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电力设备与新能源山西综改系列之能源篇
评级 看好
——单晶，还是多晶
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分析师：刘小勇，CFA
执业证书编号：S0760511010019
邮箱：liuxiaoyong@sxzq
研究助理：贺剑雄，博士
电话：0351-8686854
邮箱：hejianxiong@sxzq
地址：太原市府西街69号国贸中心
A 座28 层
山西证券股份有限公司
i618
核心观点：
单晶硅材料性能优于多晶，更易制备高转换效率的太阳电池
单晶硅和多晶硅的区别从本质上来说是材料的区别，由于目前制备单晶硅和
多晶硅的制造工艺不同，其成本对比也成为制造工艺成本的比较。从单晶硅
和多晶硅材料的对比可知，单晶硅材料的电学性能远优于多晶硅材料，更易
于制备高转换效率的晶硅电池。目前光伏级单晶硅材料的制备仍以传统的直
拉法为主，虽然在生产工艺方面有所改进，如拉棒速度的提升以及连续加料
技术等，但与传统多晶硅铸锭的制造环节依然有较大的加工成本差距。金刚
线切割现已全面导入单晶硅切片环节，使得单晶硅切片环节成本急剧下降，
进而弥补了单晶硅拉棒环节的成本劣势。随着多晶硅切片环节引入金刚线切
割技术进程的加快，单晶硅或将再次面临成本差拉大的困境。从长期发展趋
势来看，低成本、高效率的太阳电池是未来发展方向，而目前多晶硅太阳电
池最高效率为21.9%，单晶硅太阳电池达到25.3%，采用N型单晶硅片制备
的HIT电池已达到26.6%。因此，从产业化的高转换效率来说，可以预期单
晶硅材料制备的太阳电池将是未来发展的主要方向。但是，若结合单晶硅制
造成本的竞争力，则单晶硅还应持续加大生产工艺的改良与突破。直拉单晶
硅最大的竞争对手即为以协鑫为代表推广的铸锭单晶硅技术

单晶硅组件性能优于多晶硅，使得光伏发电项目拥有更高发电量
由于单晶硅与多晶硅固有的材料性能以及制造工艺的不同造成的产品性能
的区别，使得单晶硅和多晶硅组件的性能参数各不相同，如温度系数、功率
衰减和弱光响应等。而不同的性能参数将对光伏发电系统总发电量产生重要
的影响，进而影响光伏项目的总体收益水平。从本文的分析来看，高发电转
换效率的单晶硅组件使得光伏发电系统占地面积、线缆、支架等BOS成本
将低于多晶硅组件；且单晶硅组件的温度系数、功率衰减、弱光响应等性能
参数均优于多晶硅组件，使得同等装机容量的单晶硅光伏系统发电量高于多
晶硅光伏系统。因此，光伏发电项目在同等收益水平的基础上，高转换效率
的单晶硅组件比多晶硅组件能承受更高的组件价格；在相同组件价格的基础
上，采用高转换效率的单晶硅组件比多晶硅组件能获得更高的项目收益

