金刚线行业市场概况、发展现状及发展趋势分析
思瀚产业研究院    2024-08-05

金刚线行业是光伏产业链的重要辅材之一，与我国现代能源体系规划与工业化进程，尤其是新能源开发利用、环境保护、绿色经济等领域的发展紧密联系。我国政府通过相关政策引导支持包括金刚线在内的光伏产业链，向着高技术创新、高产品质量、低生产成本健康有序发展，也在光伏、新能源等产业政策中，强调构建新能源占比逐步上升的新型电力系统与光伏产业链协同发展的重要性。

（1）金刚线行业概况

金刚线是通过一定的加工方法，将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在高强度母线基体上制成的，金刚线与物件间通过多线切割机进行高速磨削运动，从而达到切割目的。

金刚线行业的上游为母线、金刚石裸粉、镍、部分化学制剂等原材料。金刚线成本构成中，原材料成本较高，直接人工、其他制造费用占比相对较少。

因此，金刚线行业成本导向较为明显，上游原材料的价格波动对金刚线产品生产成本有较大的关联性。从金刚线生产工艺看，目前金刚线生产工艺以电镀为主流，通过将金属镍层作为结合剂将金刚石微粉颗粒固结在母线上，以金刚石颗粒作为切割刀具，母线作为承载基体，从而使金刚线在高速运动下具备切割能力。

整个金刚线生产环节中有母线预处理、金刚石微粉预处理、预镀、上砂、加厚、水洗烘干等步骤。

金刚线下游主要为光伏硅片、磁性材料、蓝宝石、半导体等材料切割。目前光伏硅片是金刚线最大的下游应用市场，用于光伏晶硅切片的金刚线用量大，根据上海证券研究所的数据统计，光伏硅片切割占当前金刚线总需求量的 90%以上。

我国金刚线行业的发展历程大体上可分为以下 5个阶段：

1）2010-2013 年：下游应用拓宽，海外企业垄断市场金刚线切割技术最开始规模应用于蓝宝石切割。相比于传统砂浆切割技术效率低、成本高、浪费多的劣势，金刚线切割对硅料损耗降低且使得切割效率提高，2010 年开始应用于光伏晶体硅片的切割。在 2014 年以前，日本厂商占据了全球金刚线市场的大部分市场份额，长期处于垄断地位，产品售价居高不下，一定程度上限制了金刚线在光伏行业的规模化应用。

2）2014-2015 年：国内厂商开启对金刚线的探索，技术日趋成熟随着国内外市场需求增长迅速，以及国内光伏产业政策扶持力度加大，我国企业开始加大对金刚线技术的投入和布局。在以隆基股份、TCL 中环为代表的国内光伏一体化巨头的战略扶持下，美畅股份、高测股份、岱勒新材等多家国内金刚线企业加大研发投入力度，金刚线切割技术日趋成熟，产品规格降至 80μm 及以下，市场价格大幅降低，产品性能显著提升。此阶段中，单晶硅片因其质地均匀率先实现了金刚线切割工艺配套。

3）2016-2017 年：国内企业改革进程加快，市场迅速扩容随着国内对光伏产业的大力扶持和新增装机容量快速提升，金刚线的需求迎来了爆发式增长，国内企业也加大了扩产和技术改革的力度，实现了产品的快速迭代。

2017 年，金刚线在单晶硅片的切割领域已全面替代传统砂浆切割，龙头光伏企业大规模采用金刚线，并完善其配套工艺，单晶硅片的生产效率和质量得到了显著提升，同时随着黑硅、添加剂法等工艺解决金刚线切割硅片损伤层浅、反射率高的问题，多晶领域金刚线切片的渗透率快速提高，根据 CPIA 数据显示，2018 年金刚线在多晶硅切片切割应用的占比达到了 90%。

4）2018-2019 年：“光伏 531 政策”冲击光伏市场，金刚线需求回落，国内厂商市场份额提升光伏行业受到了《关于 2018 年光伏发电有关事项的通知》的冲击，其直接废止了 2017 年年底出台的新版补贴标准，集中式和分布式电站的度电补贴都大幅下调，并对分布式电站规模予以限制，导致装机需求量大幅下降，传导至产业链上游，硅片厂商的扩产计划被取消或延后，金刚线的需求也出现了回落，市场供需失衡，产品价格大幅下跌，行业营收状况受到了严重打击，高成本和落后的产能逐步退出中国市场。

