在上半年產(chǎn)業(yè)鏈上游價格大漲的基礎(chǔ)上，光伏產(chǎn)業(yè)的利潤環(huán)節(jié)向上游遷移。上游硅料、硅片等企業(yè)賺的盆滿缽滿，而下游光伏電池、組件、電站企業(yè)的業(yè)績乏善可陳。

 

每一個行業(yè)都需要相應(yīng)的技術(shù)，技術(shù)的更迭是整個行業(yè)變化的開始。作為備受關(guān)注的光伏電池，包括了晶體硅電池、薄膜電池、有機電池、染料敏華電池、鈣鈦礦電池等各種技術(shù)流派。

 

在眾多流派中，晶體硅電池一直牢牢占據(jù)著霸主的地位，自2006年以來市場份額一直在80%以上。然而，即便是晶硅電池之間亦有競爭，關(guān)于技術(shù)的競爭從未停歇過。

 

作為晶硅電池的上游材料——高純度的硅料擁有著吸引人的高毛利，占據(jù)著光伏市場的制高點。但國內(nèi)光伏企業(yè)曾在這一環(huán)節(jié)長期依賴國外的技術(shù)，只有Wacker、hemlock等企業(yè)能完全生產(chǎn)電子級多晶硅產(chǎn)品。大量的光伏企業(yè)，特別是高純晶硅企業(yè)，因為沒有核心技術(shù)支撐，最終倒了下去。

 

如今國內(nèi)已經(jīng)突破了技術(shù)封鎖。當前光伏行業(yè)制作多晶硅主要是用改良 西門子 法。不過，在改良西門子法之外，近期顆粒硅制法被市場所熱捧，大有替代之氛圍。技術(shù)切磋是行業(yè)進步的重要推動力，但顆粒硅對光伏行業(yè)是否會有顛覆性的影響呢？

 

硅顆粒并不是新鮮事物

 

被行業(yè)所追捧的電子級多晶硅一直都是國家發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略原材料，在芯片場景應(yīng)用越來越多的背景下，未來對作為半導(dǎo)體電子材料的硅料，需求會越來越多。

 

多晶硅按純度要求及用途不同，分為太陽能級多晶硅和電子級多晶硅，其中太陽能級多晶硅主要用于太陽能電池的生產(chǎn)制造，而電子級多晶硅對純度要求更高，主要作為半導(dǎo)體電子材料。

 

相對于光伏產(chǎn)業(yè)所用的太陽能級多晶硅99.9999%純度，電子級多晶硅的純度要求高達99.999999999%。

 

目前主流的多晶硅，主要為改良西門子法和硅烷法生產(chǎn)出來的柱狀多晶硅。而顆粒硅，是硅烷法生產(chǎn)出來的顆粒狀多晶硅。我們知道，雙碳的背景下，成本更低的光伏發(fā)電是未來必然的趨勢。

 

而顆粒硅因為密度小、流動性好、電耗低、單位投資額少等優(yōu)勢而被一部分人所看好，市場擔心顆粒硅可能會對西門子閥造成巨大沖擊。那么，顆粒硅究竟有何玄機，它真的能顛覆改良西門子法么？

 

首先，我們需要了解的是，顆粒硅并不是新鮮事物，已經(jīng)存在很久了。

 

棒狀硅和顆粒硅是多晶硅原材料里常見的類型。棒狀硅是采用目前主流的生產(chǎn)工藝改良西門子法生產(chǎn)，而最近被熱炒的顆粒硅則是采用硅烷流化床工藝生產(chǎn)的。

 

 

棒狀硅和顆粒硅二者生產(chǎn)采用的原料相同均是工業(yè)硅，不同之處在于還原硅過程中采用的中間體。改良西門子法采用的中間體是三氯氫硅，而硅烷流化床法工藝采用的中間體是硅烷。

 

從本質(zhì)上來講，不論是改良西門子法生產(chǎn)的棒狀硅還是硅烷流化床法生產(chǎn)的顆粒硅，都是將工業(yè)硅提純?yōu)楦呒冸娮蛹壒瑁?1N）或者太陽能硅（6N）。

