专家介绍

硅烷流化床法的颗粒硅的概况：

我们梳理多晶硅产品的结构以及从2001年到目前以及未来的发展的趋势，整体上可以将多晶硅分为两个大的结构，包括太阳能级的多晶硅和电子级的多晶硅。初期在2001年的时候，我们全球的多晶硅料，电子级的产量要远高于太阳能级的产量，因为当时全球光伏都还没有真正的产业化，在应用上也是欧美一些国家有小规模的探索。到了2008年，经历过2006-2007年的多晶硅价格的高点，全球的光伏需求非常火爆，导致大家对光伏太阳能级的多晶硅的需求有快速的增加，太阳能级的多晶硅已经超过了电子级的多晶硅全球产量。从2010年开始，光伏跨入了一个新的门槛，从上游的硅料的角度来说，它的技术就更加活跃了，也是在这个时间窗口颗粒硅技术从全球范围内有了更高的活跃度。到了2017年我们国内的多晶硅的产量达到24万吨反超了国外的多晶硅产量，标志着中国多晶硅制造成为全球主体，这个趋势一直延续至今。后续2020年碳达峰、碳中和政策的提出、叠加全球、国内的鼓励政策的再次的启动，光伏需求达到新的顶点，2020年下半年开始，多晶硅价格从50-60元/kg一直涨到现在的250-260元/kg，展望未来多晶硅，尤其是光伏还有非常高的增长潜力。

协鑫的颗粒硅技术：

技术发展历史：全球和协鑫都是从2010年左右开始关注这项技术，到2019年底，我们1万吨的产线建成，标志着我们基本实现了稳定量产，对行业传统的改良西门子法也形成了实质性的竞争，促进了行业的创新发展、良性竞争，并对整个多晶硅、新技术产业链的生态起到促进作用。这期间我们拿到新的国家标准、国际标准，还有一些相关技术的专利授权，说明我们也得到了这个行业的认可。

技术近期进展：年初2万吨产能已经投产，目前已经满产了；新的3万吨的扩产也已经开展，很快会有新的进展；预计Q3徐州会达到6万吨的产能。在客户应用端，我们从2019年开始积累了很多客户，包括一些拉晶硅片的龙头企业，也包括去年开始的新玩家，大家都在积极试用我们的颗粒硅。此外，颗粒硅投料占比方面也取得了较大进展，协鑫示范线上已经做到了70%-100%的占比；而客户验证受限于产量不足，每家分到的量不多，投料比例大约20%-40%。另外碳足迹也是大家关注的重点。颗粒硅技术本身能耗更低，根据我们取得的法国能源署证书的认证，我们每kg颗粒硅碳排放量在37kgCO2，是全球范围内最低的。协鑫内部对颗粒硅的布局有徐州、西南、西北这几个大的方向，未来会总体规划到60万吨的水平，计划颗粒硅产能在国内的占比从2021年的6%逐步提升到2022年17%、2025年后 28%的水平。根据硅业分会数据，多晶硅料的产能2022年预计是100万吨，2025年预计是400万吨；而我们预测，全球的装机从2022年的220GW到2025年的400-500GW，假设容配比1.3、硅耗2.8g/W，实际的多晶硅需求2022年是80万吨，2025年是160万吨，据此我们测算多晶硅名义产能利用率，应该会从2022年的80%降低到2025年的40%。当然，随着终端装机变化、行业竞争，实际有效产能应该低于预测，但大趋势就是未来产能利用率将呈现下降趋势，对硅料企业创新水平、成本控制的考验将更为严格，因此未来颗粒硅的成本优势可能更加突出。

颗粒硅技术优势：硅烷流化床法和改良西门子法有三点明显不同。①硅烷分解转化率：硅烷流化床法达到了90%。改良西门子法仅10%-20%，因此后者消耗的物料比较大。②蒸汽消耗：硅烷流化床法是通过三氯氢硅的歧化反应来形成的，改良西门子法三氯氢硅还需要精馏的过程，增加蒸汽的消耗，这也是两者在能量需求上的消耗差异的来源。③尾气处理温度：硅烷分解的温度是从400度开始，流化床法主要是在600度进行；改良西门子法的三氯氢硅还原温度在900-1000度这个相对比较高的尾气的温度，因此尾气处理能源消耗上也有比较大的差距。总体而言，传统改良西门子法步骤比较多，而硅烷流化床法只有三个主要的工艺步骤，精简了高温尾气处理、棒状硅的破碎和整理等环节，从最终的投资与运营指标的效果上我们在新建用地、工厂投资，运营人力投入、综合电耗水耗这些核心的指标上面都有了不同程度的降低。