5）2020 年至今：联合国提出“碳达峰、碳中和”理念，金刚线行业景气度持续上升在“碳中和，碳达峰”的战略目标指引下，各国能源结构不断转型，密集出台了诸多鼓励光伏等绿色低碳经济发展的行业政策，给予了较强的支撑力度，为光伏行业带来了新的需求，光伏相对火电的经济性优势也逐渐显现。

根据国家能源局数据，2023 年我国光伏新增装机为216.88GW，同比增长 146.8%，金刚线作为光伏行业的上游硅片环节的重要辅材之一，未来市场需求也将迎来持续增长。

（2）行业发展现状

1）金刚线在光伏行业渗透率接近 100%

2019 年至今，经过持续的工艺优化以及细线化带来的出片量提升，使得下游需求快速增长。受到“光伏 531”政策及供给端产能集中释放因素的影响，2019 年末，金刚线在单晶、多晶硅片渗透率基本接近 100%。2022 年末，硅产业链价格进入高点后，硅片价格进入降价周期，其上游金刚线价格也面临较大的价格压力，根据中金公司研究部数据统计，碳钢金刚石线的平均价格为 30-40元/公里，预计未来价格压力将持续存在。

2）光伏行业新增装机量维持高速增长

国际可再生能源机构与国家能源局统计数据显示，2013-2023 年，我国光伏发电累计装机量快速增长。从 2013 年的 17.75GW 上升至 2023 年的 609.49GW，增幅超过 34 倍。《2023 年全国电力工业统计数据》指出，2023 年我国新增光伏装机量为 216.88GW，新增与累计装机容量均为全球第一，而金刚线作为渗透率 100%的耗材，直接受益于光伏终端需求量的高增长。

未来，随着光伏行业降本增效进程的持续推进，在光伏发电成本下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，光伏新增装机仍将维持高速增长，从而扩大包括光伏硅片在内各个环节的需求。

3）国内硅片厂商市占率持续提升，产量逐年升高

光伏硅片行业一直以来呈现出龙头集中的特点。根据中国光伏行业协会数据，2022 年全球硅片生产规模前十的企业均为中国企业。随着国内硅片厂商加速扩产，我国在全球硅片领域占绝对主导地位。根据中国光伏行业协会数据，2019-2022 年，中国硅片产量占全球硅片产量的比例均在96%以上。

总体来看，中国硅片厂商在全球硅片领域的主导地位向国内金刚线市场释放有利信号，硅片产量的增长将拉动上游硅片切割的需求，同时硅片环节正加速扩产，作为硅片必备耗材，金刚线将直接受益硅片环节的大幅扩产。

4）光伏与硅片行业的发展推动金刚线需求量上升

根据不同型号金刚线的渗透率以及对应单位线耗的加权平均，根据中金公司研究部预测，预计 2023-2025 年金刚线的平均单 GW 线耗分别为 53、54、55 万公里/GW。结合硅片产量预测，2023-2025 年金刚线需求量将达到 29,090、35,761、42,143 万公里。预计 2023-2025 年金刚线市场规模分别能达到 113、147、178 亿元，2022-2025 年 CAGR 为 34%，高于硅片需求增速。

（3）行业发展趋势

1）下游硅片行业降本增效推动金刚线技术发展方向，细线化带动线耗提升

2020-2022 年，硅片行业实行降本增效，表现出“大尺寸+薄片化”的技术路线，以减少硅片厚度和切割损耗对硅片成本的影响，由此推动了金刚线技术细线化、高强化、省线化、低 TTV 切割、高良率切割、高速度切割的发展方向。

细线化：从成本角度出发，硅片切割过程中于金刚线自身线径的存在，导致部分硅棒被磨削为硅粉而损耗，因此需要尽可能降低金刚线线径以减少硅棒损耗。以出片数视角看，单公斤硅棒的出片数越高成本越低，基于此金刚线细线化可以带来出片数量的提高，从而降低硅片成本。硅片的薄片化也持续推动辅材金刚线的细线化。

目前用于单晶硅片的主流金刚线产品规格在 32μm36μm 之间，并逐步向更细的线径渗透。电池环节 P 转 N 迭代仍会推动硅片薄片化持续，据中国光伏行业协会预测，N 型电池厚度有望向 N-TOPCon100μm，N-HJT90μm 发展，硅片薄片化仍有广阔空间。

在 N 型电池非硅成本抬高的背景下，通过硅片薄片化实现硅成本下降成为必经之路，金刚线细线化进程仍会持续。

高强化与省线化：硅片的薄片化推动了金刚线的高强化和省线化，要求金刚线生产提高母线强度以抵消线径细化带来的破断力损失并提高金刚线的切割能力（如增加单位金刚线微粉数量，即提升出刃率）以减少电镀金刚线的损失。高良率切割：硅片的切割质量包括划伤、线痕、崩口、TTV 等。

