多晶硅技术的再次腾飞

1、概要颗粒硅简介：硅烷法生产的颗粒状多晶硅与西门子法的PK：性能更优，成本更低发展历程：起源于美国MEMC，保利协鑫实现国产化保利协鑫的涅槃：十年磨一剑风险提示2请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明颗粒硅，是硅烷法生产出来的颗粒状多晶硅。多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。西门子法通过气相沉积的方式 生产柱状多晶硅。硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中， 使硅烷裂解并在晶种上沉积，从而得到颗粒状多晶硅。资料来源：保利协鑫2020年中期业绩报告，海通证券研究所图：颗粒状多晶硅颗粒硅简介：硅烷法生产的颗粒状多晶硅图：柱状多晶硅资料来源： 亚洲硅业官网，海通证券研究所3请务必

2、阅读正文之后的信息披露和法律声明资料来源：蔡跃明、牟树荣、曾启明、钟雨明、钟娅玲三氯氢硅合成与多晶硅还原尾气全组分干法回收合并新工艺，廖卫兵改良西门子法制备高纯多晶硅料，海通证券研究所颗粒硅简介：改良西门子法目前应用更广泛美国MEMC公司采用流化床技术实现了批量生产，硅烷经纯化后在流化床式分解 炉中进行分解，反应温度为730左右，制得尺寸为1000微米的粒状多晶硅。改良西门子工艺是在传统的西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利 用生产过程中伴随产生的大量H2、HCI、SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套 工艺。目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。改良西门子法生产多

3、晶硅是目前最为成熟、应用最广泛、扩展速度最快的技术。图：颗粒硅生产化学方程式图：改良西门子多晶硅化学方程式资料来源：汤传斌粒状多晶硅生产概况，海通证券研究所合成还原 热氢化冷氢化4请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明美国MEMC颗粒硅能达到电子级标准，用于半导体用单晶生产中。总金属含量满足光伏硅料特技要求，施主、受主含量接近特级要求，碳含量满足 一级要求，表面附着硅粉比例低。资料来源：光伏测试网微信公众号，保利协鑫CTO万跃鹏颗粒硅-直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所图：颗粒硅质量质量标准：达到电子级标准，满足光伏级要求图：棒状硅标准资料来源：光伏行研微信公众号，保利协鑫CTO万跃鹏颗粒硅

4、-直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所5请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明颗粒料的易流动性给直拉单晶带来附加价值：1、减少了破碎环节，块状硅需要破碎，破碎成本1-3元/公斤；2、对石英加料筒的内壁冲击损耗低，延长石英筒使用寿命；3、颗粒硅填充性好，加料桶可以多装15-20%的颗粒硅，避免大块料堵塞的问题；4、可以结合自动加料到加料筒，也能使用外置复投装置，节省人力和加料时间。资料来源：光伏行研微信公众号，保利协鑫CTO万跃鹏颗粒硅-直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所图1：块状硅容易损坏石英筒性能更优：单晶连续投料的优选6图2：颗粒硅不容易损坏石英筒，并且填充性好资料来源：光伏行研微信公众

5、号，保利协鑫CTO万跃鹏颗粒硅-直拉单晶 复投料的首选， 海通证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明直拉单晶工艺分为RCZ（多次拉晶）和CCZ（连续直拉）。CCZ晶棒拉制与加料 熔化同时进行，省去了单晶棒冷却的时间，大大提升了工业生产效率。CCZ法在 坩埚所允许的寿命周期内可完成8-10根的晶棒拉制，而RCZ目前仅可完成4-5根拉 制。移动式自动复投技术是CCZ与RCZ的核心差异，目前FBR（硅烷流化床法）生产 的高品质颗粒硅产品可作为CCZ的最佳用料。保利协鑫通过收购SunEdison的部 分资产取得了FBR硅烷流化床法的技术，我们认为有望形成技术协同。资料来源： 协鑫集团搜狐号，

