碳中和光伏產(chǎn)業(yè)全面分析（二）：硅料四大分級(jí)，兩大工藝，兩大成本，五大巨頭

本篇講光伏上游硅料，下篇講光伏上游硅片

四、硅料

13. 分類：工業(yè)級(jí)→冶金級(jí)→光伏級(jí)→芯片級(jí)

多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時(shí)，硅原子以晶格形態(tài)排列成晶核，如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅

硅的主要評(píng)判指標(biāo)是純度，你想想，如果硅原子之間有一堆雜質(zhì)，那電子就別想在滿軌道和空軌道之間跑順暢，無論啥東西，純度越高制造難度越大，多晶硅按照產(chǎn)品純度的不同分為工業(yè)/金屬硅、冶金級(jí)、太陽能級(jí)、電子級(jí)。用于光伏生產(chǎn)的太陽能級(jí)多晶硅一般純度在6N~9N之間（即99.9999%~99.9999999%，幾個(gè)9即是幾N），應(yīng)用于芯片的硅要求純度達(dá)到11N，詳細(xì)可參考半導(dǎo)體全面分析（三）：制造三大工藝，硅片五大巨頭！

14. 市場(chǎng)：全球 500 億，中國(guó) 400 億占 80%

2020 年全球多晶硅產(chǎn)量 52.1 萬噸 500 億，中國(guó) 39.6 萬噸 400 億占?76%（按平均價(jià)格10萬元/噸測(cè)算）

15. 工藝：改良西門子法、硅烷流化床法

多晶硅生產(chǎn)主要有兩種工藝：改良西門子法、硅烷流化床法

西門子法是1955 年德國(guó)西門子以氫氣H2還原高純度三氯氫硅SiHCl3，在1100℃硅芯/硅棒上沉積多晶硅

改良西門子法又稱閉環(huán)西門子法，第一步工業(yè)硅粉與氯化氫或四氯化硅SiCl4和氫氣反應(yīng)制備三氯氫硅SiHCl3，第二步是三氯氫硅分離提純，第三步是三氯氫硅和氫氣多晶硅還原爐內(nèi) 1100℃ 硅芯表面沉積生長(zhǎng)成多晶硅棒，增加尾氣回收工藝

硅烷西門子法?Silane Siemens 通過硅烷 SiH4 在CVD還原爐熱分解氣相沉積

FBR 流化床法 Fluidised Bed Reactor?又稱沸騰床，原理是將原料像氣流一樣從流化床反應(yīng)器底部注入上升到中間加熱區(qū)進(jìn)行反應(yīng)生成硅，下部氣體讓硅籽晶沸騰處于懸浮狀態(tài)，硅沉積在硅籽晶上不斷生長(zhǎng)成硅顆粒沉降到反應(yīng)器底部排出顆粒硅

硅烷流化床法將四氯化硅、H2、冶金硅、HCl 為原料在流化床高溫高壓下氫化生成三氯氫硅，再加氫反應(yīng)生成二氯氫硅，再生成硅烷氣，硅烷氣通入流化床熱分解（500~700℃）并沉積在硅籽晶（載體）表面形成顆粒硅

16. 成本：硅耗、電耗

硅料生產(chǎn)的主要成本：硅 41%，電力 34%，設(shè)備折舊 13%，人工等 12%，目前 4 萬元/噸

硅耗指生產(chǎn)單位多晶硅耗費(fèi)的硅量，2020 年?1.1kg 硅/kg-Si 水平

電耗指生產(chǎn)單位多晶硅耗用的電力，2020 年 65?kWh/kg-Si

硅烷流化床法反應(yīng)溫度 500~700℃ 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于改良西門子法的 1100℃，電耗可降到?2 kWh/kg-Si，目前市占率不足?3%，2030 年預(yù)計(jì) 10%

17. 全球前十中國(guó) 7 家占 76%

2020 年全球多晶硅產(chǎn)量 51 萬噸，中國(guó) 39?萬噸占 76%，全球前十中國(guó)?7 家，保利協(xié)鑫、通威股份、特變電工新特能源、新疆大全、德國(guó)瓦克、東方希望列前六

18. 中國(guó)：五大巨頭

2020 年中國(guó)五大巨頭通威股份、保利協(xié)鑫、特變電工新特能源、東方希望、新疆大全?CR5 高達(dá) 87.5%

600438 通威股份：產(chǎn)能龍頭

通威股份 2020 年多晶硅營(yíng)收 65 億，2021 年產(chǎn)能達(dá)到 18 萬噸，行業(yè)第一

03800 保利協(xié)鑫：

顆粒硅龍頭?2006 年成立，子公司中能硅業(yè)是國(guó)內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)多晶硅規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)之一，2017 年收購(gòu)美國(guó) SunEdison FBR 進(jìn)軍顆粒硅，2021年顆粒硅產(chǎn)能 3 萬噸，產(chǎn)量占公司硅料總產(chǎn)量 18%，顆粒硅毛利率高于棒狀硅毛利率 15%

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下篇講光伏上游硅片！