划伤是指由于线锯表面存在大的镍瘤或者出刃高度过大的磨粒，在切割过程中将硅片划出的明显沟痕；线痕是由于团聚颗粒的挤压在硅片上留下的切割痕迹，与划伤直接导致硅片表面损伤不同；崩口、TTV 等主要由于虚高磨粒过多造成。上述缺陷会降低硅片良品率，在降本增效要求的推动下，金刚线具备低线痕、低 TTV 切割的发展趋势。

高速度切割：出刃率固定时，切割设备速度越快则设备利用率更高，单位时间内生产硅片数量越多。在金刚线细线化、硅片“薄片化+大尺寸”的技术变革中，金刚线的线耗将持续提升。细线化进程会导致金刚线破断力减少，在切割过程中断线风险更高；同时单位长度母线所能固结的金刚石颗粒减少，降低出刃率，导致金刚线切割速度下降、切割力下降、切片不良率提高，由此切割相同数量的硅片所需要的金刚线数量增加，线耗相应提高。

2）钨丝金刚线渗透率有望持续提升，呈现出量价齐升态势

金刚线总线径受母线线径和金刚线微粉直径影响，金刚线微粉尺寸减小的空间十分有限，因此降低母线线径是细线化的核心。传统金刚线以碳钢丝为母线，金刚线的细线化趋势导致其最小破断力下降，线径逐渐接近极限。目前主流的 32-38 规格碳钢丝金刚线对应母线线径 38-44μm，已接近碳钢丝母线的产业化极限 36μm。

当前碳钢丝金刚线面临细线化空间不足的情况，钨丝金刚线可以作为替代品。钨丝具有更强的抗拉强度，在同等破断力下可将线径做的更细，进一步降低切割的断线率和损耗。

钨丝具有较高的破断力，其破断拉力系数是同规格碳钢丝的 1.2-1.3 倍，若向其中掺杂其他金属元素（如铈、钇、锆等），能基于固溶强化机制制成强度更高的钨合金，且具有导电性好、耐腐蚀等优势，用其替代碳钢丝可以解决细线化问题，提高出片率，降低成本。

与此同时，钨丝作为母线的新材料，主要是替代目前母线材料高碳钢丝，并不影响整体的制造工艺，只是涉及部分工艺的调整，因此不需要对金刚线现存生产流程进行大规模升级改造，在工艺上节约了行业转换成本。针对大尺寸硅片和薄硅片，钨丝应用率先落地。

对于大尺寸硅片，其硅棒切方过程中的圆方棒转换率更低，因此单位面积硅棒的成本更高，而使用较细的钨丝金刚线能够节省硅棒以达到控制成本的目的，此外，钨丝金刚线的高强度可带来更小的线摆、线痕，可提高大尺寸硅片的良品率。当前限制钨丝金刚线替代碳钢丝金刚线的核心原因为经济性，钨丝母线成本较高导致钨丝金刚线价格居高，使用钨丝金刚线切割硅片降低硅棒损耗带来的收入增加不一定能够覆盖使用钨丝金刚线的成本增加。

根据中金研究部的数据统计，2022 年主流碳钢丝金刚线的售价为 30-40 元/公里，钨丝金刚线售价则高达 70-80 元/公里，约为碳钢丝金刚线的 2 倍，部分规格可达到 4 倍。随着钨丝母线产能释放和金刚线企业一体化的生产趋势，钨丝金刚线降本空间可观，将推动钨丝替代浪潮。

基于未来硅片“大尺寸+薄片化”的技术路径和金刚线细线化技术不断进步，未来钨丝金刚线渗透率将不断提高，预计由 2022 年的 6%提升至 2025 年的 50%。

3）金刚线产品持续迭代，产品价格亦通过产品迭代实现调整

2016 年开始，国内厂商的发展进程加快，金刚线产能迅速扩张，头部厂商竞争激烈，导致金刚线单价持续下降；2020-2022 年，尽管金刚线价格由于硅片进入降价周期而面临较大的下行压力，但随着金刚线细线化及钨丝线产品的开发，价格降幅逐步收窄。

当前，下游硅片厂商更注重金刚线产品的细线化迭代与品质提升，金刚线在细线化、高强化、省线化、低 TTV、高稳定化等方面竞争将更为重要，价格竞争局面优于市场预期。金刚线价格会随产品迭代进行动态调整，技术溢价显著，叠加细线化后的生产难度和成本提升，以及钨丝金刚线渗透率的提高，预计未来金刚线价格降幅将逐步放缓。

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