多晶硅专题报告：多晶硅产业链简介（上）

研究与投资咨询部 研究员：卫立 从业资格：F3075702投资咨询：Z0018108 联系方式： weili@greendh.com 多晶硅专题报告 2024年6月6日 多晶硅产业链简介（上） 前言 在2020年9月，第七十五届联合国大会上，国家官方宣 布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取 2060年前实现碳中和。碳中和及碳达峰的目标推动我国新能源产业的壮大发展，其中一个重要相关环节就是太阳能光伏产业链。近年来，我国太阳能产业发展迅速，无论是硅单晶的生产、硅片的加工、电池的组装还是系统的集成，国内企业均具备了一定的规模。 随着现货市场逐渐发展，光伏产业链上游的工业硅期货成功运行，多晶硅期货的上市节奏也逐步加快。一方面，将会增加市场投资品种的选择；另一方面，也为光伏相关企业添加了一项风险管理的金融工具。 一、多晶硅分类 太阳能电池主要由多晶硅制成，以目前的技术水平，实现太阳能光电转换的工艺大部分需要用到晶体硅太阳能电池，而其他种类的电池，比如薄膜电池，将作为晶体硅电池的补充。1997年之前用于生产太阳能电池的多晶硅主要来自于微电子工业产生的废料，后由于对于规模、硅规格要求以及成本要求的提升，行业对生产工艺进行了重大投资。目前多晶硅生产工艺主要有3中，分别是改良西门子法、硅烷流化床法和物理（冶金）法，其中改良西门子法为当前主流的多晶硅制备工艺，而硅烷流化床法相较于改良西门子法有着能耗低、规模大、可实现连续生产等优点，成为工艺研究热点方向。 多晶硅按照生产工艺不同，主要分为棒状硅和颗粒硅。改良西门子法生产的多晶硅目前工艺相对成熟，生产工艺成熟，纯度在6-11N，生产出来的棒状硅是目前市面上的供应的主要硅料。颗粒硅的生产工艺主要为硅烷流化床法，目前生产纯度可以达到6N，但颗粒硅的实际应用仍存在一些问题，主要以辅料的形式掺杂使用，比例一般不超过30%。2023年多晶硅产量上来看，颗粒硅占比有所上涨达到17.3%，棒状硅占比82.7%。当前多晶硅按纯度由低到高可分为： （1）冶金级多晶硅：一般含硅量为99.999%-99.9999%（5N-6N），主要应用领域为航空、纺织、建筑、汽车及机械等领域； （2）太阳能级多晶硅：纯度结语冶金级与电子级之间，一般在 99.9999%-99.9999999%（6N-9N）之间，主要应用为光伏晶硅电池； （3）电子级多晶硅：一般要求硅含量达到99.9999999%以上（9N 以上），主要应用部半导体硅片的生产。 图1：多晶硅产业链图 二、多晶硅制作工艺 改良西门子法是目前国内外最主流及最成熟的多晶硅生产工艺，又称“闭环西门子法”。在2020年我国多晶硅市场改良西门子法生产多晶硅占比就已经打到97.2%，并持续保持主导地位。改良西门子法生产多晶硅成本中，电力、工业硅、蒸汽、硅芯、人工、其他制造费用及这折旧占比分别为34%、35%、2%、6%、5%、5%、13%。（如图3所示） 图3：多晶硅生产成本 其主要是在西门子法基础上增加了为其回收和四氯化硅氢化工艺，主要流程是将冶金级硅和氯化氢反应生成氯氢硅后，经过精馏提纯、还原、产品破碎整理、为其回收、冷氢化等步骤加工，生成多晶硅。 目前改良西门子法生产多晶硅是最为成熟、应用最广泛及扩展速度最快的技术。 优点：实现了生产过程的闭路循环，避免副产品直接排放污染环境，并实现原料的循环利用，有效降低了生产成本。 硅烷流化床法是多晶硅生产工艺之一。该方法是以四氯化硅、氧气、氯气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，继而生成硅烷气。制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成颗粒状多晶硅产品。 优点：反应温度低，原料气体硅烷易提纯，杂质含量可以得到严格 控制。同时相比于改良西门子法，硅烷流化床法具有投资强度低、为其易于回收利用、硅烷分解温度低、能耗低、便于采用流化床连续生产、项目人员需求少等竞争优势。另外，目前硅烷流化床法颗粒硅综合电耗较改良西门子法棒状硅低40%-50%。 缺点：硅烷易燃易爆的突出特点和安全隐患，严重限制了硅烷流化床法的推广和使用。另外，生产质量方面，硅烷流化床法生产产品的金属杂质、碳含量等与电子级或太阳能级多晶硅的国家标准要求又一定差距。 重要声明 本报告中的信息均来源于公开资料，我公司对这些信息的准确性及完整性不作任何保证，不保证报告信息已做最新变更，也不保证分析师作出的任何建议不会发生任何变更。在任何情况下，报告中的信息或所表达的意见并不构成所述期货品种买卖的出价或询价。在任何情况下，我公司不就本报告中的任何内容对任何投资作出任何形式的担保，投资者据此投资，投资风险自我承担。我公司可能发出与本报告意见不一致的其它报告，本报告反映公司分析师本人的意见与结论，并不代表我公司的立场。未经我公司同意，任何人不得对本报告进行任何形式的发布、复制或对本报告进行有悖原意的删节和修改。