多晶硅技術(shù)的再次騰飛

1、概要顆粒硅簡(jiǎn)介：硅烷法生產(chǎn)的顆粒狀多晶硅與西門子法的PK：性能更優(yōu)，成本更低發(fā)展歷程：起源于美國(guó)MEMC，保利協(xié)鑫實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化保利協(xié)鑫的涅槃：十年磨一劍風(fēng)險(xiǎn)提示2請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明顆粒硅，是硅烷法生產(chǎn)出來的顆粒狀多晶硅。多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)主要為改良西門子法和硅烷法。西門子法通過氣相沉積的方式 生產(chǎn)柱狀多晶硅。硅烷法是將硅烷通入以多晶硅晶種作為流化顆粒的流化床中， 使硅烷裂解并在晶種上沉積，從而得到顆粒狀多晶硅。資料來源：保利協(xié)鑫2020年中期業(yè)績(jī)報(bào)告，海通證券研究所圖：顆粒狀多晶硅顆粒硅簡(jiǎn)介：硅烷法生產(chǎn)的顆粒狀多晶硅圖：柱狀多晶硅資料來源： 亞洲硅業(yè)官網(wǎng)，海通證券研究所3請(qǐng)務(wù)必

2、閱讀正文之后的信息披露和法律聲明資料來源：蔡躍明、牟樹榮、曾啟明、鐘雨明、鐘婭玲三氯氫硅合成與多晶硅還原尾氣全組分干法回收合并新工藝，廖衛(wèi)兵改良西門子法制備高純多晶硅料，海通證券研究所顆粒硅簡(jiǎn)介：改良西門子法目前應(yīng)用更廣泛美國(guó)MEMC公司采用流化床技術(shù)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，硅烷經(jīng)純化后在流化床式分解 爐中進(jìn)行分解，反應(yīng)溫度為730左右，制得尺寸為1000微米的粒狀多晶硅。改良西門子工藝是在傳統(tǒng)的西門子工藝的基礎(chǔ)上，同時(shí)具備節(jié)能、降耗、回收利 用生產(chǎn)過程中伴隨產(chǎn)生的大量H2、HCI、SiCI4等副產(chǎn)物以及大量副產(chǎn)熱能的配套 工藝。目前世界上絕大部分廠家均采用改良西門子法生產(chǎn)多晶硅。改良西門子法生產(chǎn)多

3、晶硅是目前最為成熟、應(yīng)用最廣泛、擴(kuò)展速度最快的技術(shù)。圖：顆粒硅生產(chǎn)化學(xué)方程式圖：改良西門子多晶硅化學(xué)方程式資料來源：湯傳斌粒狀多晶硅生產(chǎn)概況，海通證券研究所合成還原 熱氫化冷氫化4請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明美國(guó)MEMC顆粒硅能達(dá)到電子級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，用于半導(dǎo)體用單晶生產(chǎn)中?？偨饘俸繚M足光伏硅料特技要求，施主、受主含量接近特級(jí)要求，碳含量滿足 一級(jí)要求，表面附著硅粉比例低。資料來源：光伏測(cè)試網(wǎng)微信公眾號(hào)，保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬顆粒硅-直拉單晶復(fù)投料的首選，海通證券研究所圖：顆粒硅質(zhì)量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：達(dá)到電子級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，滿足光伏級(jí)要求圖：棒狀硅標(biāo)準(zhǔn)資料來源：光伏行研微信公眾號(hào)，保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬顆粒硅

4、-直拉單晶復(fù)投料的首選，海通證券研究所5請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明顆粒料的易流動(dòng)性給直拉單晶帶來附加價(jià)值：1、減少了破碎環(huán)節(jié)，塊狀硅需要破碎，破碎成本1-3元/公斤；2、對(duì)石英加料筒的內(nèi)壁沖擊損耗低，延長(zhǎng)石英筒使用壽命；3、顆粒硅填充性好，加料桶可以多裝15-20%的顆粒硅，避免大塊料堵塞的問題；4、可以結(jié)合自動(dòng)加料到加料筒，也能使用外置復(fù)投裝置，節(jié)省人力和加料時(shí)間。資料來源：光伏行研微信公眾號(hào)，保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬顆粒硅-直拉單晶復(fù)投料的首選，海通證券研究所圖1：塊狀硅容易損壞石英筒性能更優(yōu)：?jiǎn)尉нB續(xù)投料的優(yōu)選6圖2：顆粒硅不容易損壞石英筒，并且填充性好資料來源：光伏行研微信公眾

