光伏設(shè)備行業(yè)專題報告低氧型單晶爐迎新一輪技術(shù)迭代（報告出品方/作者：東吳證券，周爾雙、劉曉旭）N型硅片存同心圓痛點，低氧型單晶爐助力降本增效新款單晶爐為何在2023年面世？隨著N型電池片，尤其就是TOPCon快速回調(diào)，N型硅片市場需求大幅提高。TOPCon2022年實際復(fù)產(chǎn)約110GW，2023年1-4月新增產(chǎn)能約400GW，助推N型硅片市場需求快速提升，而N型硅片對晶體品質(zhì)和氧碳含量建議很高，建議更高的少子壽命和更高的氧含量。N型硅片容易產(chǎn)生由原生氧引致同心圓、黑芯片問題。主要系則高溫的硅溶液在坩堝里進行相對高速的對流，因為外面熱中間熱，底部熱上面熱，硅溶液在坩堝內(nèi)會形成相近“上加鍋”現(xiàn)象，引致硅溶液內(nèi)部出現(xiàn)流動，不停沖刷石英坩堝，而石英就是二氧化硅，其中氧可以在沖刷過程中帶進硅溶液，引致晶體里所不含較多的氧。TOPCon更容易發(fā)生同心圓問題。TOPCon在時程的高溫工藝（如B擴散）下，氧難結(jié)晶形成氧環(huán)即為同心圓，影響效率和良率，所以TOPCon對硅片氧含量更虛弱；而HJT為低溫工藝，出現(xiàn)同心圓概率不高，可以挑選出低氧含量硅片。P型和N型的區(qū)別，為何PERC對雜質(zhì)建議不高？N型電池對硅料建議比P型高。（1）轉(zhuǎn)換效率上，N型電池（TOPCon、xBC、HJT）均高于P型電池（BSF、PERC）。（2）電特性及純度上，N型表金屬、體金屬、山吉雜質(zhì)和信士雜質(zhì)含量比P型太太少50%，少子壽命也提高了。（3）含氧量上，現(xiàn)有的單晶爐技術(shù)可以同時同時實現(xiàn)12.5ppma左右的含氧量，再往之下，良率就很低，比如果增加至10ppma，良率可能將將沒有10%。當下TOPCon一體化企業(yè)的痛點：同心圓和黑芯片問題TOPCon高溫過程比較多（SE仍須兩次擴硼，溫度在1050攝氏度以上，擴磷850攝氏度，LPCVD也就是高溫過程），高溫過程可以喚醒硅片內(nèi)的氧原子形成同心圓，并使效率下降。瑕疵分為空位瑕疵和點缺陷，空位瑕疵就是原子顧不上排序，所以中間出現(xiàn)了孔洞。高拉速情況下孔洞可以多，摻雜磷之后孔洞瑕疵可以更多，過了7ppm之后，瑕疵可以急速上升。Topcon里的高溫制程就可以導(dǎo)致氧涌向形成瑕疵，400度以上氧可以在硅片里活動，800~900度以上氧可以游動，一旦冷了凝固就一動了。氧喜歡CUP區(qū)域，氧原子沉積在一起，漏電大，一的定就是無法發(fā)電的，如果氧和過渡階段金屬無機之后，可以引起局部的勢能。從邏輯上，氧和雜質(zhì)就是N型硅片的敵人，雜質(zhì)可以無機掉少子，氧會涌向形成瑕疵。TOPCon白芯片問題放大了HJT硅棒利用率優(yōu)勢：目前TOPCon存黑芯片的問題，硅片氧含量高且在高溫下氧換行了硅，造成了電池片或組件在EL檢測時中心變白的現(xiàn)象。目前TOPcon白芯片占比4-5%，在企業(yè)的可以拒絕接受范圍內(nèi)，但隨著未來TOPCon對良率的建議越來越低，黑芯片可以并使TOPCon比HJT硅棒利用率低3%。單晶爐發(fā)展趨勢：平均值3-4年再加一代，從尺寸變大至質(zhì)量升級之前單晶爐的發(fā)展思路就是：在所有變動成本一致的情況下，硅片尺寸越大，成本越高。當下的G10硅片，從尺寸角度，已經(jīng)就是瓶頸，210就是最符合集裝箱尺寸的大小，自210面世后，硅片環(huán)節(jié)再并無代萊技術(shù)運算。晶盛機電持續(xù)推出單晶爐新品，由注重尺寸到注重質(zhì)量。2007年晶盛機電推出第一代全自動單晶爐；2011年首推水冷套裝置，實現(xiàn)高拉速第二代單晶爐；2015年首推復(fù)投器+大熱場，開創(chuàng)第三代RCZ高產(chǎn)單晶爐；2020年首推基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的第四代智能化單晶爐。