科普丨什么是N型硅片？为何N型硅片涨价？

硅片是多晶硅的下游环节，按照应用场景可以划分为光伏硅片与半导体硅片。根据原料和工艺的不同可以分为单晶硅片与多晶硅片。根据掺杂与导电类型的不同分为P型硅片与N型硅片。

随着光伏技术迭代，目前，N型硅片已经取代P型硅片，成为硅片行业的“主流”。那么什么是N型硅片，N型硅片有何优势，近期光伏龙头纷纷调涨N型硅片价格的逻辑是什么呢？

什么是N型硅片

对于什么是N型硅片，目前行业同样没有固定的标准。一般而言，N 型单晶硅片即在本征硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体硅片。由于N型硅片掺杂磷元素，作为基区存在相对较多的自由电子与少量空穴，这使得后续发电时电子通过导线运动至 N 型硅片“搜寻”空穴并复合的速率大大降低，使得电子处于激发态，延长少子寿命。少子寿命是指少子的平均生存时间，对光伏电池而言，少子寿命越高，电池效率越高。对此，作为行业龙头的TCL中环与隆基绿能均有论述，此外，N型硅片还具有更低的含氧量、更加集中的电阻率分布。

对于氧含量，根据晶科行业会议的论述，硅片中氧含量来源于高温下硅熔体会与石英坩埚表面发生的反应以及杂质。这也说明，N型硅片所需要的N型硅料需要更高纯度。

更集中的电阻率则使轴向电阻分布一致，实现电池效率的分布相对更集中，从而产出更高品质的产品。

N型硅片与P型硅片有何区别？

相较N型硅片，P型硅片掺杂硼元素，使得 P型硅片作为基区存在较多空穴，在后续制作成电池后，发电时电子通过导线运动至 P 型硅片时极易与空穴复合，使其少子寿命降低，从而影响后续电池效率。

N 型硅片掺磷元素，与硅相溶性差。硼与硅分凝系数相当，拉棒时分散均匀度容易控制。因此N型硅片工艺难度系数更高。

此外，N型硅片对材料纯度要求9个9，这基本达到了半导体多晶硅的要求。金属污染容忍度方面，N型硅片更低，因此对于石英坩埚等辅材要求更高。

N型硅片的工艺流程

N型硅片拉棒生产工艺一般使用直拉法（CZ），该方法大致可分为七大步骤，分别为：

（硅片工艺流程图，来源高景太阳能招股书）

1.装料：将多晶硅和掺杂剂放入单晶炉内的石英坩埚中，N 型硅片掺杂剂为磷、砷、锑等。

2.溶解：对加热腔体抽真空，并冲入氩气或氮气等保护气体，加热石英坩埚至融化温度（约 1420 度左右）使得多晶硅与掺杂剂完全融化。此过程中，将籽晶（一般长度为 1cm）下降与液面接近，预热几分钟以除去表面挥发性杂质并减少热冲击。

3.引晶：当温度稳定后，将籽晶与熔融态的原料接触，当籽晶与熔体液面浸润良好时，开始缓慢提拉，伴随籽晶上升，硅在籽晶头部逐渐结晶。

4.缩颈:引晶后略微降低温度，提高拉速，拉一段直径比籽晶细的部分。此目的在于有效集中和消除位错，从而制备出位错含量较低的硅单晶。颈的长度一般要大于 20mm。

5.放肩:缩颈工艺完成后，略降低提升速度并调整温度，让晶体逐渐长大到所需的直径为止。

6.等径生长:当晶体直径到达所需尺寸后，提高拉速，使晶体直径不再增加以完成收肩。收肩后需控制温度与拉速不变，即等径生长。单晶硅硅片取自等径部分。

7.收尾:通过稍升温，降拉速等操作，逐步缩小单晶直径，直到成一尖点而与液面分开，以防止位错反延。

下一个环节便是机加工阶段：

截断，采用截断机切除单晶硅圆棒的头部、尾部及超出客户规格的部分，并分段成切片设备可以处理的长度；

开方：将单晶硅圆棒采用金刚线开方机切成准四方型。

磨倒：单晶硅方棒磨倒目的是消除硅棒边缘由切割产生的机械损伤，防止边缘内破裂，利于后续生产工艺的顺利进行。

随后便是切片阶段：

粘棒：用粘棒胶将方棒的一个平面粘在相应机型的树脂板上，粘好胶的硅棒固定到工装夹具中送入切片工序。

切片：用多线切割机将硅棒切割成标准厚度的硅片。

脱胶：硅棒切割结束后通过脱胶机实现树脂板与切割好的硅片的分离。

此外，还包括清洗、入库等后续环节。

N型硅片的优势

光伏硅片领域的技术迭代体现在单晶硅片取代多晶硅片以及金刚线切割技术的运用。这两大技术推动了单晶硅电池技术的迭代与量产。如今行业再次来到技术迭代的门口，N型取代P型渐成行业主流，这与本其本身的诸多优势密切相关。