 

流化床法制備顆粒硅已經(jīng)擁有比較悠久的研發(fā)歷史，早在上世紀五十年代就有學(xué)者提出了通過化學(xué)氣相沉積的原理來制備多晶硅。隨后在此基礎(chǔ)上不斷改進，形成了目前的工藝。

 

由于多晶硅發(fā)展初期需求主要來自于半導(dǎo)體，要求的純度很高，流化床法顆粒硅不能滿足要求。國際上實現(xiàn)流化床顆粒硅商業(yè)化的企業(yè)較少。

 

總體上來說，流化床法下的顆粒硅生產(chǎn)技術(shù)在過去10年是有進步的。但我們從成本端、產(chǎn)能以及性能上將兩者進行對比，可以發(fā)現(xiàn)目前顆粒硅似乎還不具備顛覆當前主流技術(shù)西門子法多晶硅的能力。

 

為何說顆粒硅還不具備顛覆主流技術(shù)的能力？

 

這里面，最主要的原因是產(chǎn)能還比較少，產(chǎn)品性能相比棒狀多晶硅還不成熟。

 

根據(jù)產(chǎn)能投放及爬坡的節(jié)奏，顆粒硅2021年出貨大致在1.5萬噸，占全部總需求（55萬噸）不到3%。主要的顆粒硅出貨廠商，主要供給中環(huán)以及自用，所以對于行業(yè)供需以及競爭格局的影響有限。

 

主流硅片企業(yè)對顆粒硅的態(tài)度偏謹慎，究其原因還是氫跳、粉塵以及金屬等帶來的問題。由于流化床法自身的生產(chǎn)工藝原因，顆粒硅中氫含量相比塊狀硅要高，在后端拉棒環(huán)節(jié)受熱容易生產(chǎn)跳硅，對拉棒的穩(wěn)定性和質(zhì)量會產(chǎn)生不利影響。

 

由于顆粒硅體積很小，因此在生產(chǎn)過程中會撞擊器壁從而損傷生產(chǎn)設(shè)備器壁。為解決這一問題，一般設(shè)備的內(nèi)襯多為堅硬的碳基材料（如碳化硅），但在生產(chǎn)過程中硅仍然會撞擊器壁從而使得顆粒硅中含碳量較高。

 

另外，顆粒硅表面積較大，導(dǎo)致其容易吸附更多粉塵。兩個問題均會影響產(chǎn)品純度，其中N型料對于純度的要求更高，目前顆粒硅還滿足不了這么高的純度要求，所以大多數(shù)企業(yè)對顆粒硅還是采取觀望的態(tài)度。

 

而在備受追捧的成本優(yōu)勢上，其實現(xiàn)階段改良西門子成本已接近顆粒硅的理論成本，未來還有進一步下降的空間。

 

目前改良西門子法每公斤耗電在 60 度，顆粒硅已降至18度，因此理論電耗僅為改良西門子法的 1/3；此外，由于流程工藝相對更為簡單，因此顆粒硅的單位投資額相對更少（采用 6 代線后 可降至 7-7.5 億/萬噸），改良西門子法目前為8.5億/萬噸，因此相應(yīng)的流化床法的折舊成本也比較低。

 

二者共同導(dǎo)致顆粒硅的理論生產(chǎn)成本比塊狀硅要低。

 

實際上，顆粒硅電耗的確比較低，但不可忽視的是，流化床法會使用到蒸汽、天然氣等，且顆粒硅硅耗高于改良西門子法。

 

但顆粒硅成本不能單看硅料這一個環(huán)節(jié)，應(yīng)結(jié)合拉晶環(huán)節(jié)一起看，由于氫跳、粉塵以及金屬等帶來的問題，對拉棒的穩(wěn)定性和質(zhì)量會產(chǎn)生不利影響，由于“氫跳”、顆粒硅撞擊器壁等問題，會造成生產(chǎn)工序的中斷，并引起碳基內(nèi)襯、加熱線圈、石英坩堝等部件的損壞，間接提高了拉晶環(huán)節(jié)成本。