5、號(hào)，保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬顆粒硅-直拉單晶 復(fù)投料的首選， 海通證券研究所請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明直拉單晶工藝分為RCZ（多次拉晶）和CCZ（連續(xù)直拉）。CCZ晶棒拉制與加料 熔化同時(shí)進(jìn)行，省去了單晶棒冷卻的時(shí)間，大大提升了工業(yè)生產(chǎn)效率。CCZ法在 坩堝所允許的壽命周期內(nèi)可完成8-10根的晶棒拉制，而RCZ目前僅可完成4-5根拉 制。移動(dòng)式自動(dòng)復(fù)投技術(shù)是CCZ與RCZ的核心差異，目前FBR（硅烷流化床法）生產(chǎn) 的高品質(zhì)顆粒硅產(chǎn)品可作為CCZ的最佳用料。保利協(xié)鑫通過收購(gòu)SunEdison的部 分資產(chǎn)取得了FBR硅烷流化床法的技術(shù)，我們認(rèn)為有望形成技術(shù)協(xié)同。資料來源： 協(xié)鑫集團(tuán)搜狐號(hào)，

6、海通證券研究所圖1：CCZ技術(shù)原理性能更優(yōu)：顆粒硅能滿足CCZ直拉單晶資料來源：觀研網(wǎng)，海通證券研究所圖1：顆粒硅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)投7請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明使用60%顆粒硅+40%循環(huán)料，單晶成品率及單爐月產(chǎn)出與產(chǎn)線基本持平；顆粒硅取代原生多晶硅不影響晶棒頭尾少子壽命，不影響晶棒棒尾部碳含量資料來源：光伏行研微信公眾號(hào)，保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬顆粒硅-圖：顆粒硅取代原生多晶硅不影響晶棒頭 尾少子壽命拉晶效果：顆粒硅可替代原生多晶硅圖：顆粒硅取代原生多晶硅不影響晶棒尾 部碳含量資料來源：光伏行研微信公眾號(hào)，保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬顆粒硅-直拉單晶復(fù)投料的首選，海通證券研究所直拉單晶復(fù)投料的

7、首選，海通證券研究所請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明8資料來源：色選機(jī)網(wǎng)援引中國(guó)粉體網(wǎng)，海通證券研究所成本更低：流化床工藝反應(yīng)溫度更低資料來源：湯傳斌粒狀多晶硅生產(chǎn)概況，海通證券研究所改良西門子法多晶硅生產(chǎn)的西門子工藝，其原理就是在1100左右的高純硅芯上 用高純氫還原高純?nèi)葰涔?，生成多晶硅沉積在硅芯上。改良西門子工藝是在傳 統(tǒng)的西門子工藝的基礎(chǔ)上，同時(shí)具備節(jié)能、降耗、回收利用生產(chǎn)過程中伴隨產(chǎn)生 的大量H2、HCI、SiCI4等副產(chǎn)物以及大量副產(chǎn)熱能的配套工藝。美國(guó)MEMC公司采用流化床技術(shù)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，其以NaAlH4 與SiF4 為原料制 備硅烷，硅烷經(jīng)純化后在流化床式分解爐中進(jìn)

8、行分解，反應(yīng)溫度為730左右， 制得尺寸為1000微米的粒狀多晶硅。圖：改良西門子生產(chǎn)過程圖：流化床生產(chǎn)過程9請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明相比傳統(tǒng)工藝，F(xiàn)BR不僅生產(chǎn)技術(shù)流程更短、后處理工序更少，還將使投資強(qiáng)度 下降30%，生產(chǎn)電耗降低約65%，項(xiàng)目人員需求降低30%。目前大全新能源投資在10億元/萬噸，投資強(qiáng)度比較大，折舊占比高。以大全新能源的2020年Q3為例，多晶硅折舊成本占比為16%。資料來源：光伏行研微信公眾號(hào)，保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬顆粒硅- 直拉單晶復(fù)投料的首選，海通證券研究所圖：顆粒硅電耗更低成本更低：折舊、電耗更低圖：大全新能源成本走勢(shì)與構(gòu)成資料來源：DQ Q3 202

