《中国光伏产业发展路线图》（2020年版）

中国光伏产业发展路线图 （2020年版） 中国光伏行业协会 赛迪智库集成电路研究所 中国光伏产业发展路线图 2020年版 指导单位 工业和信息化部电子信息司 承担单位 中国光伏行业协会 赛迪智库集成电路研究所 咨询专家 （按姓氏笔划 排序） 丁宁 弓传河 马擎天 王文静 王亚萍 王同心 王向东 王林 王栩生 王跃林 王琪 王善良 卞长乐 方艳 方敏 甘新业 史旭松 冯志强 全杨 刘玉颖 刘松民 刘涛 闫广宁 许洪华 孙云 纪振双 严大洲 李灿林 李琼慧 时璟丽 吴越 宋登元 张凤鸣 张付特 张涛 张海涛 陈凡印 陈其国 陈洪野 陈嘉 金磊 宗冰 钟财富 钟明明 秦潇 贾锐 倪志春 徐岩 高连生 唐霖 舒耀兰 魏红军 编写组 王世江、金艳梅、江华、李嘉彤、 王青、陈丽、 强彦政 中国光伏产业发展路线图 2020年版 支持单位 国家发展改革委能源研究所 中国科学院电工研究所 南开大学 国网能源研究院新能源与统计研究所 水电水利规划设计总院 阿特斯阳光电力集团股份有限公司 保利协鑫（苏州）新能源有限公司 北京鉴衡认证中心有限公司 北京京运通科技股份有限公司 北京科诺伟业科技股份有限公司 常州亚玛顿股份有限公司 大全集团有限公司 东方日升新能源股份有限公司 福建钧石能源有限公司 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 汉能移动能源控股集团有限公司 杭州福斯特应用材料股份有限公司 杭州纤纳光电科技有限公司 河南安彩高科股份有限公司 华为技术有限公司 环晟光伏（江苏）有限公司 江苏固德威电源科技股份有限公司 江苏美科太阳能科技有限公司 江苏日托光伏科技股份有限公司 江苏润阳悦达光伏科技有限公司 江苏中能硅业科技发展有限公司 锦浪科技股份有限公司 锦州阳光能源有限公司 晋能清洁能源科技股份公司 晶澳太阳能科技股份有限公司 晶科电力科技股份有限公司 晶科能源有限公司 科华数据股份有限公司 龙焱能源科技 杭州 有限公司 龙源（北京）太阳能技术有限公司 隆基绿能科技股份有限公司 洛阳中硅高科技有限公司 明冠新材料股份有限公司 陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司 上海爱旭新能源股份有限公司 上海海优威新材料股份有限公司 上能电气股份有限公司 深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司 深圳科士达科技股份有限公司 四川永祥股份有限公司 苏州赛伍应用技术有限公司 苏州腾晖光伏技术有限公司 苏州中来光伏新材股份有限公司 天合光能股份有限公司 天津环欧国际硅材料有限公司 通威股份有限公 司 协鑫集成科技股份有限公司 新特能源股份有限公司 亚洲硅业（青海）股份有限公司 扬州荣德新能源科技有限公司 阳光电源股份有限公司 英利集团有限公司 浙江正泰新能源开发有限公司 中国建材检验认证集团股份有限公司 中山瑞科新能源有限公司 中天光伏材料有限公司 中国光伏产业发展路线图 2020年版 序 言 在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源开发利用日益受 到国际社会的重视，大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。巴黎协定在 2016 年 11 月 4 日生效，凸显了世界各国发展可再生能源产业的决心。2 020 年 9 月 22 日， 在第七十五届联合国大会一般性辩论上，习近平总书记郑重宣告，中国“二氧 化碳排放力争于 2030年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和” 。 2020 年 12 月 12 日，习近平总书记在气候雄心峰会上强调 “到 2030 年，中国单位国内生产总 值二氧化碳排放将比 2005 年下降 65以上，非化石能源占一次能源消费比重将达 到 25左右，森林蓄积量将比 2005 年增加 60 亿立方米，风电、太阳能发电总装机 容量将达到 12亿千瓦以上。 ”为实现上述目标，发展可再生能源势在必行。各种可再 生能源中，太阳能以其清洁、安全、取之不尽、用之不竭等显著优势，已成为发展最 快的可再生能源。