       (2)替代程度分析

       1、蓝宝石开方、切片市场,金刚线切割已基本替代传统切割技术

       金刚线较早应用于蓝宝石加工,主要原因是蓝宝石的硬度仅次于金刚石,对切割加工工具的硬度要求极高。金刚线以硬度最高的金刚石作为切割磨料,因此在蓝宝石切割 市场有不可替代的高效、经济优势。


       2、单晶硅和多晶硅

      A、单晶硅切片市场,金刚线正在快速替代传统切割工艺

       金刚线用于切割单晶硅有提高切割效率、降低材料损耗、增加出片率、减少污染等优点,因此正快速替代传统切割工艺。据ITRPV预测,2018年之后,在单晶硅切片市场,金刚线切割工艺的市场渗透率(当前市场需求/潜在市场需求)将超过70%。单晶硅龙头企业隆基股份已经在全厂范围内应用金刚线切片技术。

       B、多晶硅切片市场,全面向金刚线切割技术转换且转换进度超出行业原来预期

       多晶硅切割使用金刚线主要有两个技术问题:一是铸锭晶体的异质节点会导致断线的问题,二是金刚线切割的损伤层比较浅,使得传统的HF/HNO3制绒技术不能产生良好的光学 性能。目前,保利协鑫等多晶行业龙头企业已通过黑硅等技术手段较大程度上的克服了上述问题,并推出了相关金刚线切割的多晶硅片产品。2017年,太阳能多晶硅切割方式全面向金刚石线切割方式转换,并且转换进度超出行业原来预期。

       综上所述,金刚线因其切割效率、材料损耗、环境保护、产品质量、运营成本等方面的优势,已在蓝宝石开方和切片,方硅芯切割等领域基本替代传统切割技术;在硅开方和截断市场已发展成为主流工艺;在单晶硅切片等市场正在快速替代传统切割技术;在多晶硅切片领域当前已有一定技术突破,随着技术进步,预计未来几年渗透率会逐步提高。


       二、下游光伏行业、蓝宝石行业发展状况

       金刚线目前主要应用于硅材料、蓝宝石材料切割领域,另外在磁性材料切割方面已有少量应用。

       (1)光伏产业急速增长带来行业快速成长

       目前,国内约 80%的金刚石切割线通过下游硅片生产厂商进入光伏行业,尤其是在扫除技术壁垒后,硅片切割用金刚石线的溢价能力得到提升,是行业需求弹性的核心。而我国前十大硅片企业产能占全国总产能的 70%以上,下游行业集中度较高,客户粘性强。

       根据光伏业协会的数据, 2017 年金刚线在单晶硅的渗透率已达到 100%,在多晶硅的渗透率为 35%,未来金刚线在光伏领域的增长主要来自于三方面:

       1)光伏市场新增装机容量的提升;
       2)单晶硅在硅片市场中占比的提升;
       3)金刚线在多晶硅渗透率的提升。
       全球光伏市场强劲增长,中国占据半壁江山。 2017 年,全球光伏市场新增装机容量达到 102GW,同比增长超过37%,累计光伏容量达到 405GW。 2017 年我国新增光伏电站规模为 52.83GW,同比增长超过 53.6%,其中新增分布式光伏电站装机已超 19GW,同比超过 360%,超前五年分布式光伏总装机量,在新增装机量占比超过 36%。


    单晶硅:未来金刚线需求主要来自单晶硅在硅片中市占率的提升
   
 根据 CPIA 的数据,单晶硅 2017 年在硅片市场中的市占率为 31%,金刚线切占比达到 100%,所以单晶硅片金刚线的发展未来主要来自于单晶硅在硅片中市占率的提升。 根据《中国光伏产业发展路线图》(2017 年版)的数据,到 2020 年单晶硅的市占率将达到 46%, 2025 年市占率将超过 50%。

       未来单晶替代多晶趋势明显且可持续的原因主要有:

       1)目前单晶多晶成本差距缩小,且单晶仍有下降空间。最新数据显示,多晶硅片(156mm×156mm)现货周平均价为 0.6 美元/片,单晶硅片(156mm×156mm)现货周平均价为 0.69 美元/片,二者差距不断缩小。

       2)效率方面,单晶硅电池转换效率及单晶硅电站发电效率均更高。 单晶硅电池转换效率 2017 年达到21.3%,其中P-PERC 最高转换效率不断突破,晶科的最高转换效率达到23.45%,隆基达到22.7%。相比之下,高于多晶硅的转换效率19.2%。且单晶硅电站发电效率高,根据产业信息网的数据,25 年的生命周期内,单晶硅电站的实际发电量比多晶硅电站的发电量多大约6%。

