报告发布方：中金企信国际咨询《市场地位证明：光伏级磁拉单晶硅超导磁体市场占有率申报证明（2024）-中金企信发布》

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（1）定制超导磁体基本概述：超导磁体具有磁场强度高、重量体积小、节省电耗等核心突出优势。通常电磁铁是利用在导体中通过电流产生磁场，由于超导材料在低于某一极低温度下具有零电阻特性，因此相比于常规磁体，超导磁体可以在不损耗焦耳热的情况下，产生很高的运行电流，进而在大空间内产生高场强、高稳定性、高均匀性的磁场。

低温超导磁体技术发展时间较早，技术成熟，高温超导磁体由于材料特性，磁体磁场强度可以做到更高，更满足高场强需求场景。低温超导材料NbTi超导线圈主要用于低场超导磁体，经过发展，为了满足高场需求，外层NbTi+内层Nb3Sn复合线圈成为了较高场超导磁体主流产业化技术路线。1980s以来，第一代高温超导材料Bi-2212、Bi2223和第二代高温超导材料YBCO陆续被发现，相较低温超导磁体，高温超导磁体仅需液氮制冷，有着更高的临界磁场、临界温度、临界电流，可以运用在超高场大型设备中，更小的体积也使得大型设备成本大幅降低。经过30多年的研究，高温超导磁体的磁场上限已经探索至45.5T，同时超导磁体的生产技术也正逐步成熟。

超导磁体是超导技术非常重要的应用领域。作为高新技术符合国家产业发展方向，发展低能耗、环境友好的超导技术对我国国民经济与社会发展具有重要的战略意义。

（2）超导磁体技术进展分析：超导技术在高能物理方面的加速磁体、医疗方面的核磁共振、肿瘤治疗用质子回旋加速器、科学研究方面的各类强磁场磁体和工业应用方面的磁分离和磁控提拉法（MCZ）单晶生产用磁体等均为超导磁体在各领域的应用。超导磁体可以凭借其能耗低优势对高品质需求、节能化领域帮助产品升级，随着超导磁体商业化应用进程加快，未来超导磁体将突破更多的下游应有边界。

中国超导磁体由于研发投入不足长期依赖进口，相关自主知识产权及关键技术一直未获突破，严重制约相关行业发展和产业升级。目前国内低温超导生产企业，在光伏级单晶硅生长领域应用展开磁体布局，通过施加超导磁场能更好控制氧进入硅晶体和电阻均匀性，从而提升电池转换效率和良率，是特种超导磁场在光伏领域应用的新技术趋势。

（3）光伏级磁拉单晶硅超导磁体简介：近年，N型电池片产能大幅扩张，对拉晶效率的要求提高带动超导磁体进入光伏级磁拉单晶硅领域。根据数据，预计2023-2025年全球新增装机有望从380GW增至547GW，年均复合增速达12.91%，国内新增装机有望从180GW增至304GW，年均复合增速达19.09%。P型电池光电转换效率理论极限为24.5%，而N型电池片的理论极限高达28.7%，实际电池效率已达24.5%逐步成为主流技术。但N型电池对硅片的质量要求更高、对硅片氧含量更敏感。TOPCon高温过程较多，易激发硅片内的氧原子形成同心圆，使电池片效率下降。常规降氧方式只能到10ppm，需要引入超导磁场降至7ppm以下。

超导磁控晶硅生长炉优势明显，随着国内企业加速技术迭代、产品降本，有望助力超导磁体规模化放量。当前光伏晶硅生长炉加装超导磁体主要有三重优势：1）降低硅片含氧量，提升最终生产电池片光电转换效率0.1%-0.8%；2）提升硅棒品质，增加产出；3）延长晶硅生长炉坩埚寿命，由于加装超导磁场可以控制硅液对坩埚冲刷，可有效延长坩埚寿命。随着晶盛机电、联创光电、连城数控等公司均积极展开超导磁体布局，“国产化”叠加“规模化”趋势，设备价格将有望下降，推进超导磁体在单晶硅生长炉领域应用规模化放量。

（4）主要生产企业现状：目前国内低温超导磁体与高温超导磁体生产企业，均针对光伏晶硅生长炉应用加速展开应用布局。低温超导磁体领域，连城数控推出KX420PVN型低氧单晶炉产品，深度掌握磁场模块（永磁场、勾型磁场及水平磁场、超导磁场）用于光伏单晶生长的一系列方案。晶盛机电于23年5月发布的第五代单晶炉，通过低温超导磁体方案解决TOPCon硅片的同心圆问题。截至2023年6月，晶盛机电第五代光伏低氧单晶炉的单晶炉已签订约3500台设备订单，预计今年出货近300台超导磁场。高温超导领域，联创光电晶硅生长炉用高温超导磁体研发顺利，预计2024年交付第一批高温超导磁体不少于50台，预计2024年到2025年，合作客户硅单晶生长炉升级改造对高温超导磁体的需求约300台。

（5）半导体级晶硅生长炉中超导磁体国产替代加速：半导体级晶硅生长炉需要磁场抑制热对流、提升晶体品质。高集成度芯片发展使半导体行业对硅单晶材料提出尺寸与质量的要求。直拉法（CZ）可生成大尺寸硅单晶，但生长中产生热对流，边界层不稳定，晶体易生杂质。

晶圆尺寸越大，芯片成本越低，随着生成单晶尺寸的加大，热对流、温度梯度均匀性越发难以控制。太空微重力和磁场可以有效抑制熔体对流，但微重力下晶体生成费用高，工艺复杂且周期长，所以采用引入磁场的方式，即磁控直拉单晶硅技术（MCZ）。熔体硅具有导电性，在磁场作用下，熔体流动必然引起感生电流从而产生洛伦兹力（F=qv×B）。在洛伦兹力的作用下，熔体内热对流得到抑制，熔体液面处的氧、点缺陷及其他杂质得到抑制。

目前超导磁体广泛应用于12英寸半导体级晶硅生长炉以及少部分8寸晶硅生长炉。2英寸半导体硅片需求不断增长，半导体级超导单晶硅生长炉国产化进程加速，高磁场要求促进高温超导开启规模化应用。在5G、物联网、汽车电子、服务器等需求的带动下，国内12英寸半导体硅片市场持续向好，12英寸单晶硅晶体生长设备需求不断扩大，预计中国大陆2022-2026年将新增25座12寸英寸晶圆厂，新增12英寸硅片产能2064万片/年。2020年国内半导体级超导单晶硅炉设备国产化率仅为30%，主要由国外供应商日本住友、东芝、三菱等提供。

目前西部超导实现12英寸直拉单晶硅超导磁体批量供应，晶盛机电子公司慧翔电液自产超导磁体，12尺寸4000高斯半导体单晶炉累计卖出200台。随着当前对大尺寸高品质单晶的需求不断增长，单晶硅炉对磁场强度的要求更高，高温超导可突破低温超导磁场强度上限，并且配套更小的制冷系统。当前高温超导带材价格正加速下降，随着国内联创光电为首的高温超导设备厂商加速相关应用研发，预计几年后高温超导磁体将在超导磁控单晶硅生长炉中开启规模化应用。

超导磁控晶硅生长炉优势明显，随着国内企业加速技术迭代、超导磁体降本、提升硅棒品质和效率，有望助力超导磁体规模化放量。