颗粒硅竞争优势：①碳足迹：去年到今年，由于各种国际的突发事件，全球能源需求呈现出了上升态势，包括短期传统能源需求存在一定反复，但长期全球低碳的需求是不变的。碳定价的机制、欧盟最近比较热的碳边境税的问题（尚未涉及多晶硅领域）未来也是一个必然趋势。组件厂商在欧盟、韩国电站的投标都有明确的碳足迹投标要求；我们国内政府对碳排放的政策也是不断地在收严。2021年我们国家的CEA的交易量只是局限在我们的电力行业，未来发改委也在做政策的一些研究，可能后续CEA交易范畴可能陆续纳入高耗能企业。如果多晶硅行业纳入这个机制，我们也会有一个额外的优势。去年的碳排放交易量是1.36亿吨，单价约42元/吨，对比欧盟同期150元/吨的水平还有很大空间。对比颗粒硅和棒状硅的电耗和排放，颗粒硅电耗0.4亿度/GW，棒状硅1.7亿度/GW，对应的温室气体排放也是相差接近一倍。②从硅料到组件环节的组合也都在沿着低碳足迹的技术路线发展，我们可以看到在硅料环节对颗粒硅的一个应用就是颗粒硅的投料的比例不断的由低到高，那么在25年的时候就是可以达到100%的水平；硅片从近期的166到未来的以182和210的硅片尺寸为主，包括以N型为主；电池环节是以N型的TOPCON、异质结为主力；组件上大家也是跟随着电池硅片的发展趋势，追求更大的硅片尺寸来降低我们的产品的成本，也同时带来更低的一个碳足迹。③大家比较关注的环节是硅烷流化床的颗粒硅产品的直接下游拉晶环节中的一些应用，在协鑫内部也有一个5GW的示范基地，100%的投料比例都已经做过数据验证，包括工艺的过程数据、终端的硅片电池产品数据，都可以完全满足现在市场和客户的需求：颗粒硅和块状硅对比，晶棒头部的少子寿命在一个数量级（反映电学性能）、引放成活率处在同一水平线甚至有时稍高（关乎单晶生长的直接产量，影响单位成本）、合格圆棒的单产基本是相同或略高的状态（良率指标）。

颗粒硅安全性：安全性一直是业内，包括光伏行业下游、公众大众比较关注的话题。与此同时，在每一轮产业供需变化中，上游的多晶硅在过剩之后的收缩阶段的产能损失是比较大的。因为如果化工行业停产，管道非常容易遭到腐蚀，再重新启动是比较困难的。这是有别于下游电池、组件行业的特性和客观因素。所以在每次比较紧张的时候都会牵动光伏产业链下游很多客户的敏感神经。另外一点，其实氯、氢、盐酸、硅烷、氯硅烷这些都是改良西门子法和硅烷流化床的颗粒硅这两个技术路线都常用到的核心原料、液体或者气体。这些原料的物理理化性质不同，在易燃、易爆、毒性等特性上都有区分，不必因为硅烷流化床法的名字而对技术的安全性存在感性理解。不论技术路线如何，这些危化品都受到多晶硅工厂生产的非常严格的管控，不存在区别对待。同时硅烷的生产和应用是非常成熟的技术，也有非常长的产业化和工业化的应用。包括光伏产业链里的电池、组件这些环节对硅烷非常熟悉，减反膜、氮化硅膜跟硅烷都是息息相关的，硅烷也是主要原料之一，在硅烷的运输、储藏、生产过程中的使用都有制定非常严格成熟的规范，所以大家不必过于担心。总结一下，多晶硅企业的安全问题取决于企业对安全管理水平和重视程度，和技术路线本身的关联度没有那么高。

颗粒硅未来的发展潜力：

历史沿革：①早期颗粒硅技术开发过程中需要解决的一些问题，包括反应器的大尺寸化和运行周期的延长，拉晶中的挂灰、氢跳问题。第一阶段有一些对应的产品指标，包括总金属含量有40ppb，氢的含量35ppm，含尘量0.5%，这些指标目前也已经下降；②2019-2021年，刚刚提到的那些问题都已经得到了非常大程度的解决，因此目前才能够达到接近6万吨的产业化水平。从反应器的角度，内筒材料已经相对优化，稳定性的优化工作随着量产规模的不断扩大也有了更高的现场优化空间。而随着我们这一年基本覆盖了所有的拉晶企业，我们和客户建立了非常好的关系，同时我们有自己的5GW拉晶示范工厂。如果客户前期由于不熟悉造成的一些问题，可以在这个工厂中得到很好的解决。从研发的角度，针对拉晶的问题我们正在开发CCz（连续直拉单晶），力求更高的品质、更高的产出，包括未来大规模应用的时候更加适用于颗粒硅的拉晶工厂的工业自动化设计，目前都是我们研究的重点。从产品特性的角度，总金属、氢、含尘量和之前相比都有很大的降幅，在客户端，现在主流的P型PERC和N型的TOPCon、异质结，在电池端、电池效率方面，我们都进行了前期的验证。未来设备的核心工艺是要进入新一代的硫化床的开发设计，更长的周期、更低的维护成本是核心方向。包括下游在内，我们会构建更完善的产业链和技术链生态，包括整个颗粒硅的储运和应用环节。

