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单晶硅是由多晶硅制备而成，当熔融的多晶硅在凝固时，硅原子将以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。单晶硅材料主要包括单晶硅棒、单晶硅片等。其中，单晶硅棒是单晶硅片的前道工序。
（1）单晶硅棒：原生多晶硅在石英坩埚中熔化，并掺入高纯掺杂剂改变其导电能力，放入籽晶确定晶向，经过单晶生长，制成具有特定电性功能的单晶硅棒。
（2）单晶硅片：前道工序制成的单晶硅棒再经过切片、研磨、蚀刻、抛光等工艺步骤，制成单晶硅片。单晶硅片生产主要工序为单晶硅拉棒工序和单晶硅切片工序。
单晶硅材料产业发展特点：
（1）硅片大尺寸化：降本增效一直以来都是推动行业内企业进行大尺寸硅片开发的源动力，大尺寸硅片优势如下表所示：
大尺寸硅片的优势
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主要优势 |
介绍 |
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提高生产效率 |
在半导体领域，在核心面积一定的条件下，硅片尺寸越大一次制作的核心越多，生产效率得到提升。在光伏领域，应用大尺寸硅片后，单张电池瓦数将得到提升。在单位时间内生产电池片张数和成本不变的情况下，单张电池瓦数的提升，有助于摊薄每瓦成本。 |
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提升硅片利用率 |
在半导体领域，在圆形的硅片上制造矩形的芯片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，必然会浪费部分硅片，硅片尺寸越大，相对而言硅片边缘的损失越小，有利于进一步提升硅片利用率。在光伏领域，硅棒切方面积损失比例得到下降。 |
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提升性能 |
在半导体领域，芯片的计算性能等于单位面积晶体管数量乘以芯片面积，在制程进步速度放缓的背景下，单位面积晶体管数量的增速也相应放缓，因此提升计算性能就需要提升芯片的面积。但由于需要考虑芯片的制作成本，所以硅片尺寸需增加，以保持合理的芯片生产成本。 在光伏领域，大尺寸硅片通过提升单片面积和转换效率增加功率，从而降低光伏单位投资成本。 |
集成电路发展趋势推动了更大尺寸半导体硅片的开发，半导体硅片尺寸已从1960 年时的1 英寸发展到现在的450mm。其中200mm、300mm 大硅片自2011年以来已成为全球主流，在我国大硅片自给率较低的背景下，国内半导体硅片制造技术朝大尺寸方向发展是必然选择，国内多家半导体硅片领先企业已开始300mm 大硅片的布局。
与此同时，在太阳能级硅片领域，随着光伏平价上网的推行，光伏产业为提高组件功率输出，降低产业链成本，在目前光伏电池片的效率增长空间有限的情况下，更大尺寸的光伏硅片需求凸显。现阶段，国内太阳能级单晶硅片巨头推出更大尺寸的产品M6 尺寸（166mm）和M12 尺寸（210mm），发起新一轮太阳能级硅片大尺寸化变革。
2）单晶硅片在光伏领域渗透率逐步提高：据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国单晶硅行业市场分析及投资前景研究预测报告》统计数据显示：国内太阳能级硅片市场的单晶硅片（P 型+N型）渗透率由2014 年的5%提升至2019 年的65%，预计到2022 年单晶硅片（P型+N 型）市场占比将达到80%。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，进而太阳能硅片的产品格局发生改变，预计未来单晶硅片的市场份额仍将成上升趋势。
2014-2019年中国单晶硅片及多晶硅片市场份额对比分析
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2014年 |
2015年 |
2016年 |
2017年 |
2018年 |
2019年 |
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多晶硅片 |
95% |
85% |
73% |
64% |
55% |
32.5% |
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单晶硅片（P型+N型） |
5% |
5% |
27% |
36% |
45% |
65% |
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铸锭单晶 |
0% |
0% |
0% |
0% |
0% |
2.5% |
数据统计：中金企信国际咨询