 

由于顆粒硅撞擊器壁的問題，根據(jù)目前掌握的信息顆粒硅的生產(chǎn)連續(xù)性較差，需要隔幾個月就更換新的碳基內(nèi)襯，造成了較大的成本增加。

 

此外，由于顆粒硅體積很小，目前成品中仍有較多粉狀顆粒硅，屬于廢料，也造成了較大的成本增加。因此，這兩個問題是顆粒硅后續(xù)能否成功降本的關(guān)鍵。

 

綜合能耗根據(jù)收集的相關(guān)數(shù)據(jù)測算，在考慮工業(yè)硅粉耗電后的情況下，西門子法綜合能耗和顆粒硅打平。

 

所以，硅料主流的技術(shù)路線還是改良 西門子 法，從產(chǎn)品品質(zhì)、成本、安全上改良西門子法都是更勝一籌。

 

既然顆粒硅還不具備顛覆主流多晶硅的能力，那為什么還受到市場的吹捧呢？

 

實際上，此次顆粒硅之所以會突然被重視起來，主要還是源于硅料的缺貨。因供給受限，國內(nèi)硅料價格從2020年7月底的6萬元/噸一路上漲至20萬元/噸。

 

不過，大廠擴產(chǎn)計劃要到明年才能投產(chǎn)，面對這種情形，業(yè)內(nèi)預(yù)計顆粒硅有望成為硅料緊缺場景下的備用料，因此受到資金追捧。所以，顆粒硅在更大程度上是當前產(chǎn)能的一個補充。

 

從最基本邏輯看，光伏現(xiàn)在是一個拼成本的行業(yè)，如果這個技術(shù)真的成熟的話，未來肯定還是有成功的可能性。但只有快速普及，形成行業(yè)規(guī)模才能全方位的降低成本。

 

而普及背后需要有大量的資本參與，任何新技術(shù)的推廣和使用是需要產(chǎn)業(yè)里面多方位投入，幾乎看不到單一廠商能憑借一己之力能把一個技術(shù)推成主流。

 

而當前顆粒硅出現(xiàn)的種種技術(shù)問題、成本下降難的問題使得參與的玩家并不多，資本投入的力量并不夠。

 

多晶硅是光伏產(chǎn)業(yè)鏈里技術(shù)、資金壁壘最高、擴產(chǎn)周期最長的環(huán)節(jié)之一。而硅料仍大概率以供應(yīng)鏈瓶頸的角色決定2022年光伏新增裝機上限，攝取顯著的超額利潤背后產(chǎn)能尤為重要。

 

在硅料價格快速上漲的背景下，各硅料企業(yè)和新進入者相繼公布了自己的產(chǎn)能擴展計劃，由于擴張需求，很少有企業(yè)愿意把重心放在性能并不穩(wěn)定的顆粒硅身上。

 

據(jù)統(tǒng)計，全球多晶硅名義產(chǎn)能將在 2021、2022年底分別達到 81.6萬噸、123.6 萬噸。考慮到 6 個月左右的爬坡期，硅料短期有效產(chǎn)能釋放將較有限，按完全理想爬坡情況估算 2021 年和 2022 年全球有效產(chǎn)能為 59 萬噸和 84.3 萬噸，其中顆粒硅在 3 萬噸和 9.2 萬噸左右。

 

可以看到，顆粒硅在當前產(chǎn)能貢獻上很有限。

 

技術(shù)的更迭往往是行業(yè)調(diào)整的開始，突破技術(shù)瓶頸的往往能夠享受到技術(shù)變革帶來的紅利。

 

即便顆粒硅的技術(shù)問題能解決，因為產(chǎn)能的問題，未來三年內(nèi)顆粒硅對西門子法來說都無法構(gòu)成實質(zhì)性的沖擊，大概率是用作添加料。

 

而從投資的角度說，就算顆粒硅技術(shù)真的能顛覆行業(yè)，在趨勢確立后買入仍然能有豐厚的收益。

 

責任編輯 | 趙云帆