开发利用太阳能对调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进 生态文明建设均具有重要意义。 2016 年，习近平总书记在网络安全和信息化工作座谈会上指出，突破核心技术 要“制定路线图、时间表、任务书，明确近期、中期、远期目标，遵循技术规律，分 梯次、分门类、分阶段推进”。我国作为全球光伏制造大国，应通过制定光伏产业发 展路线图，引导我国光伏产业持续健康发展，为全球光伏产业发展做出应有贡献。 为此， 在工业和信息化部指导下，中国光伏行业协会、 赛迪智库集成电路研究所 组织专家编制了中国光伏产业发展路线图（以下简称路线图）。路线图 不仅提出了技术发展方向，也包含了产业、市场等多方面信息，反映了现阶段专家、 学者和企业家对光伏产业未来发展的共识。鉴于未来产业发展受到政策、技术、市场、 企业、经济环境等因素影响存在较多不确定性，光伏产业的发展路线图将适时进 行动态调整以保证其能客观反映光伏产业发展现状，合理预测未来产业发展趋势，真 正起到行业引领作用，也希望路线图能成为全球光伏产业发展的风向标。 最后，祝愿中国光伏产业发展越来越好 中国光伏行业协会副理事长兼秘书长 中国光伏产业发展路线图 2020年版 前 言 经过十几年的发展， 光伏产业已成为我国少有的形成国际竞争优势、实现端到端 自主可控、 并有望率先成为高质量发展典范的战略性新兴产业，也是推动我国能源变 革的重要引擎。目前我国光伏产业在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、 产业体系建设等方面均位居全球前列。 为引领产业发展方向，引导我国光伏产业健康良性发展，在工业和信息化部电子 信息司指导下，中国光伏行业协会、赛迪智库集成电路研究所已发布四版中国光伏 产业发展路线图。 在此基础上， 我们组织行业专家编制了中国光伏产业发展路线 图（ 2020 年版）（以下简称路线图（2020 年版）），内容涵盖了光伏产业链 上下游各环节，包括多晶硅、硅棒/ 硅锭/ 硅片、电池、组件、 逆变器、 系统等各环节 共 61 个关键指标。 路线图（2020 年版）根据产业实际情况，结合技术演进进程 以及企业技改现状， 总结了 2020 年发展情况并预测了 2021、 2023、 2025、 2027 和 2030 年的发展趋势。这些指标体现了产业、技术、市场等发展现状和发展趋势，具 有一定的前瞻性，供社会各界朋友参考。我们将根据产业发展变化情况及时进行修 订，使其能够更及时、准确地反映产业的实际情况，更好地指导行业发展。 路线图 （2 020 年版） 在编写过程中得到了行业主管部门、行业专家、产业 链各环节企业的大力支持，在此一并表示感谢。由于时间仓促，编写人员阅历和能力 有限，如有不妥当之处，请不吝指正，以便我们在后续修订中进一步完善。 中国光伏行业协会 赛迪智库集成电路研究所 2021 年 2 月 3 日 中国光伏产业发展路线图 2020年版 目 录 一、路线图编制说明 . 1 （一）涵盖内容 . 1 （二）指标值的确定 . 1 二、中国光伏产业发展简况 2 三、产业链各环节关键指标 5 （一）多晶硅环节 .5 1、还原电耗 . 5 2、冷氢化电耗 5 3、综合电耗 6 4、水耗 7 5、蒸汽耗量 7 6、综合能耗 8 7、硅单耗 8 8、还原余热利用率 9 9、棒状硅和颗粒硅市场占比 . 10 10、三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本 10 11、多晶硅人均产出量 11 （二）硅片环节 . 12 1、拉棒电耗 . 12 2、铸锭电耗 12 3、拉棒单炉投料量 13 4、铸锭投料量 13 5、硅片厚度 14 6、金刚线母线直径 15 7、单位方棒 /方锭在金刚线切割下的出片量 15 8、拉棒 /铸锭单位产能设备投资额 . 16 9、硅片人均产出率 17 10、不同类型硅片市场占比 17 11、不同尺寸硅片市场占比 18 （三）电池片环节 . 19 1、各种电池技术平均转换效率 19 2、各种电池技术市场占比 20 中国光伏产业发展路线图 2020年版 3、电池铝浆消耗量 21 4、电池银浆消耗量 21 5、电池片正面金属电极技术市场占比 . 22 6、栅线印刷技术市场占比 23 7、P 型电池片发射极方块电阻 . 