在多晶硅料價(jià)格上漲之下，顆粒硅因成本優(yōu)勢，成為部分企業(yè)追捧的對象，并正計(jì)劃投入巨資擴(kuò)大產(chǎn)能。 市場上還一度傳出，顆粒硅大有取代棒狀硅的聲音。
當(dāng)下，在不少主流硅片廠商中，顆粒硅摻雜比例已大幅提高，甚至達(dá)到25%左右。此外，顆粒硅經(jīng)過多年發(fā)展，也已有一定技術(shù)突破。
不過，也有技術(shù)專家認(rèn)為，顆粒硅一般摻雜比例最多到20%，再多就很影響質(zhì)量了。
那么，顆粒硅真的是“黑科技”嗎，其價(jià)格優(yōu)勢能成為長期立足的“通行證”嗎？
不是“高科技”，更不是“黑科技”
要想搞清楚顆粒硅為何受到 熱捧，還要先談?wù)劧嗑Ч琛?br />
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(shí)，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，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。多晶硅具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，廣泛用于光伏、半導(dǎo)體等行業(yè)。
棒狀硅和顆粒硅是多晶硅原材料里常見的類型。棒狀硅是采用目前主流的生產(chǎn)工藝改良西門子法生產(chǎn)，而最近被熱炒的顆粒硅則是采用硅烷流化床工藝生產(chǎn)的。
實(shí)際上，早在上世紀(jì)五六十年代，多晶硅生產(chǎn)的兩大技術(shù)路線相繼問世，其中西門子法通過多次技術(shù)迭代一直引領(lǐng)行業(yè)前行，成為世界的主流路線，而流化床法作為第二技術(shù)路線也在持續(xù)進(jìn)步。
在多晶硅短缺之前，REC硅和MEMC電子材料公司就已經(jīng)應(yīng)用流化床反應(yīng)器（FBR）技術(shù)，并在美國華盛頓州摩西湖和德克薩斯州帕薩迪納生產(chǎn)顆粒狀多晶硅。
在2006年REC硅投資建設(shè)流化床生產(chǎn)多晶硅，結(jié)合硅烷法多晶硅混合投料在下游使用的階段，流化床技術(shù)生產(chǎn)多晶硅的技術(shù)優(yōu)勢就引起所有多晶硅制造商的注意，也就是在這個(gè)時(shí)候，多晶硅制造龍頭德國Wacker跟進(jìn)這一技術(shù)的研究。
但是當(dāng)時(shí)，多晶硅主要還是半導(dǎo)體的材料，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)尚未掀起投資狂潮。而由于安全性較差、爐壁沉積、流態(tài)化控制、產(chǎn)品純度控制等問題，顆粒硅未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，流化床生產(chǎn)半導(dǎo)體用多晶硅顯得很遙遠(yuǎn)。
西門子法多晶硅“最大”的威脅在2008年，因多晶硅緊缺，彼時(shí)REC硅和MEMC的優(yōu)勢在晶硅太陽能市場大展神威。由于多晶硅電池比單晶電池的市場更為火爆，顆粒硅可以為西門子法多晶硅填充縫隙，投爐的量會(huì)增加20%以上，并且它的生產(chǎn)成本是當(dāng)時(shí)最廉價(jià)的方式。
這種優(yōu)勢直接影響當(dāng)時(shí)所有多晶硅生產(chǎn)企業(yè)，在投資建設(shè)時(shí)不得不將顆粒硅作為新的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)加以考慮。從這個(gè)時(shí)候開始，流化床法也開始有了與改良西門子法相競爭的趨勢。
2013年以后，由于美國對中國的光伏實(shí)施反傾銷政策，中國多晶硅市場出現(xiàn)了“過剩”，價(jià)格不斷下調(diào)，直接影響了顆粒硅的收益。而2018年隨著“531”新政出臺(tái)，REC硅宣布停止摩西湖顆粒硅生產(chǎn)線。
因此，從當(dāng)前的角度來看，顆粒硅并不是“高科技”，更不是“黑科技”，而是六七十年前就有的舊技術(shù)。同時(shí)，由于改良西門子法的不斷更迭進(jìn)步，顆粒硅在歷史的舞臺(tái)始終只是“最佳配角”的存在。
硅料價(jià)格猛漲，顆粒硅重回大眾視野
當(dāng)下，顆粒硅重回大眾視野，也得益于其一大特性——便宜。
目前，多晶硅主要的生產(chǎn)工藝是改良西門子法，西門子法自1950年代被開發(fā)以來，已經(jīng)發(fā)展到第三代，始終是多晶硅最主流的生產(chǎn)工藝，份額占比達(dá)95%以上。
因此，通常情況下，改良西門子法多晶硅也被簡化稱為“多晶硅”。
多晶硅也是一將功臣萬骨枯的行業(yè)，相關(guān)企業(yè)打得頭破血流，最終呈現(xiàn)強(qiáng)者恒強(qiáng)的局面，價(jià)格也不斷下探。
回溯光伏產(chǎn)業(yè)過去十余年的發(fā)展，光伏成本從50元/W下降到了4元/W左右，多晶硅環(huán)節(jié)的持續(xù)降本為光伏平價(jià)上網(wǎng)做出了巨大的貢獻(xiàn)，而改良西門子法工藝在其中居功至偉。