与P型硅片相比，N型硅片具有更高发电效率，温度系数低、无光衰、弱光性能更好等优势。

更高发电效率：N型硅片以电子导电为主，相比P型硅片空穴导电，N型自由电子更多，导电能力更强。

低温度系数、弱光响应：由于N型硅片具有较高的少子寿命，从而温度系数低以及具有更高的弱光性能。N型硅片由于掺杂元素的不同、材料高纯度不同，使其具有更好的物理属性。而更低温度系数以及良好的弱光性能则是光伏产品普遍的要求以及技术发展趋势。

N型硅片的成本

影响N型硅片的成本除N型硅料之外，还包括坩埚、热场、金刚线等原材料及制造工艺均提出了更高的要求，因而需要更强的成本控制能力。

硅料方面，N型硅片需求N型硅料，N型硅料价格更高。对于坩埚的需求，欧晶科技曾在交流互动平台表示，N型对于石英坩埚的品质有更高的要求，同时为了良率，相较于P型硅片使用的石英坩埚拉晶时间需要缩短。金刚线方面，高测股份表示，在硅片切割环节如果用相同线径的金刚线进行切割，硅片尺寸越大厚度越薄则切割难度越大，耗用金刚线相应越多。

光伏热场隔热碳材料作为晶硅制造热场系统的重要耗材，其灰分含量直接影响硅片纯度。由于N型硅片要求更高纯度，因而对光伏热场隔热碳材料纯度提出更高要求。

N型硅片生产企业

硅片企业包括N型硅片生产企业基本分为两大类，其一是，专业化的硅片企业如中环、隆基、高景太阳能、美科股份等。其二是一体化企业如，天合、晶科、晶澳、阿特斯、东方日升等，基本是自产自销。

光伏头条（微信号：PV-2005）梳理2023年光伏上市企业年报显示，目前17家上市企业从事硅棒、硅片环节的生产，合计产能859.5GW。

这些企业之中，像TCL中环等已经完成了N型化转型。2023年，TCL中环N型及大尺寸产品出货75GW，占比至66%。隆基则表示其硅片产线均可以生产P型硅片和N型硅片。硅片代加工企业高测股份则在2023年底表示，N型占比超70%。另一家硅片企业双良节能早在去年四季度已N型产品占比提升至40%以上。

N型硅片发展趋势

主流化：根据光伏行业协会预测，从2024年开始，N型电池占比将接近75%，成为市场主流。这意味着相应的N型硅片市场占比超75，成为市场主流。

（数据来源：中国光伏行业协会）

薄片化：根据中国光伏产业发展路线图（2022 年版）显示，多晶硅片厚度在180微米左右。P型硅片可以下探至140微米左右。目前主流的P型硅片在150微米。而N型不论是TOPCon还是HJT，硅片都大幅减低。特别是异质结技术，目前已有企业研发90微米的硅片。可见随着N型硅片的推广，薄片化的推进，硅料成本将大为降低。

数据来源：《中国光伏产业发展路线图（2022 年版）》,CPIA

大尺寸化：硅片尺寸越大，单片功率就越高，相对单瓦非硅成本更低。因此，硅片本身趋于大尺寸化。2019 年以前，几乎所有硅片的尺寸都在 166mm 以下，2023 年进入N型化元年，市场N硅片尺寸为 182 方片。今年随着技术的进步210方形硅片，微矩形片G12R硅片相继推出，建成行业主流。

N型硅片为什么涨价？

8月27日，TCL中环全面上调硅片价格，NG10产品1.15元/片，NG12产品1.5元/片，NG12R产品1.3元/片。8月26日，隆基绿能N-G10L提价为1.15元/片，N-G12R1.3元/片。新报价平均上调5分/片。两大龙头这次涨价剑指N型硅片。

光伏头条（微信号PV-2005）梳理硅业分会硅片价格显示，今年年初以来，硅片价格不论是N型还是P型都呈下降趋势，特别是从3月下旬开始，硅片价格激烈震动，价格快速下行。从3月21日开始，N型硅片便低于相近尺寸的P型硅片。从5月中旬开始，N型硅片稳定在1.1元/片附近。P型硅片相较N型，差价稳定在0.1元/片。

（数据来源：硅业分会）

从4月11日，硅业分会新增N型G12硅片报价。同样初期，N型硅片具有一定溢价优势。从6月13日开始，情势便发生了逆转。P型硅片反而比N型硅片高0.07元/片，而且这一趋势一直持续，甚至从7月18日开始，扩大至0.1元/片。

（数据来源：硅业分会）

一方面，N型硅片被普遍认为是行业主流方向，拥有诸多的性能、产品优势。同时其较高的技术门槛与工艺难度决定其成本更高，应该具有更高的市场价格。然而情况却出现了倒挂，N型硅片价格长期低于P型，这无论是对于行业技术研发还是产品属性的提升，可以都是一种伤害。因此行业龙头提涨硅片价格是一种积极的市场信号，值得肯定。