23 8、PERC 电池背钝化技术市场占比 . 24 9、电池正面细栅线宽度 25 10、各种主栅市场占比 . 25 11、电池线人均产出率 26 12、电池片单位产能设备投资额 27 （四）组件环节 28 1、不同类型组件功率 . 28 2、单 /双面组件市场占比 . 28 3、全片、半片和叠瓦组件市场占比 29 4、不同电池片互联技术的组件市场占比 . 30 5、3.2mm 组件封装用钢化镀膜玻璃透光率 . 30 6、不同材质正面盖板组件市场占比. 31 7、不同前盖板玻璃厚度的组件市场占比 . 32 8、不同封装材料的市场占比 32 9、不同背板材料市场占比 33 10、组件人均产出率 . 34 11、组件单位产能设备投资额 . 34 （五）薄膜太阳能电池 /组件 36 1、CdTe 薄膜太阳能电池 /组件转换效率 36 2、CIGS 薄膜太阳能电池 /组件转换效率 36 3、Ⅲ -Ⅴ 族薄膜太阳能电池转换效率 37 4、钙钛矿太阳能电池转换效率 37 （六）逆变器 38 1、不同类型逆变器市场占比 . 38 2、逆变器单位容量设备投资额 38 3、逆变器人均产出率. 39 4、逆变器单机主流额定功率 39 5、逆变器功率密度 . 40 （七）系统环节 . 41 1、全球光伏新增装机量 41 2、国内光伏新增装机量 . 41 3、光伏应用市场 . 42 4、我国光伏系统初始全投资及运维成本 . 43 中国光伏产业发展路线图 2020年版 5、不同等效利用小时数 LCOE估算 . 45 6、不同系统电压等级市场占比 47 7、跟踪系统市场占比 . 47 附录 . 49 1、铸锭收料率 49 2、不同类型逆变器中国效率 49 3、新建光伏电站系统 PR值 . 49 1 中国光伏产业发展路线图 2020年版 光伏产业是半导体技术与新能源需求相结合而衍生的产业。大力发展光伏产业，对调整能源 结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要意义。我国已将光伏产业列为国家 战略性新兴产业之一，在产业政策引导和市场需求驱动的双重作用下，全国光伏产业实现了快速 发展，已经成为我国为数不多可参与国际竞争并取得领先优势的产业。光伏产业链构成如下图所 示。 图 1 光伏产业链构成 一、路线图编制说明 （一）涵盖内容 路线图编制以为国家制定产业政策提供支撑、为行业技术发展指明方向、为企业战略决策提 供参考为主要目标，基于当前光伏技术和产业发展现状，从光伏产业链多晶硅、硅棒/ 硅锭、硅 片、电池、 组件、逆变器、系统等各个环节抽取出可代表该领域发展水平的指标，这些指标涵盖 产业、技术、市场等各个层面。 （二）指标值的确定 本次路线图的修订，在前四版的基础上，秉持客观性、科学性、广泛性和前瞻性的原则，再 次通过调查问卷、现场调研、专家研讨等形式，广泛征求意见尤其是重点企业和专家的建议，由 此确定各环节关键指标 2020-2030 年发展现状与 趋势。本次修订问卷调查以产业链各环节主要 光伏企业为主，同时，多次通过邮件等书面形式广泛征求企业和专家意见，并组织 2 次以上专家 研讨会，对各个指标的合理性及必要性等进行详尽分析，以此确定指标取值。考虑到未来发展的 不确定性会增加指标值预判的难度，路线图在制定过程中力求准确预测近期的发展方向，中远期 的预测更多代表行业各界对未来的一种趋势反映。今后，我们仍将定期对路线图进行更新，以不 断逼近“真值”，更好地及时地反映行业发展情况，并有效指导行业发展。 2 中国光伏产业发展路线图 2020年版 二、中国光伏产业发展简况 多晶硅方面， 2020年，全国多晶硅产量达 39.2 万吨，同比增长 14.6。 其中， 排名前五企 业产量占国内多晶硅 总产量 87.5，其中 4 家企业产量超过 5 万吨。 2021 年随着多晶硅 企业技 改及新建产能 的 释放，产量预计将达到 45万吨。 图 2 2010-2021 年全国多晶硅产量情况（单位万吨） 硅片方面， 2020 年全国硅片产量约为 161.3GW，同比增长 19.7。 其中，排名前五企业产 量占国内硅片总产量的 88.1，且产量均超过 10GW。随着头部企业加速扩张， 预计 2021 年 全 国硅片产量将达到 181GW。 