顆粒硅能顛覆多晶硅市場嗎？

實現碳減排的長期規劃、提高可再生能源占比已經成為全球的一個共識，各國都有自己的發展規劃，我國也是積極響應，給出了2030碳達峰、2060碳中和的目標。同時，我國為了在規定的時間點落實，今年以來也是出臺一系列利好新能源的政策，甚至分別錨定了2025年和2030年非化石能源占比目標在20%和25%。

光伏作為新能源發電中非常重要的一個組成部分，其作用顯然是不可忽視的，但光伏行業繼去年四季度迎來裝機高峰之后，新增裝機今年上半年為2430.6萬千瓦，僅與去年同期增幅基本持平，而進入三季度月裝機量更是逐步下降，背后的原因之一就在于重要的原材料硅料的供不應求。

近年來，全球光伏裝機規模增速持續向上，也使得全產業鏈均處于擴張階段，但是相比起硅片、電池片等環節，硅料整體擴產規模較小同時擴產周期也較長，所以導致下游的擴產增速高于硅料，從而引發了硅料的供不應求和高價位的局面。今年以來，國內硅料價格持續高漲，從年初的90元/kg一路上漲到如今的265元/kg，漲幅高達194%，相比去年同期也有179%的漲幅，硅料的高價位甚至一度引發了上下游的博弈。

這里，筆者就硅料的兩種技術路線——改良西門子法和顆粒硅的硅烷流化床法，這兩個今年以來備受市場和投資者重點關注的雙技術展開講講。

硅料的雙技術之爭

就像動力電池也分磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩種一樣，硅料的制成技術也主要分為兩種，這兩種技術也都不是新生技術，分別是改良西門子法和硅烷流化床法，兩種產品的形態分別為棒狀硅和顆粒硅。

但不像磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池那樣處于持續的“你追我趕”，相互交鋒的局面，在過去的很長一段時間，改良西門子法由于自身降本速度非?？欤B加生產工藝又相對成熟，一直是市場上多晶硅制備的主流工藝?？梢哉f，在過去的十年中，國內外的大量的項目使用的都是改良西門子法，從2020年的數據來看，改良西門子法生產的棒狀硅約占全國總產量的97.2%。

此前，國內外并不是沒有企業在做顆粒硅，但都不盡如人意，直到近年尤其是今年開始，顆粒硅的硅烷流化床法開始受到市場的關注，主要原因是國內光伏企業保利協鑫稱其顆粒硅制成成本開始下降，并實現關鍵設備國產化及關鍵材料替代，最終使得顆粒硅項目具備了一定規模生產的技術條件。近日，保利協鑫表示顆粒硅新增2萬噸產能已于2021年10月底完成基建，并于11月10日正式投產。

兩種技術全面對比

硅料的兩種制成方法改良西門子法和硅烷流化床法，從過去歷史來看，毫無疑問改良西門子法更勝一籌，這次顆粒硅借著今年硅料供不應求的高景氣度卷土重來，究竟有什么優勢和底氣，可以從成本、能耗和品質三個方面進行對比。

（1）品質

由于此前改良西門子法占著絕對的主導地位，所以品質這里就以改良西門子法為標準來看。西門子法分為兩種標準，第一是太陽能級標準，第二種是電子級標準。其中太陽能級的標準里面分為4個等級，分別是特級品、一級品、二級品和三級品，還有等外品。相對于光伏產業所用太陽能級多晶硅99.9999%純度，電子級多晶硅的純度要求更高，高達99.999999999%。

國家質量標準要求產品需要滿足體雜、表雜金屬含量和碳、氧濃度，以避免重金屬雜質形成的強復合中心對電池片電學性能的造成致命影響以及對后續的生產控制產生不利后果。顆粒硅雖然投產時間不長，但是根據保利協鑫數據來看，顆粒硅的碳濃度在0.4ppma以下，總金屬雜質平均濃度在10ppbw以下，基本上是能夠達到太陽能級的特級品標準。但是顆粒硅的生產工藝決定了雜質含量很難控制，在連續大規模生產后，顆粒硅的產品的質量很難完全保持一致，硅料的品質會出現一定的差異。

至于電子一級多晶硅產品的標準，體雜和表雜水平要求在7ppbw以內，碳含量要求在0.02ppma以內，目前顆粒硅暫時無法達到這個標準，但同時期多晶硅龍頭企業的西門子法多晶硅體雜和表雜上限已經在0.9ppbw左右的水平，較顆粒硅低一個數量級，已經達到了電子級標準，顯然顆粒硅質量較改良西門子法還是有一定程度的差距。