2023年晶盛推出第五代新型單晶爐，最大的亮點在于改變了傳統(tǒng)的封閉控制系統(tǒng)模式，配置了基于開放架構(gòu)的用戶可編程的軟件定義工藝平臺。增加磁場為有效率解決方案之一，具備一定經(jīng)濟性硅料降價+硅片10%~12%合理利潤率，單晶爐回來本周期沒有2年硅料降價+硅片10%~12%合理利潤率下，行業(yè)整體利潤仍然較低，單晶爐回來本周期沒有2年，其中N型設(shè)備回來本周期比P型更長。（1）單晶爐價格約140萬/臺，理論產(chǎn)值14MV/臺，N型硅片利潤率12%，P型硅片利潤率10%。（2）進口高純石英砂短缺，坩堝修改頻繁，單晶爐待機時間變大長，間接引致追加新增產(chǎn)能損耗，其中N型單晶爐追加新增產(chǎn)能損耗約20%，P型單晶爐追加新增產(chǎn)能損耗約10%。（3）N型每GW所需單晶爐約90臺，設(shè)備價值量1.3億元，P型每GW所需單晶爐80臺，設(shè)備價值量1.1億元。以硅片價格0.6元/W測算，設(shè)備回來本周期沒有2年，其中N型設(shè)備回來本周期更長。硅料降價+N型12%利潤率，單晶爐+超導(dǎo)磁場回來本周期約3年N型硅片對含氧量和純度建議比P型高，只有磁場就可以將含氧量增加至7ppma（N型行業(yè)標準），在硅料降價+N型12%合理利潤率下，行業(yè)整體利潤仍然較低，單晶爐回來本周期約3年。（1）2023年晶盛超導(dǎo)磁場約150萬元/臺，2024年料降到100萬元/臺（增加30%）。（2）單晶爐+磁場可以有效率提高硅片拉晶的良率、成晶率，提高10%單產(chǎn)。（3）磁場可以減緩硅溶液對坩堝的沖刷，延長坩堝使用壽命，N型單晶爐追加新增產(chǎn)能損耗增加至15%。（4）N型每GW所需單晶爐+超導(dǎo)磁場76臺，設(shè)備價值量2.2億元，以硅片價格0.6元/W測算，成立備回本周期約3年，當超導(dǎo)磁場增加至100萬元/臺，回來本周期約2.5年。硅片存追加新增產(chǎn)能緊缺風險，硅片質(zhì)量為時程競爭的關(guān)鍵要素從供給與市場需求角度來看，硅片追加新增產(chǎn)能未來存緊缺風險。供給端的2022年底硅片名義追加新增產(chǎn)能少于600GW+，考慮到落后追加新增產(chǎn)能出局、追加新增產(chǎn)能利用率等，我們測算實際有效率追加新增產(chǎn)能約260GW+；市場需求端的2022年全球新增裝機量約230GW，考量至孟韌度等，我們測算硅片市場需求約290GW+，硅片供需處于很很緊平衡狀態(tài)。未來隨著硅片技術(shù)變革減少、落后產(chǎn)能淘汰率下降，硅料等瓶頸因素消失、追加新增產(chǎn)能利用率提升，硅片名義追加新增產(chǎn)能存緊缺風險。硅片質(zhì)量為時程競爭的關(guān)鍵要素。硅片追加新增產(chǎn)能緊缺將放大硅片質(zhì)量的重要性，下游對質(zhì)量優(yōu)秀硅片的傾向性凸顯。超導(dǎo)磁場提質(zhì)降本，0.3%效率提升+非硅降本貢獻2000-3000萬/GW提質(zhì)角度：以182尺寸72片組件、轉(zhuǎn)換效率24.3%為基準，單晶爐+超導(dǎo)磁場可以有效率的提高電池轉(zhuǎn)換效率0.1~0.5%，進而提高組件功率。按照電池效率提升0.3%、組件1.6元/W估算，550W的組件溢價10.8元，每GW多盈利約1900萬元。降本角度：單晶爐+超導(dǎo)磁場可以多利用5%的頭尾料，頭尾料再次投料，相等于節(jié)省5%的電費。目前非硅成本就是0.1元/W，其中電費約0.08元/W，則可以節(jié)省電費0.004元/W，每GW節(jié)省電費成本約400萬元。