图 3 2010-2021 年全国硅片产量情况（单位 GW） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 3 中国光伏产业发展路线图 2020年版 晶硅电池片方面， 2020年，全国电池片产量约为 134.8GW，同比增长 22.2。 其中，排名 前五企业产量占国内电池片总产量的 53.2， 其中前 4 家企业产量超过 10GW。预计 2021 年全 国电池片产量将超过 152GW。 图 4 2010-2021 年全国电池片生产情况（单位 GW） 组件方面， 2020年，全国组件产量达到 124.6GW，同比增长 26.4，以晶硅组件为主。 其 中，排名前五企业产量占 国内组件总产量的 55.1， 其中前三家企业产量超过 10GW。 预计 2021 年组件产量将超过 145GW。 图 5 2010-2021 年全国太阳能组件生产情况（单位 GW） 光伏市场方面， 2020年全国新增光伏并网装机容量 48.2GW，同比 上升 60.1。累计光伏并 网装机容量 达到 253GW，新增和累计装机容量均为全球第一。全年光伏发电量为 2605 亿千瓦 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 4 中国光伏产业发展路线图 2020年版 时， 约占全国全年总发电量的 3.5。预计 2021 年光伏新增装机量超过 55GW， 累计 装机有望达 到约 308GW。 图 6 2010-2021 年全国太阳能光伏发电装机累计容量（单位 GW） 产品效率方面， 2020 年，规模化生产的 P 型单晶电池均采用 PERC 技术，平均转换效率达 到 22.8，较 2019年提高 0.5 个百分点 ，先进企业转换效率达到 23；采用 PERC 技术的黑硅 多晶电池片转换效率达到 20.8，较 2019 年提高 0.3 个百分点；常规黑硅多晶 电池效率提升动 力不强，2020 年转换效率约 19.4，仅提升 0.1 个百分点 。 图 7 2008-2020 年国内电池片量产转换效率发展趋势 0 50 100 150 200 250 300 350 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 多晶电池片单晶电池片黑硅多晶PERC黑硅多晶PERC单晶 5 中国光伏产业发展路线图 2020年版 三、产业链各环节关键指标 （一）多晶硅环节 1 1、还原电耗 多晶硅还原是指三氯氢硅和氢气发生还原反应生成高纯硅料的过程，其电耗包括硅芯预热、 沉积、保温、结束换气等工艺过程中的电力消耗。 随着市场对单晶产品需求的增大，20 20 年 单 炉致密料占比进一步提升为 70-80， 多晶硅平均还原电耗 较 2019 年有小幅下降，为 49kWh/kg-Si。未来随着气体配比的不断优化、大炉型的投用和稳定生产、以及单晶厂家对于菜 花料的试用，还原电耗仍将呈现持续下降趋势，到 2030 年还原电耗有望下降至 44kWh/kg-Si。 图 8 2020-2030 年还原电耗变化趋势（单位 kWh/kg-Si） 2、冷氢化电耗 冷氢化技术是把多晶硅生产过程中的副产物四氯化硅SiCl 4 转化为三氯氢硅 SiHCl 3 的技术， 其电耗包括物料供应、氢化反应系统、冷凝分离系统和精馏系统的电力消耗。各企业在物料供应 环节使用不同的加热方式，如电加热、热油加热、蒸汽加热、天然气加热等，因此各企业冷氢化 电耗存在差异。 2020 年，冷氢化平均电耗在 5.3kWh/kg-Si 左右，同比下降 3.6，到 2030 年 有望下降至 4.7kWh/kg-Si 以下。技术进步的手段包括反应催化剂的开发、提高工艺环节中热能 回收利用率、提高反应效率等。预计未来冷氢化电耗仍将稳步下降。 1 本章节若无特殊注明，均为三氯氢硅西门子法棒状硅的生产指标。多晶硅生产各环节工序划分、能源消耗 种类、计量和计算方法按多晶硅企业单位产品能源消耗限额GB29447 执行。 43 45 47 49 51 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 6 中国光伏产业发展路线图 2020年版 图 9 2020-2030 年冷氢化电耗变化趋势（单位 kWh/kg-Si） 3、综合电耗 综合电耗是指工厂生产单位多晶硅产品所耗用的全部电力，包括合成、电解制氢、精馏、还 原、尾气回收和氢化等环节的电力消耗。 