9、0 Financial Results Presentation，海通證券研究所10請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明美國(guó)經(jīng)過10余年的開發(fā)研究，于1987年建成了生產(chǎn)能力1250t/a的粒狀多晶硅生 產(chǎn)線，采用在流化床上分解硅烷得到粒狀多晶硅。美國(guó)MEMC Pasadena公司是 當(dāng)時(shí)全球唯一生產(chǎn)粒狀多晶硅的廠家。MEMC是全球著名的半導(dǎo)體材料公司，當(dāng)時(shí)公司的硅片市占率一直在20%左右， 位于全球第二位，粒狀多晶硅基本上自產(chǎn)自銷。資料來源：湯傳斌粒狀多晶硅生產(chǎn)概況，海通證券研究所圖：美國(guó)MEMC19972000年粒狀多晶硅中Fe和總金屬雜質(zhì)含量不斷下降發(fā)展歷程：起源于美國(guó)MEMC圖：粒狀

10、多晶硅的總金屬雜質(zhì)含量比塊狀低資料來源：湯傳斌粒狀多晶硅生產(chǎn)概況 ，海通證券研究所11請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明2017年，保利協(xié)鑫以1.5億美元的全現(xiàn)金方式收購(gòu)SunEdison及其附屬公司 SunEdison Products Singapore、MEMC Pasadena和Solaicx的部分技術(shù)和資 產(chǎn)。保利協(xié)鑫將獲得電子級(jí)硅烷流化床顆粒硅技術(shù)及資產(chǎn)、第五代CCZ連續(xù)直拉單晶 技術(shù)及資產(chǎn)、包含相關(guān)設(shè)備及知識(shí)產(chǎn)權(quán)等。2019年，保利協(xié)鑫實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化及關(guān)鍵材料替代，主編國(guó)內(nèi)顆粒硅國(guó)標(biāo)行 標(biāo)，實(shí)現(xiàn)FBR裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行及品質(zhì)突破，完全滿足主流市場(chǎng)單晶硅料需求。12請(qǐng)務(wù)必閱讀正

11、文之后的信息披露和法律聲明發(fā)展歷程：保利協(xié)鑫收購(gòu) MEMC，完成國(guó)產(chǎn)化多晶硅及硅片技術(shù)：2009年7月，保利協(xié)鑫收購(gòu)江蘇中能，躋身全球最大型多晶 硅與硅片供貨商之列。硅烷流化床法技術(shù)：2012年10月，保利協(xié)鑫的多晶硅硅烷氣首期裝置調(diào)試成功， 并順利產(chǎn)出高純度硅烷氣。2013年開始，在改良西門子法多晶硅技術(shù)基礎(chǔ)上投入 硅烷流化床新工藝，其萬噸硅烷和3000噸流化床項(xiàng)目于2015年投入試生產(chǎn)。N型單晶技術(shù)：2015年5月份，保利協(xié)鑫旗下成立寧夏協(xié)鑫晶體科技發(fā)展有限公司， 從2016年第一季度開始生產(chǎn)單晶硅片，潛心于高效N型單晶。鈣鈦礦技術(shù)：2016年，協(xié)鑫收購(gòu)了惟華光能58.6%的股權(quán)，成為協(xié)鑫布局鈣鈦礦 技術(shù)的平臺(tái)。協(xié)鑫集團(tuán)正在進(jìn)行鈣鈦礦技術(shù)的商業(yè)化嘗試。2019年，已率先完成 10MW大面積鈣鈦礦組件中試產(chǎn)線半導(dǎo)體級(jí)多晶硅：2015年12月，江蘇中能與國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限