6、海通证券研究所图1：CCZ技术原理性能更优：颗粒硅能满足CCZ直拉单晶资料来源：观研网，海通证券研究所图1：颗粒硅可以实现自动复投7请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明使用60%颗粒硅+40%循环料，单晶成品率及单炉月产出与产线基本持平；颗粒硅取代原生多晶硅不影响晶棒头尾少子寿命，不影响晶棒棒尾部碳含量资料来源：光伏行研微信公众号，保利协鑫CTO万跃鹏颗粒硅-图：颗粒硅取代原生多晶硅不影响晶棒头 尾少子寿命拉晶效果：颗粒硅可替代原生多晶硅图：颗粒硅取代原生多晶硅不影响晶棒尾 部碳含量资料来源：光伏行研微信公众号，保利协鑫CTO万跃鹏颗粒硅-直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所直拉单晶复投料的

7、首选，海通证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明8资料来源：色选机网援引中国粉体网，海通证券研究所成本更低：流化床工艺反应温度更低资料来源：汤传斌粒状多晶硅生产概况，海通证券研究所改良西门子法多晶硅生产的西门子工艺，其原理就是在1100左右的高纯硅芯上 用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子工艺是在传 统的西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生 的大量H2、HCI、SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。美国MEMC公司采用流化床技术实现了批量生产，其以NaAlH4 与SiF4 为原料制 备硅烷，硅烷经纯化后在流化床式分解炉中进

8、行分解，反应温度为730左右， 制得尺寸为1000微米的粒状多晶硅。图：改良西门子生产过程图：流化床生产过程9请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明相比传统工艺，FBR不仅生产技术流程更短、后处理工序更少，还将使投资强度 下降30%，生产电耗降低约65%，项目人员需求降低30%。目前大全新能源投资在10亿元/万吨，投资强度比较大，折旧占比高。以大全新能源的2020年Q3为例，多晶硅折旧成本占比为16%。资料来源：光伏行研微信公众号，保利协鑫CTO万跃鹏颗粒硅- 直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所图：颗粒硅电耗更低成本更低：折旧、电耗更低图：大全新能源成本走势与构成资料来源：DQ Q3 202

9、0 Financial Results Presentation，海通证券研究所10请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明美国经过10余年的开发研究，于1987年建成了生产能力1250t/a的粒状多晶硅生 产线，采用在流化床上分解硅烷得到粒状多晶硅。美国MEMC Pasadena公司是 当时全球唯一生产粒状多晶硅的厂家。MEMC是全球著名的半导体材料公司，当时公司的硅片市占率一直在20%左右， 位于全球第二位，粒状多晶硅基本上自产自销。资料来源：汤传斌粒状多晶硅生产概况，海通证券研究所图：美国MEMC19972000年粒状多晶硅中Fe和总金属杂质含量不断下降发展历程：起源于美国MEMC图：粒状

10、多晶硅的总金属杂质含量比块状低资料来源：汤传斌粒状多晶硅生产概况 ，海通证券研究所11请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明2017年，保利协鑫以1.5亿美元的全现金方式收购SunEdison及其附属公司 SunEdison Products Singapore、MEMC Pasadena和Solaicx的部分技术和资 产。保利协鑫将获得电子级硅烷流化床颗粒硅技术及资产、第五代CCZ连续直拉单晶 技术及资产、包含相关设备及知识产权等。2019年，保利协鑫实现关键设备国产化及关键材料替代，主编国内颗粒硅国标行 标，实现FBR装置长周期运行及品质突破，完全满足主流市场单晶硅料需求。12请务必阅读正

11、文之后的信息披露和法律声明发展历程：保利协鑫收购 MEMC，完成国产化多晶硅及硅片技术：2009年7月，保利协鑫收购江苏中能，跻身全球最大型多晶 硅与硅片供货商之列。硅烷流化床法技术：2012年10月，保利协鑫的多晶硅硅烷气首期装置调试成功， 并顺利产出高纯度硅烷气。2013年开始，在改良西门子法多晶硅技术基础上投入 硅烷流化床新工艺，其万吨硅烷和3000吨流化床项目于2015年投入试生产。N型单晶技术：2015年5月份，保利协鑫旗下成立宁夏协鑫晶体科技发展有限公司， 从2016年第一季度开始生产单晶硅片，潜心于高效N型单晶。钙钛矿技术：2016年，协鑫收购了惟华光能58.6%的股权，成为协鑫布局钙钛矿 技术的平台。协鑫集团正在进行钙钛矿技术的商业化尝试。2019年，已率先完成 10MW大面积钙钛矿组件中试产线半导体级多晶硅：2015年12月，江苏中能与国家集成电路产业投资基金股份有限