2020 年，多晶硅平均综合电耗已降至 66.5kWh/kg-Si， 同比下降 5。未来随着生产装备技术提升、系统优化能力提高、生产规模增大等，预计至 2030 年有望下降至 60kWh/kg-Si。目 前硅烷流化床法颗粒硅综合电耗较三氯氢硅西门子法棒状硅低 40-50。 图 10 2020-2030 年综合电耗变化趋势（单位 kWh/kg-Si） 4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 59 61 63 65 67 69 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 7 中国光伏产业发展路线图 2020年版 4、水耗 水耗是指生产单位多晶硅产品所需要补充的水量，水的消耗主要包括蒸发、清洗等。 2020 年，多晶硅平均水耗在 0.12 t/kg-Si的水平，同比下降 7.7。 新疆地区气候干燥，蒸发量大，水 耗较行业平均值高。 预计到 2030年，通过余热利用降低蒸发量，精馏塔排出的物料再 回收利用 降低残液处理水耗等措施，可将耗水量控制在 0.09t/kg-Si 的水平。 图 11 2020-2030 年水耗变化趋势（单位 t/kg-Si） 5、蒸汽耗量 蒸汽耗量是指生产单位多晶硅产品外购蒸汽量，不考虑还原炉余热利用所产生的蒸汽（该能 量已通过电力的形式计入）。蒸汽的补充主要用于精馏、冷氢化、过程气体回收等环节。 2020年 企业蒸汽耗量均值为 23kg/kg-Si 左右，同比下降 17.9，在新疆等寒冷地区蒸汽耗量较其他地 区高。随着企业还原余热利用率提升、提纯、精馏系 统优化等， 2030 年企业蒸汽耗量将降至 18kg/kg-Si。 0.08 0.1 0.12 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 8 中国光伏产业发展路线图 2020年版 图 12 2020-2030 年蒸汽耗量变化趋势（单位 kg/kg-Si） 6、综合能耗 多晶硅综合能耗包括多晶硅生产过程中所消耗的天然气、煤炭、 电力、蒸汽、水等。 2020 年 多晶硅企业综合能耗平均值为 11.5kgce/kg-Si。随着技术进步和能源的综合利用，到 2030 年预 计可降到 9.6kgce/kg-Si。 图 13 2020-2030 年综合能耗变化趋势（单位 kgce/kg-Si） 7、硅单耗 硅单耗指生产单位高纯硅产品所耗费的硅量，主要包括合成、氢化工序，外购硅粉、三氯氢 硅、四氯化硅等含硅物料全部折成纯硅计算，外售氯硅烷等按含硅比折成纯硅计算，从总量中扣 16 18 20 22 24 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 9 中国光伏产业发展路线图 2020年版 除。20 20 年，硅耗在 1.1kg/kg-Si 水平，基本与 2019 年持平，且近 5 年变化幅度不大。随着氢 化水平的提升，副产物回收利用率的增强，预计到 2030年将降低到 1.07kg/kg-Si。 图 14 2020-2030 年硅单耗变化趋势（单位 kg/kg-Si） 8、还原余热利用率 还原余热利用率是指回收利用还原工艺中热量占还原工艺能耗比。 2020 年，多晶硅还原余 热利用率平均水平在 80.5。随着多晶硅工厂大炉型的使用以及节能技术的进步，余热利用率有 望进一步提升，但考虑设备本身散热和尾气带走热等影响，预计 2030年还原余热利用率为 82.5。 图 15 2020-2030 年还原余热利用率变化趋势 1.05 1.07 1.09 1.11 1.13 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 78 80 82 84 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 10 中国光伏产业发展路线图 2020年版 9、棒状硅和颗粒硅市场占比 当前主流的多晶硅生产技术主要有三氯氢硅西门子法和硅烷流化床法，产品形态分别为棒状 硅和颗粒硅。三氯氢硅西门子法生产工艺相对成熟，2020 年采用此方法生产出的棒状硅约占全 国总产量的 97.2，未来仍将是主流生产工艺。 如果颗粒硅 已有的扩产 计划 如期达产达标， 颗粒 硅市场占比或将高于目前预期。 