光伏磁場先進經(jīng)驗半導(dǎo)體領(lǐng)域經(jīng)驗，有效率遏止對流以增加氧等雜質(zhì)磁控直拉單晶技術(shù)可抑制熔體熱對流，增加晶體的雜質(zhì)含量超導(dǎo)材料就是所指在低于其臨界溫度時，具有直流電阻為零和完全抗磁性（外磁場的磁力線無法散射至內(nèi)部）的材料，而超導(dǎo)磁體則就是利用超導(dǎo)材料的特定性質(zhì)回去產(chǎn)生強磁場的裝置：通常由超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)線圈和冷卻系則為叢蘚科扭口蘚（液態(tài)氦）共同共同組成。超導(dǎo)線圈在超低溫環(huán)境溫度下發(fā)至超導(dǎo)狀態(tài)，能夠橫跨比常規(guī)線圈更高的電流，從而產(chǎn)生更高的磁場，具有低功耗、高場強、體積小、體積小等優(yōu)勢特點。基于所產(chǎn)生的強磁場，超導(dǎo)磁體能夠應(yīng)用于人體核磁共振成像儀（MRI）、磁控直拉單晶硅（MCZ）、超導(dǎo)磁體儲能等領(lǐng)域。其中，磁控直拉單晶技術(shù)即為在直拉法（CZ法）單晶生長的基礎(chǔ)上對坩堝內(nèi)熔體施以超導(dǎo)磁場，從而遏止熔體的熱對流：熔體硅具有導(dǎo)電性，在磁場促進作用下，熔體流動必然引起感生電流從而產(chǎn)生洛倫茲力。在洛倫茲力的促進作用下，熔體內(nèi)熱對流贏得遏止，熔體液面處的氧、點缺陷及其他雜質(zhì)贏得遏止。適當原產(chǎn)的磁場能提高單晶的光滑性，減少氧、硼、鋁等雜質(zhì)從石英坩堝步入熔體，從而提升單晶硅品質(zhì)。磁控直拉法中的超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的磁場通常分為橫向磁場、縱向磁場、勾形磁場。其中縱向磁場由于遏止熔體熱對流整體整體表現(xiàn)不好，已被橫向磁場和勾形磁場所替代。而橫向和勾形兩種磁場位型各有利弊，最優(yōu)技術(shù)路線仍在揉索中：慧翔電液專利中橫向磁場和勾形磁場均采用過，中國科學院電工研究所專利中采用了橫向磁場。超導(dǎo)磁場優(yōu)勢明顯，助力單晶硅品質(zhì)進一步提高磁場焊接晶體最早可以追溯到1966年，該方法最早由Utech和Fleming及ChedzeyHurle分別獨立明確提出，并第一次把磁場引入水平生長InSb晶體，減小了熱對流和界面溫度波動，功不可沒了遏止生長條紋的促進作用；掌控硅中氧在70年代末至80年代初變成單晶生長技術(shù)中的關(guān)鍵課題，學者已經(jīng)已經(jīng)開始大規(guī)模研究磁場對晶體生長犯罪行為的影響。日本索尼公司于1980年攜手刊載了“優(yōu)質(zhì)硅單晶的新制法”，已經(jīng)已經(jīng)開始將磁場應(yīng)用領(lǐng)域至CZ硅單晶生長中，獲得了適宜VLSI和高湖南金證大功率器件用的高質(zhì)量硅單晶，引起了半導(dǎo)體行業(yè)的著重。1982年初，索尼公司正式宣布正式宣布有償轉(zhuǎn)讓該技術(shù)，標志著MCZ步入實用階段。傳統(tǒng)的MCZ方法采用永磁體或銅線圈導(dǎo)流產(chǎn)生背景磁場，但永磁體穩(wěn)定性極差，而銅線圈磁體具有磁場強度低、能耗大的缺點，無法滿足用戶晶棒尺寸持續(xù)增加的市場需求。隨著超導(dǎo)磁體技術(shù)的發(fā)展，超導(dǎo)磁場提供更多更多了更存取悅力的解決方案：可以并使材料凝固液面更均衡，材料純度更高；同常規(guī)磁體較之，超導(dǎo)磁體能夠增加300mm單晶硅生產(chǎn)能耗20%、提高成品率30%。客戶基礎(chǔ)+慧翔電液技術(shù)儲備+盈利模式演化：開拓晶盛機電發(fā)展空間鞏固客戶基礎(chǔ)助推研發(fā)負反饋循環(huán)：晶盛機電作為光伏單晶爐龍頭企業(yè)，客戶量大且覆蓋面廣，因此存充足的客戶資源可以可供公司進行技術(shù)檢驗，形成客戶端-設(shè)備端正意見反饋循環(huán)，助力研發(fā)過程大力大力推進和關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化。