在上半年產(chǎn)業(yè)鏈上游價格大漲的基礎上，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)都需要相應的技術，技術的更迭是整個行業(yè)變化的開始。作為備受關注的光伏電池，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，關于技術的競爭從未停歇過。

 

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，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)，因為沒有核心技術支撐，最終倒了下去。

 

如今國內(nèi)已經(jīng)突破了技術封鎖。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，在芯片場景應用越來越多的背景下，未來對作為半導體電子材料的硅料，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者提出了通過化學氣相沉積的原理來制備多晶硅。隨后在此基礎上不斷改進，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)設備器壁。為解決這一問題，一般設備的內(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，因此相應的流化床法的折舊成本也比較低。

 

二者共同導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)能否成功降本的關鍵。

 

綜合能耗根據(jù)收集的相關數(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推成主流。

 

而當前顆粒硅出現(xiàn)的種種技術問題、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、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。

 

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

 

即便顆粒硅的技術問題能解決，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