图 16 2020-2030 年棒状硅和颗粒硅市场占比变化趋势 10、三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本 随着生产装备技术的进步、单体规模的提高和工艺水平的提升，三氯氢硅西门子法多晶硅生 产线设备投资成本逐年下降。 2020 年投产的万吨级多晶硅生产线设备投资成本已降至 1.02亿元 /千吨的水平。预计到 2030 年，千吨投资可下降至 0.89 亿元 。 图 17 2020-2030 年三氯氢硅西门子法多晶硅生产线设备投资成本变化趋势（单位亿元 /千吨） 0 25 50 75 100 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 0.9 0.9 1.0 1.0 1.1 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 11 中国光伏产业发展路线图 2020年版 11、 多晶硅 人均产出量 随着多晶硅工艺技术瓶颈不断突破，工厂 智能化制造水平 的不断提升，多晶硅工厂的人均产 出也快速提升。 2020年多晶硅生产线人均产出量为 36 吨 /年 /人 ，与去年基本持平。 随着 2022- 2023 年 多晶硅新投产线 单线规模增大， 自动化程度提升，人均产出量 将会有较大幅度的 增长 ， 提高到 45 吨 /年 /人 ，到 2030年提高到 47.5吨/ 年/ 人。 图 18 2020-2030 年多晶硅生产线人均产出量变化趋势（单位吨 /年 /人 ） 35 39 43 47 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 12 中国光伏产业发展路线图 2020年版 （二）硅片环节 2 1、拉棒电耗 单晶拉棒电耗是指直拉法生产单位合格单晶硅棒所消耗的电量，可以通过改善热场、保温性 能、提升设备自动化、智能化程度、提高连续拉棒技术等方法，降低拉棒生产电耗。 2020 年， 拉棒平均电耗水平从 2019 年的 29.1kWh/kg-Si 降低为 26.2kWh/kg-Si（方棒）。预计到 2025 年，有望下降至 21.4kWh/kg-Si。 图 19 2020-2030 年拉棒电耗变化趋势（单位 kWh/kg-Si） 2、铸锭电耗 铸锭电耗是指通过定向凝固技术生产硅锭（大方锭）所消耗的电量。20 20 年， 铸锭电耗为 6.7kWh/kg-Si，较 2019年仅有小幅下降。主要是由于多晶硅片市场需求减缓，企业技改或系统 升级动力不足，铸锭炉机型仍以 G7系统为主，预计未来铸锭电耗下降也将呈持续放缓趋势。 2 若无特殊说明，本环节指标均以生产 166mm 尺寸硅片为基准。 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 13 中国光伏产业发展路线图 2020年版 图 20 2020-2030 年铸锭电耗变化趋势（单位 kWh/kg-Si（大方锭）） 3、拉棒单炉投料量 拉棒单炉投料量是指一只坩埚用于多次拉棒生产的总投料量，其中坩埚使用时间为关键因素 之一。 2020年，拉棒单炉投料量约为 1900kg，较 2019 年的 1300kg有大幅提升。随着坩埚制作 工艺、拉棒技术的不断提升以及 坩埚使用的优化，投料量仍有较大增长空间。 图 21 2020-2030 年拉棒单炉投料量变化趋势（单位 kg） 4、铸锭投料 量 铸锭投料量是指用于铸锭的单只坩埚的最大装料量。2020 年，铸锭炉单炉平均投料量为 1100kg左右， 与 2019年相比基本持平。 2017年行业已经出现 G8系统的应用，但随着市场中多 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 1,000 1,400 1,800 2,200 2,600 3,000 3,400 3,800 4,200 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 14 中国光伏产业发展路线图 2020年版 晶硅片需求下滑，铸锭单晶技术发展不及预期，未能促进 G8 系统的普及， 2020 年我国铸锭炉 仍以 G7系统为主。 