下游应用：N型的整个技术已经箭在弦上了，今年年底或者明年年初N型的产能比例可能会到20%，个人判断2024年产能上都会有30-40%的转变。未来的技术需求对于我们的硅料、颗粒硅也提出了相应要求，主要在总金属的方面要保持比较好的品质，同时由于N型电池对硅片、硅片的品质是相当敏感，我们的总金属、碳、施主杂质、受主杂质都是满足N型硅料的基本需求。目前来讲，现有太阳能级的多晶硅的致密料、特级料和颗粒硅的特级、1级料，基本可以满足N型的用料需求。未来对于电子级多晶硅（2级和3级），目前颗粒硅在中期也会达到总金属<5ppb的水平，基本已经迈进了电子3级、2级的主要区间。

CCz对比RCz：CCz单晶的工艺和传统RCz的主要区别在于，晶体在坩埚里进行旋转、提拉的时候，炉体的右侧开了一个孔，通过一个投料器、投料的管道，把颗粒硅加入到坩埚里去。球状的颗粒硅和棒硅破碎之后的碎料相比流动性更好，能够以比较少的磨损加入到拉晶的过程，同时保证硅料不断地输送到融化的硅液中。与传统的RCz相比，CCz会保持一个相对恒定的硅液液面，掺杂的金属能够在晶棒的头部一直到尾部有比较均衡的浓度分布。传统RCz的液面随着晶体的生长是不断下降的，由于金属分凝的原理，这些金属会更加富集到尾部，造成尾部的电阻会显著的低于头部的电阻。这对于硅片来说是大家不愿意看到的，因为这造成了效率的比较广的分布。这是正在研发的CCz的核心技术优势之一。另外一个优势是，拉晶不断的加料的过程中节省了传统RCz工艺中一些保温、化料的时间。因为传统工艺下，在晶体拉制完成保温的阶段不能进行后续的加料，在化料的时候也不能进行晶体的提拉。从这个角度来说，现在的CCz法可以有效节省很多时间，导致单产理论上有15%-30%的提升。这就是CCz和颗粒硅相互配合后，能够在品质、单产上发挥的两方面的巨大作用。

总结：

从节能减排、产品的纯度、成本的下降和智能化4个维度总结一下。对于节能减排，我们需要不断优化总体的设计。我们从1万吨、3万吨、6万吨到未来规划的60万吨，随着规模的变大，整体设计上的优化还有很多工艺要去做。

工艺环节的持续优化也有很大的空间。对于产品纯度，我们会通过原料的控制、核心装备及材料的继续优化与开发、储运环节中更好的储运技术和运输包装材料的开发，来保证产品的纯度。

成本下降主要有两个维度。一个是规范硫化床法的长期稳定的运行；一个是像CCz在拉晶工厂的储运的过程中自动化方案相匹配，使颗粒硅在下游产业链的应用环节的成本有明显下降。另外智能化就是对于新的生产方式、新的硅料类型，工厂会在储运运输、拉晶环节做很多自动化的辅助方案的设计。

类比组件出货量和组件价格成本的学习曲线，在颗粒硅和棒状硅两种产品出货增加，尤其是颗粒硅出货比重不断增加时，相应的颗粒硅的单产、单耗指标、成本指标、碳排放指标会延续学习曲线的趋势，和传统的改良西门子法的差距将越来越大。这促进了整个行业的良性竞争，降低了整个光伏行业的成本与碳排放。

问答环节

1、流化床生产的过程中硅耗相对大一些？

这可能是误解。从硅的消耗量来说，改良西门子法一般是在1.06、1.07，前期可能高一点1.1。流化床法的水平比1.06还要低，可以达到1.05的水平。这是我们实际的生产数据。

2、颗粒硅碳含量后续进一步降低的路径？

从碳的角度来说，比较多的来自装备的涂层。如果涂层本身的耐磨性比较好、运营周期比较长，它被破损的几率会相对较低，从而碳或者其他杂质引入的概率就会降低。对于这些问题，我们一直在做一些核心的涂层材料，比如氮化硅体系。除了传统的体系，我们也在不断尝试更新的材料体系，相信在中期能够看到实际效果。