全資子公司慧翔電液經(jīng)歷多年技術(shù)積累，先發(fā)優(yōu)勢鑄就行業(yè)領(lǐng)先地位：晶盛機電初期超導(dǎo)磁場主要為外采，其2017年研發(fā)的半導(dǎo)體級超導(dǎo)磁場單晶硅生長爐的超導(dǎo)磁場由日本住友提供更多更多，但由于價格較為高昂，晶盛在此之后逐漸由外采變?yōu)樽匝校⑷Y子公司慧翔電液主要大力支持超導(dǎo)磁場的國產(chǎn)化。布局：根據(jù)專利申請時間，慧翔電液對超導(dǎo)磁場的布局可以追溯到2018年：先后研發(fā)了為主動屏蔽漏磁的磁體結(jié)構(gòu)，以及能夠增加磁場強度的優(yōu)化線圈結(jié)構(gòu)；至2019年，慧翔電液的研發(fā)范圍由局部擴展到整體，提出申請了磁控直拉單晶設(shè)備的專利保護，不斷完善晶盛機電在半導(dǎo)體級超導(dǎo)磁場單晶爐的布局。低氧型單晶爐迎新一輪技術(shù)運算，市場空間寬闊我們預(yù)計至2025年低氧單晶爐市場空間強于200億元模型基本假設(shè)：（1）2023-2025年新增追加新增產(chǎn)能中低氧單晶爐滲透率分別為5%/15%/30%;（2）超導(dǎo)磁場的增加能夠提升單晶爐單產(chǎn)，2023-2025年單產(chǎn)分別為14/15/15MW；（3）2023-2025年超導(dǎo)磁場價格分別為150/120/100萬元；（4）2023-2025年存量追加新增產(chǎn)能更新為低氧單晶爐的比例分別為4%/10%/15%。重點公司分析晶盛機電：面世第五代單晶爐，重新加入超導(dǎo)磁場2023年5月22日晶盛機電發(fā)布第五代單晶爐，通過引入超導(dǎo)磁場解決TOPCon的同心圓問題。晶盛機電為單晶爐龍頭，市占率為除隆基外的90%，持續(xù)大力大力推進單晶爐優(yōu)化升級，目前晶盛已發(fā)發(fā)推出第五代單晶爐，亮點之一便為額外超導(dǎo)磁場回去解決TOPCon硅片的同心圓問題，其子公司慧翔電液具備磁場供應(yīng)能力，就是國內(nèi)超導(dǎo)磁場市占率最高的玩家，截至目前已經(jīng)備貨強于200個。我們表示晶盛機電作為傳統(tǒng)單晶爐龍頭，在新型低氧單晶爐前瞻性布局，具備領(lǐng)先優(yōu)勢，隨其著N型硅片持續(xù)復(fù)產(chǎn)&低氧單晶爐滲透率提升，晶盛機電訂單料維持高減至。西部超導(dǎo)：超導(dǎo)產(chǎn)品領(lǐng)軍者，已向下游相關(guān)客戶銷售MCZ磁體西部超導(dǎo)主業(yè)為司、高端鈦合金、超導(dǎo)產(chǎn)品（超導(dǎo)線材、超導(dǎo)磁場）、高性能高溫合金，公司持續(xù)開發(fā)超導(dǎo)材料和磁體技術(shù)在半導(dǎo)體、光伏、醫(yī)療及電力領(lǐng)域的應(yīng)用，并與相關(guān)單位形成了實質(zhì)性合作。目前公司自主研發(fā)了國內(nèi)第一臺專門用于磁控直拉單晶硅的高磁場強度超導(dǎo)磁體，傳導(dǎo)冷卻類型MCZ，已實現(xiàn)批量出口；滿足面向工程的電磁場設(shè)計需要，開發(fā)了大型超導(dǎo)磁體繞制、固化及低溫杜瓦設(shè)計和制造、制冷機直接冷卻快速降溫等全套超導(dǎo)磁體設(shè)計制造核心技術(shù)；公司還研發(fā)出特種磁體制備新技術(shù)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，批量應(yīng)用于國內(nèi)外高能加速器制造領(lǐng)域，實現(xiàn)中國首次向美國能源部稀有同位素加速器項目批量出口超導(dǎo)磁體；公司還具備鞍型和制冷機直冷低溫超導(dǎo)磁體、大型高溫超導(dǎo)磁體關(guān)鍵制備技術(shù)，為蘭州重離子加速器、上海光源、廣東電網(wǎng)超導(dǎo)限流器提供了核心的超導(dǎo)磁體，保障