图 22 2020-2030 年铸锭单炉投料量变化趋势（单位 kg） 5、硅片厚度 薄片化有利于降低硅耗和硅片成本，但会影响碎片率。目前切片工艺完全能满足薄片化的需 要，但硅片厚度还要满足下游电池片、组件制造端的需求。硅片厚度对电池片的自动化、良率、 转换效率等均有影响。 2020 年 ， 多晶硅片平均厚度为 180μm， P型单晶硅片平均厚度在 175μm 左右， N 型硅片平均厚度为 168μm，较 2019 年基本持平。目前，用于 TOPCon 电池的 N 型硅 片平均厚度为 175μm，用于异质结电池的硅片厚度约 150μm，用于 IBC电池的硅片厚度约 130μ m。随着硅片尺寸的增大，硅片厚度下降速度将减缓。 图 23 2020-2030 年硅片厚度变化趋势（单位μ m） 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 100 120 140 160 180 200 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 多晶硅片厚度 单晶硅片厚度- P型硅片 单晶硅片厚度- N型硅片 15 中国光伏产业发展路线图 2020年版 6、 金刚线母线直径 切割线母线直径及研磨介质粒度同硅片切割质量及切削损耗量相关，较小的线径和介质粒度 有利于降低切削损耗和生产成本。 2020 年，金刚线母线直径为 48-57μm，用于单晶硅片的金刚 线母线直径降幅较大，且呈不断下降趋势。由于多晶硅片中缺陷及杂质 较多，细线容易发生断线 ， 因此用于多晶硅片的金刚线母线直径大于单晶硅片，且随着多晶硅片需求减缓，用于多晶硅片的 金刚线母线直径降幅趋缓。 图 24 2020-2030 年金刚线母线直径变化趋势（单位μ m） 7、单位方棒 /方锭在金刚线切割下的出片量 随着金刚线直径降低以及硅片厚度下降， 等径 方棒 /方锭每公斤出片量将增加。 2020 年 P型 166mm尺寸每公斤单晶方棒出片量约为 62片， 多晶方锭出片量约为 58片。 （备注 P型 158.75mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量约为 67 片， P 型 182mm 尺寸每公斤单晶方棒 出片量约为 51 片， P 型 210mm尺寸每公斤单晶方棒出片量约为 38 片 。） 30 40 50 60 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 金刚线母线直径- 多晶 金刚线母线直径- 单晶 16 中国光伏产业发展路线图 2020年版 图 25 2020-2030 年每公斤方棒 /方锭在金刚线切割下的出片量变化趋势（单位片） 8、 拉棒 /铸锭 单位产能设备投资额 2020 年，拉棒和铸锭环节单位产能设备投资额（包括机加环节）分别为 5.8 万元/ 吨和 2.1 万元/ 吨，较 2019年均 有 小幅下降。随着单晶拉棒设备供应能力提高及技术进步，设备投资成本 呈逐年下降趋势。但铸锭设备技改降本动力不足，以及设备生产商利润空间有限，未来设备投资 成本下降速度将减缓。 图 26 2020-2030 年拉棒 /铸锭环节设备投资 成本变化趋势（单位万元 /吨） 40 50 60 70 80 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 每公斤方棒出片量（片） 每公斤方锭出片量（片） 0 2 4 6 8 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 拉棒环节 铸锭环节 17 中国光伏产业发展路线图 2020年版 9、硅片人均产出率 硅片人均产出主要指产线直接员工的人均产出（不含管理人员）。随着 工厂自动化水平的不 断提升， 单位产能逐步增加，硅片 工厂的人均产出也快速 提高 。 2020年，硅片产线晶体环节（拉 棒/ 铸锭）人均产出率为 9MW/年/ 人 ，切片人均产出率 为 14.6MW/年/ 人。 未来 大尺寸产能 逐步 释放，自动化水平显著提升，预计晶体（拉棒/ 铸锭）人均产出和切片人均产出均会有较为明显 的增加 。 图 27 2020-2030 年硅片人均产出率变化趋势（单位 MW/年 /人） 10、不同类型硅片市场占比 3 2020 年，单晶硅片（P 型 N 型）市场占比约 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。