干货 | 多晶硅研究框架

一

　　什么是多晶硅？

　　多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

　　多晶硅只是对硅提纯后的统称，如果从工业生产的成品形态来分，可以分为棒状硅和颗粒硅(两种工艺，不能转产)，其中为了下游使用需要，对棒状硅进一步加工后，继续按外观形态划分，可分为致密料、珊瑚料、疏松料等(颗粒硅不用进一步分割)。

　　其中致密料品相好，明亮光滑，表面颗粒凹陷度小于5mm，价格较高；疏松料品相差，表面凹陷大于20mm，价格较低；珊瑚料的品相及价格均处于二者之间。

二

　　多晶硅产业链

　　从硅石(二氧化硅)中提取金属硅单质以后，由磨粉厂磨粉，制成了多晶硅的原料--硅粉，而多晶硅的制作本身是对金属硅的进一步提纯，因为工业硅制成后，硅单质含量在99%级别(2N)，一般达不到99.9%(3N)。而下游真正能实际使用的多晶硅，即使是用于航空材料、纺织机械领域的冶金级多晶硅也要在99.999%~ 99.9999%(5-6N)；用于光伏发电领域的太阳能级多晶硅对硅含量要求在6-9N；而应用于芯片领域的电子级多晶硅对硅含量要求在9N以上。原料和应用品间的纯度级别差异较大，从而有了多晶硅的制备、切片等环节。

　　在三个主要应用级别中，冶金级多晶硅是新的应用领域，虽然对硅含量要求最宽松，但目前总的应用量并不大；而电子级多晶硅对纯度的要求过高，不仅需要提纯工艺的提升，也需要高品质的硅石作原料，而国内在工艺和原料上都有所欠缺，此级别仍有一定程度进口；而太阳能级多晶硅工艺成熟，投产和需求同步上升，是目前多晶硅主要的应用领域。

　　随着持续不断的技术进步(降本增效)，目前国内市场电池组件中以单晶硅电池为主，多晶硅电池电池占比快速下降(近4年来，单晶硅料从2017年的20%快速上升至2021年的94.9%)。

三

　　多晶硅成本及利润

　　随着生产工艺不断完善，反应中间物的充分回收利用，多晶硅整体生产成本不断降低，以当前主流的改良西门子法为例，成本中占比较大的是硅粉和电力，其中硅粉占总成本比例约39%，电力占总成本比例约30%，人工折旧等费用相对固定，因此多晶硅成本受原料工业硅价格影响相对明显。但值得注意的是，由于工业硅的生产资金及技术门槛较高(万吨级产线建设费用约10亿，生产节点千个)，因此目前国内多晶硅生产的利润较高，以最新的百川数据来看，本周工业硅的成本在6.4万元/吨，而售价却在30.3万元/吨，品种毛利高达24万元/吨(毛利率78.89%)，属于高门槛高利润行业。

四

　　多晶硅供应

　　多晶硅产能从2010年的10万吨/年以下增长到2021年底的52万吨/年，随着新增产能的完工，2022年或将翻倍至120万吨/年，占全球比例或88%；产量上从2010年的不足5万吨至2021年的49万吨，有长足的发展，预计2022年产量或达80万吨，占全球比提升至85%。

　　与此同时，国内多晶硅增产及投产步伐仍在继续，前十五厂商及产能排序如下，若考虑到部分厂的从属及关联关系，则国内多晶硅CR6在80%以上，属于集中度行业，依据部分公司公告统计，2023年仍有65万吨产能投放计划，中期内多晶硅供应仍在快速提升。

五

　　多晶硅需求

　　随着光伏行业快速发展，下游硅片产量及光伏装机量继续上升，据SMM预计，2022年末硅片产量或达340GW(+59%)，新增装机量80GW(+46%)，组件出口150GW(55%)，下游需求在延续了前期高增长的同时，受能源危机等刺激于近两年进一步提速。

六

　　多晶硅库存

　　分区域来看西北地区一直处于相对偏高水平，但近几周有所好转，西南及华北地区近三周累库速度较快，明显高于年内平均水平，华中及华东地区长期处于低库存水。总体来看，多晶硅总库存12970吨，较前期有所累库，不同区域间出现分化，但行业库存率仍处于较低水平。

七

　　工艺及革新

　　目前多晶硅主流工艺为改良西门子法，核心是利用三氯氢硅在炙热的硅芯棒上气象沉淀生成多晶硅，工艺流程已十分成熟，可以兼容太阳能级及电子级多晶硅的生产，但相对而言能耗偏高，与后续单晶硅拉制环节对接存在间隔。而正在新起的硅烷流化床法则是利用二氯二氢硅生成硅烷后在流化床中发生歧化反应生成颗粒硅，此种工艺主要以生产太阳能级多晶硅为主，少数国内厂家具备相应工艺，但尚不成熟，仍有进一步改进的空间。

　　光伏领域当下以硅类材料为主流，但仍有新材料及工艺正在研发和投产，例如钙钛矿工艺理念下以碘化铅甲胺为原料生产的光伏组件产线也有建成并投产的消息，未来工艺路线仍处于积极探索中。

（文章来源：美尔雅期货）