多晶硅技术分析报告

多晶硅技术研究报告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。图：柱状多晶硅资料来源：亚洲硅业官网，市场研究部3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晶硅是目前最为成熟、应用最广泛、扩展速度最快的技术。合成还原热氢化冷氢化资料来源：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》，市场研究部4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》，市场研究部51、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。图2：颗粒硅不容易损坏石英筒，并且填充性好资料来源：光伏行研微信公众号，保利协鑫CTO万跃鹏《颗粒硅-直拉单晶复投料的首选》，市场研究部直拉单晶工艺分为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：观研网，市场研究部7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》，市场研究部8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：流化床生产过程资料来源：汤传斌《粒状多晶硅生产概况》，市场研究部9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%。图：颗粒硅电耗更低资料来源：DQQ32020FinancialResultsPresentation，市场研究部10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MEMCPasadena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。图：粒状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》，市场研究部资料来源：汤传斌《粒状多晶硅生产概况》，市场研究部112017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SunEdisonProductsSingapore、MEMCPasadena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：20