多晶硅片的市场份额由 2019 年的 32.5下降至 2020 年的 9.3，未来呈逐步下降趋势，但仍会在细分市场保持一定需求量。铸锭 单晶市场占比达到 0.5，未来市场份额保持平稳。 3 本环节市场占比是各类产品在国内硅片企业总出货量（含出口）中的占比。 0 10 20 30 40 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 晶体（拉棒/ 铸锭） 切片 18 中国光伏产业发展路线图 2020年版 图 28 2020-2030 年不同类型硅片市场占比变化趋势 11、不同尺寸硅片市场占比 2020年市场上硅片 尺寸 种类多样，包括 156.75mm、 157mm、 158.75mm、 166mm、 182mm、 210mm 等，且各占有一定的市场份额。其中， 158.75mm 和 166mm尺寸占比 合计达到 77.8， 158.75mm 是现有电池生产线最易升级的方案， 166mm 是现有电池产线可升级的最大尺寸方案， 因此将是近 2-3 年的过渡尺寸；1 56.75mm 尺寸（包括 157mm）由 2019 年的主流尺寸下降为 17.7，预计在 2022 年左右被淘汰；2 020 年 182mm 和 210mm 尺寸合计占比约 4.5，但在 2021年其占比将快速扩大，或将 占据半壁江山 ，且呈持续扩大趋势。 图 29 2020-2030 年不同尺寸硅片市场占比变化趋势 注156.75mm 尺寸硅片包括 M2 单晶硅片、标准多晶硅片、157mm 多晶硅片； 160-166mm 尺寸硅片主要包括 161.7mm 全方片、 161.7mm 类方片、 163mm 类方片、 166mm 类方片硅 片。 0 25 50 75 100 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 0 25 50 75 100 2020年 2021年 2023年 2025年 2027年 2030年 19 中国光伏产业发展路线图 2020年版 （三）电池片环节 4 表 1 各种晶硅电池名称缩写及释义对照表 名称缩写 各种晶硅电池释义 Al-BSF 铝背场电池（ Aluminium Back Surface Field） 为 改善太阳能电池 的效率， 在 p-n 结制备完成后，在硅片的背光面沉积一层铝膜，制备 P层，称为铝背场电池。 PERC 发射极钝化和背面接触（ Passivated Emitter and Rear Contact） 利用特殊材料在电池片背面形成钝化层作为背反射器，增加长波光的 吸收，同时增大 p-n 极间的电势差，降低电子复合，提高效率。 TOPCon 隧穿氧化层钝化接触 （ Tunnel Oxide Passivated Contact） 在电 池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同 形成了钝化接触结构 。 HJT 具有本征非晶层的异质结（Heterojunction with Intrinsic Thin Layer ） 在电池片里同时存在晶体和非晶体级别的硅，非晶硅的出现能更 好地实现钝化效果。 IBC 交指式背接触（ Interdigitated Back Contact） 把正负电极都置于 电池背面，减少置于正面的电极反射一部分入射光带来的阴影损失。 PERT 发射极钝化和全背面扩散（Passivated Emitter Rear Totally -diffused ） PERC技术的改进型，在形成钝化层基础上进行全面的扩散，加强 钝化层效果。 1、各种电池技术平均转换效率 2020年， 规模化生产的 P型单晶电池 均采用 PERC技术，平均转换效率 达到 22.8， 较 2019 年提高 0.5 个百分点 ；采用 PERC 技术的多晶黑硅电池片转换效率达到 20.8，较 2019 年提高 0.3 个百分点；常规 多晶黑硅电池则效率提升动力不强，2 020 年转换效率约 19.4，仅提升 0.1 个百分点，未来效率提升空间有限 ；铸锭单晶 PERC 电池平均转换效率为 22.3，较单晶 PERC 电池低 0.5 个百分点； N 型 TOPCo