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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→冶金級→光伏級→芯片級
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，硅原子以晶格形態(tài)排列成晶核，如這些晶核長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
硅的主要評判指標是純度，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、太陽能級、電子級。用于光伏生產(chǎn)的太陽能級多晶硅一般純度在6N~9N之間（即99.9999%~99.9999999%，幾個9即是幾N），應(yīng)用于芯片的硅要求純度達到11N，詳細可參考半導體全面分析（三）：制造三大工藝，硅片五大巨頭！
14. 市場：全球 500 億，中國 400 億占 80%
2020 年全球多晶硅產(chǎn)量 52.1 萬噸 500 億，中國 39.6 萬噸 400 億占?76%（按平均價格10萬元/噸測算）
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℃ 遠遠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 10%
17. 全球前十中國 7 家占 76%
2020 年全球多晶硅產(chǎn)量 51 萬噸，中國 39?萬噸占 76%，全球前十中國?7 家，保利協(xié)鑫、通威股份、特變電工新特能源、新疆大全、德國瓦克、東方希望列前六
18. 中國：五大巨頭
2020 年中國五大巨頭通威股份、保利協(xié)鑫、特變電工新特能源、東方希望、新疆大全?CR5 高達 87.5%
600438 通威股份：產(chǎn)能龍頭
通威股份 2020 年多晶硅營收 65 億，2021 年產(chǎn)能達到 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)是國內(nèi)最早實現(xiàn)多晶硅規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)之一，2017 年收購美國 SunEdison FBR 進軍顆粒硅，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！
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