隨著我國光伏、半導(dǎo)體等行業(yè)規(guī)模的快速擴(kuò)大，對多晶硅的需求增加，而由于近年來全國多地工業(yè)硅限產(chǎn)等原因，多晶硅供給端跟不上需求端，導(dǎo)致我國工業(yè)硅價(jià)格近兩年間持續(xù)上漲。
根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)硅業(yè)分會(huì)提供的數(shù)據(jù)顯示，從2021年年初到2022年6月份，單晶復(fù)投料的價(jià)格上漲了超過2倍。截至7月份第三周跟蹤數(shù)據(jù)顯示，硅料價(jià)格最高已經(jīng)觸及31萬元/噸，相比2021年初上漲了250%，創(chuàng)下了近10年來的新高。
根據(jù)硅業(yè)分會(huì)估測，2022年，全年國內(nèi)硅料產(chǎn)量預(yù)計(jì)約78萬噸，硅料總供應(yīng)量約88萬噸。根據(jù)國家能源局的預(yù)測，假設(shè)全球2022年光伏裝機(jī)在240-280GW之間，按1GW裝機(jī)需要消耗約0.35萬噸硅料計(jì)算，預(yù)計(jì)2022年硅料需求區(qū)間約為84-98萬噸左右，整體看硅料供應(yīng)仍略有不足。
此時(shí)，對于部分技術(shù)規(guī)模優(yōu)勢不足的硅料企業(yè)而言，顆粒硅生產(chǎn)在理論上具備一定的成本優(yōu)勢，又讓其重回大眾視野，成了部分企業(yè)“奔赴”的產(chǎn)業(yè)。
通過提高摻雜比例刷“存在感”
對于鋰電池而言，當(dāng)下有著磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池之爭，兩者處于持續(xù)的“你追我趕”，相互交鋒地局面。
那么，作為“配角”的顆粒硅，能否當(dāng)一回“主角”？
上面提到，硅片廠家一般采用大部分多晶硅料加一小部分顆粒硅料摻雜的做法，這樣可以在保證質(zhì)量的前提下降低成本。當(dāng)下，在硅料緊缺，價(jià)格上漲的背景下，顆粒硅在摻雜比例上提高到了25%左右。
不過，也有技術(shù)專家認(rèn)為，顆粒硅一般摻雜比例最多到20%，再多就很影響質(zhì)量了。
顯而易見，顆粒硅的生存空間目前仍僅作為一種“輔料”，用來降低成本。要想成為主角，顆粒硅必須要在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)顛覆。
由于采用硅烷流化床法（SiH4→Si＋2H2），加熱裂解使得硅中含氫量較高，同時(shí)制造過程中使得小顆粒硅被吹起，很容易撞到內(nèi)壁，而內(nèi)壁主要由碳組成，使得顆粒硅含碳量高，雜質(zhì)較多。在連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)后，顆粒硅的產(chǎn)品的質(zhì)量很難完全保持一致，硅料的品質(zhì)會(huì)出現(xiàn)一定的差異。
不僅如此，雖然顆粒硅的電耗、單位投資額以及人工成本方面相比塊狀硅具有理論上的優(yōu)勢。但運(yùn)用到實(shí)際中，由于“氫跳”、顆粒硅撞擊器壁等問題，會(huì)造成生產(chǎn)工序的中斷，并引起碳基內(nèi)襯、加熱線圈、石英坩堝等部件的損壞，同時(shí)由于生產(chǎn)工藝中粉末比例較高使得成品率偏低，從而在硅元素單耗方面產(chǎn)生了較大的額外成本。
當(dāng)然，隨著后續(xù)廠商的生產(chǎn)工藝的改善和技術(shù)的提升，顆粒硅生產(chǎn)的這些問題也有望得到進(jìn)一步的解決，但什么時(shí)候能徹底解決，其品質(zhì)能和改良西門子法多晶硅媲美，依然是個(gè)未知數(shù)。
更為重要的是，用來降低成本的顆粒硅，在硅料價(jià)格下降之后，還能成為“香餑餑”嗎？
有光伏行業(yè)分析師認(rèn)為，目前，硅料價(jià)格的漲勢仍未停止，預(yù)計(jì)三季度還將保持繼續(xù)上漲的態(tài)勢，“甚至四季度也難出現(xiàn)明顯下跌”。
據(jù)PVInfolink預(yù)測，2022年初、2022年底和2023年底的硅料環(huán)節(jié)的產(chǎn)能規(guī)模分別為264GW、442GW和663GW，今年和明年的增幅分別將達(dá)67%和50%。這意味著，到2023年，硅料或?qū)㈤_始充分緩解供需矛盾。
當(dāng)下，國內(nèi)部分企業(yè)，甚至上市公司在加碼顆粒硅產(chǎn)能，而新建的產(chǎn)能要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)還需要一段時(shí)間建設(shè)。
然而，“開工”沒有回頭箭，投資者應(yīng)該注意，當(dāng)新建顆粒硅產(chǎn)能投產(chǎn)時(shí)，恐怕這些盲目擴(kuò)產(chǎn)的企業(yè)將落得“一地雞毛”，自身也將受到直接波及。
總而言之，從歷史和未來的角度，顆粒硅當(dāng)前如沐春風(fēng)，大概率只是“曇花一現(xiàn)”。
原標(biāo)題：起底“黑科技”顆粒硅
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