       多晶硅:未来金刚线需求主要来自在多晶硅中渗透率的提升

       目前多晶硅在硅片市场中市占率高,但多数仍为砂浆线切割,金刚线切割的渗透率较低。 根据 CPIA 的数据,多晶硅 2017 年在硅片市场中的市占率达到 69%,金刚线切占比仅为 35%,所以多晶硅片金刚线的发展未来主要来自于金刚线在多晶硅片中渗透率的提升。
       2015 年以前,金刚线切割多晶硅主要存在两大难点:
       1)铸锭晶体中存在的硬点可能会在切割过程中造成断线;
       2)损伤层浅,难以沿用现行酸性湿法制绒技术制备减反射绒面,硅片表面反射率偏高。
       技术升级,金刚线切多晶的反射率问题已基本解决。 随着多晶硅锭杂质控制技术提升,断线问题可以得到解决,黑硅技术+金刚石线切割两项技术解决硅片的绒面难题,既能提升电池转化效率又能降低电池成本。相比之前的砂线切割,金刚线切多晶机台生产效率提升 50%以上,单位硅耗降低 20%以上,垂直制造成本可降低 26%以上,是近年来最重要的降本措施。

       龙头厂商金刚线切多晶产能占比达到 80%-90%,多晶硅金刚线渗透率正在快速提升。 2017 年底保利协鑫金刚线切硅片产能占比达到80%-90%,预计2018 年将实现100%。根据《中国光伏产业发展路线图》(2017 年版)的数据,2017 年金刚线在多晶硅中的渗透率已达到35%,预计2018 年金刚线渗透率将达到85%,2019 年达到95%,2020年将实现100%,全球对应切多晶金刚线空间4331 万公里,中国对应切多晶金刚线空间1772 万公里。

       (2)蓝宝石切割市场

       在蓝宝石切割领域,因为蓝宝石莫氏硬度较大,传统的砂浆切割和树脂金刚线的切割力度都不足以对蓝宝石完成有效切割。目前电镀金刚线已经基本完全代替传统砂浆切割。电镀金刚线主要用于蓝宝石的衬底和开方切片。蓝宝石切割用的电镀金刚线的需求主要取决于蓝宝石材料的市场需求。蓝宝石材料的市场需求主要取决于 LED 市场的需求。中商产业研究院发布的《2016-2021 年中国 led 驱动电源市场前景及投资发展战略研究报告》随着全球能源危机的加剧、居民环保意识的增强以及 LED 照明技术进步和成本下降,预计未来几年 LED 照明行业仍将保持持续较快的增长速度,至 2020 年,全球 LED 照明灯具市场规模将超过 700 亿美元, 2015-2020 年年均复合增长率接近 30%。


      (二)国内市场核心企业

       目前全球电镀金刚线的行业格局主要被日本垄断,代表企业旭金刚石(AsahiDiamond),中村硬超(nakamura)。中国本土企业在2016年以前或许处于追赶的位置,但从今年的情况来看,除了质量稳定性尚部分有差距之外,其他环节已经基本拉平,而且产品价格有明确优势,其实相当多的下游单晶企业目前已经大范围地在使用国产金刚线进行生产, 而且日韩企业扩产节奏较国内企业较慢,无法跟上这两年国内光伏企业的扩产规模。

       国内技术成熟的企业我们将其分为三个梯队, 第一梯队岱勒新材、南京三超和东尼电子, 这是国内市场份额较高,同时下游客户认可度也最广的几家优秀企业,而且在2017年完成上市后,都获得了充分的资金投入再扩张,2018的市场份额的成长会更加明确。第二梯队包括豫金刚石、杨凌美畅,这些公司拥有相当规模的金刚线产能,同时具备一定程度客户资源,在一些区域有客户先发优势,但总体销售量和客户覆盖比第一梯队略少, 最近两年的产能增量也没有第一梯队那么明确。第三梯队以恒星科技、黄河旋风、易成新能、瑞翌新材等原超硬材料、线料、刃料的公司为代表,这些公司通过产业链延伸拓展至金刚线领域,但目前总产能较小,市场份额也相对较低,一些企业经营方向是树脂金刚线, 相对于电镀金刚线目前竞争不占优势, 而且部分企业还有一些其他业务包袱。 我们接下来会对目前业内的核心公司做一个简要的归纳:

       国内企业中杨凌美畅、 东尼电子、三超新材、岱勒新材 2016 年价格大约 200-270 左右,其中岱勒新材 2017 年上半年产品价格同比下降约 23%,据此计算, 2017 年国内企业价格预期介于 150-200 元/公里之间;以旭金刚石、中村超硬为代表的国外企业产品价格高达 280 元/公里,价格优势显著。

       成本控制得当,提升国内企业竞争力。随着生产技术提高,国内企业的量产,竞争加剧, 产品价格不断下降。未来随着国内企业产能不断扩大,产品价格下降或将成趋势,优秀成本控制企业有望脱颖而出。根据我们的统计,国内企业产品毛利率 50%左右,比如岱勒新材产品毛利率达到 46%、净利率维持22%。国外企业中, 旭金刚石金刚线收入近几年持续下降,竞争力不断降低;中村超硬近几年金刚线业务业绩大幅波动,业务净利率振幅巨大,成本管控能力受限,可以看出在金刚线领域其竞争力弱于国内企业。


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