投资建议：
重点关注：隆基股份（601012）、晶盛机电（300316）、岱勒新材（300700）

风险提示：
（1）多晶硅技术突破的风险；（2）弃光限电的风险；（3）政策变动的风险

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目录
一、单晶和多晶，一场旷日持久的“战争” ........... 4
二、单、多晶硅材料的对比 ........... 4
材料质量的对比 ......... 5
材料制备技术的区别 . 6
材料加工成本的区别 . 7
单、多晶硅太阳电池技术对比 ......... 8
三、光伏电站组件选型分析 ........... 9
晶硅电池组件电学性能对比 . 9
光伏发电系统土地占用情况 ........... 11
组件转换效率对光伏发电项目投资成本的影响 ... 17
温度系数和功率衰减对系统发电量的影响 ........... 21
弱光响应对系统发电量的影响 ....... 23
单、多晶组件对光伏发电项目的影响 ....... 24
四、风险提示 ......... 26
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图 表 目 录
表1 P型单晶硅片和P型多晶硅片的关键技术参数对比 ....... 6
表2 单晶硅拉棒和多晶硅铸锭的材料制备工艺对比 .. 7
表3 金刚线切割的优势和在多晶硅切割时存在的问题 .......... 8
表4 常规晶体硅太阳电池产业化平均转换效率 .......... 9
表5 晶体硅太阳电池组件转换效率与功率的关系 .... 10
表6 一线光伏制造厂商60pcs晶硅组件温度系数及功率衰减情况 . 11
表7 Ⅰ类地形区固定式10MW光伏电站用地总体指标一... 12
表8 Ⅰ类地形区固定式10MW光伏电站用地总体指标计算........... 15
表9 线性插值法和拟合计算值偏离程度对比16
表10 不同组件效率对应纬度40时10MW光伏电站项目用地面积情况 .. 17
表11 10MW光伏电站投资概算（不包含土地租赁费） ....... 17
表12 10MW光伏电站项目采用不同效率的组件数量情况... 18
表13 10MW光伏电站项目投资情况 .. 18
表14 不同转换效率与组件价格的关系 .......... 20
表15 组件价差与组件功率的关系 ...... 20
表16 一线光伏制造厂商60pcs晶硅组件NOCT测试结果 .. 24
表17 不同组件转换效率与光伏系统度电成本的关系 .......... 25
图 1 发电效率与用地面积的关系曲线 ........... 14
图 2 组件转换效率与光伏电站项目总投资的关系 ... 19
图 3 组件价格与光伏电站项目总投资的关系 ........... 20
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一、单晶和多晶，一场旷日持久的“战争”
随着光伏产业的持续快速发展，我国已连续多年位居全球
新增、累计光伏装机规模最大的国家，拥有全球最大出货量
的晶体硅太阳电池制造全产业链。多晶硅电池组件在全球光
伏市场长期保持着绝对主导地位。而受益于单晶硅材料内在
的电学性能等优势，使其较多晶硅更易制备高效率电池，且
随着单晶硅全面导入金刚线切割技术、国家“领跑技术基地”
的推广建设以及项目建设土地资源价格的逐步提升，进一步
推动了单晶热潮，从而使得近年单晶硅组件市场占有率逐步
提升。但是光伏电站度电成本及其收益率情况才是选择单晶
或多晶组件的最终考核指标

那么，在光伏发电系统选型时，到底该选择单晶还是多晶，
则需要从多个角度综合分析确认最终度电成本。而本文将通
过讨论单、多晶材料性质区别，光伏电站组件选型对土地占
用面积、系统单位造价、总发电量、度电成本等因素的影响，
综合分析单晶和多晶硅组件性价比优劣，为产业投资者提供
参考

二、单、多晶硅材料的对比
单晶硅制备方法分为直拉法（Cz）和区熔法（Fz），后者
主要用于电子级硅材料的制备。90年代后，德国瓦克发明了
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铸造多晶硅的方法，由于用其制备的多晶硅太阳电池性能与
单晶硅太阳电池相近，但成本却远低于单晶硅太阳电池，因
此多晶硅太阳电池的市场占有率逐步超越了单晶硅太阳电池

随着近年单晶硅产业链中新技术的大量应用，单晶硅电池制
造成本得到持续下降，而受益于国家“领跑者”政策的影响，
促使单晶硅市场份额增长迅猛。据Energy Trend统计，2015
年全球单晶硅市场份额约为18%，2016年大幅提升至24%，
预计2017年或将提升至32%

材料质量的对比
杂质含量和晶体缺陷是衡量半导体硅材料质量的重要参
数，其对制备晶硅太阳电池转换效率的影响非常大。杂质含
量主要包括氧、碳、氮和金属，缺陷包括位错和晶界

硅材料中的氧元素容易和硼形成硼氧键，而硼氧键是P
型晶硅电池光致衰退的主要原因。由于单晶硅拉棒过程中使
用石英坩埚的原因，致使单晶硅材料中的氧含量高于铸锭多
晶硅，因此P型单晶硅太阳电池的光衰要高于多晶硅太阳电
池。但目前发展的N型单晶硅太阳电池技术以及单晶PERC
技术已可避免或基本解决光致衰退效应。铸锭多晶硅的碳、
氮和金属杂质以及位错密度、晶界缺陷都远高于单晶硅材料

研究表明，金属杂质是少子寿命降低和光致衰减的原因之一，
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