根據民生證券電新首席鄧永康分析，顆粒硅中的一些問題仍需要花一些時間解決，主要原因就是含氫和含碳量偏高，所以目前企業的用量用法都屬于摻雜的，用一部分金屬硅，再用一部分顆粒硅。顆粒硅的價格其實也反應出了這個問題，它還沒有賣到和單晶致密料同樣的價格水平。

（2）能耗

考慮到我國給出的2030碳達峰，2060碳中和的目標，顯然能耗是需要重點比較的部分。市場目前認為顆粒硅的能耗是遠遠低于改良西門子法的，但這個能耗或有必要綜合來看。

從相關技術專家最新統計的數據來看，單看硅料環節的電耗和水耗，由于硅烷流化床法生產顆粒硅的反應溫度大約是在700度左右，轉化率是98.5%以上，同時由于整體工藝流程進行了簡化，使得新水消耗和電耗都較少，電耗僅在20-30 kWh/kg-Si，新水消耗則大概是多晶硅的25%-35%，折算17 kg/kg.Si。

而改良西門子法需要在1000度以上的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，一次轉化率較低僅為13%，間接導致了高能耗，所以電耗整體較高，基本在50 kWh/kg-Si左右，同時水耗則基本維持在67 kg/kg.Si左右。

但是值得注意的是，除了老生常談的電耗和水耗，能耗的綜合考慮還需要加上蒸汽消耗。不同于改良西門子法的副產蒸汽用于發電，蒸汽單耗基本上已經下降到0，硅烷流化床法還會使用到蒸汽、天然氣等，所以這部分有關蒸汽的25kg/kg.Si左右的能耗僅在生產顆粒硅的時候會產生，需要綜合考慮進去，最后，綜合能耗算下來，兩種技術的能耗差距并不大。

（3）成本

西門子法由于工藝成熟穩定，過程簡單可控，設備標準化，容易復制和擴大規模，2020年改良西門子法產線設備投資成本約為8.5億元/萬噸，而硅烷法生產技術流程由于較改良西門子法更短，工序更少，所以，在設備等初始投資方面肯定比改良西門子法低；同時，由于工序方面硅烷法無需破碎的原因，所以破碎成本也能省下來，還包括此前提到的電耗的成本降低，使得硅烷法比改良西門子法要低20%左右。

但同樣我們也要看到，雖然顆粒硅的電耗、單位投資額以及人工成本方面相比塊狀硅具有理論上的優勢。但運用到實際中，由于“氫跳”、顆粒硅撞擊器壁等問題，會造成生產工序的中斷，并引起碳基內襯、加熱線圈、石英坩堝等部件的損壞，同時由于生產工藝中粉末比例較高使得成品率偏低，從而在硅元素單耗方面產生了較大的額外成本。當然，隨著后續廠商的生產工藝的改善和技術的提升，顆粒硅生產的這些問題也有望得到進一步的解決。

顆粒硅能否顛覆多晶硅市場？

下游最終選擇用什么，肯定是會從多方面如成本、品質、穩定供貨等進行考慮，目前來看，顆粒硅已經得到部分客戶的使用，像隆基、中環、晶澳等也已經簽訂合約。但是顆粒硅在產品純度、運行穩定性和產品一致性方面顯然還有一些問題需要花時間解決，主要原因是它的含氫和含碳量偏高，但因為顆粒硅比較小，填料密度高，同時顆粒硅的加入可以增加單位產出，降低生產成本，避免大塊料堵塞，所以目前企業的用量用法都屬于部分摻雜，并不是100%的運用，而是用一部分金屬硅，再用一部分顆粒硅，總的來說相當于輔料使用，目前顆粒硅摻雜比例在15%-20%左右。

隨著顆粒硅產能的逐步釋放以及技術的進一步改善，這個比例或還將有一定程度的提升，但是想要完全顛覆目前的主流技術——西門子法多晶硅或仍不現實。一方面，目前總的顆粒硅的產能相比起整個光伏硅料的供需市場來看依舊太小，尚在爬坡階段；另一方面，下游對于顆粒硅當前的品質問題能否得到完美解決，以及成本能否持續下降，依舊保持觀望態度，目前顆粒硅的價格其實也反應出了這個問題，它還沒有賣到和單晶致密料同樣的價格水平。

最重要的一點，從近期國家頻發的新能源政策就能看得出來，光伏的未來市場依舊很大，而作為上游的硅料的高景氣度也不會退散，大的市場空間使得兩種技術在相互競爭的同時也是相互促進和受益。

免責聲明：市場有風險，選擇需謹慎！此文僅供參考，不作買賣依據。

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