在全球碳中和背景下，光伏産業迎來高景氣度，光伏産業鍊的各個環節也迎來漲價期，其中漲幅最大還屬上遊的多晶矽料。說起多晶矽，在能源結構調整、CO2減排、霧霾治理等方面，多晶矽作為光伏産業重要原材料，扮演了舉足輕重的角色。

一、多晶矽：光伏上遊重要原料

多晶矽按照産品純度的不同，可分為工業矽、冶金級多晶矽、太陽能級别多晶矽及電子級别多晶矽。太陽能級多晶矽作為光伏産品制造的基礎原材料，處于晶矽光伏産業的上遊環節。

光伏發電靠光伏電池闆，光伏電池闆的主體是光伏電池片。光伏電池片可以用多晶矽材料，經直拉單晶爐拉制過程生成直拉單晶晶棒，或經鑄錠過程生成多晶/單晶鑄錠。直拉矽棒或鑄錠矽錠，經去皮、切方、切片、選片，制成光伏電池片，依工藝路徑分單晶電池片、多晶電池片/鑄錠單晶電池片，如下圖所示。

二、多晶矽的生産制備

1. 生産流程

多晶矽制備主要是将工業矽粉通過一系列的化學手段進行提純從而得到可以用于太陽能行業和電子行業的多晶矽料。生産流程一般分兩步：第一步将工業矽（純度98%-99%）與無水氯化氫反應得到三氯氫矽(SiHCl3)和氫氣，經多級餾化提純得到氣體三氯氫矽(SiHCl3)、二氯二氫矽、或矽烷(SiH4)。第二步是将上述高純氣體還原成高純矽，生産光伏或半導體行業用的矽料。

用于光伏生産的是太陽能級多晶矽，一般純度在6N~9 N之間，國标根據具體的參數差異将太陽能級多晶矽分為太陽能一級、太陽能二級、太陽能三級。

2. 主流工藝——改良西門子法

1955年，德國西門子公司成功開發了利用氫氣還原三氯矽烷在矽芯發熱體上沉積矽的工藝技術，并于1957年開始了工業規模的生産，這就是通常所說的西門子法。在西門子法工藝的基礎上，通過增加還原尾氣幹法回收系統、SiCl4氫化工藝，實現了閉路循環，于是形成了改良西門子法——閉環式SiHCl3氫還原法。

改良西門子法的生産流程是利用氯氣和氫氣合成HCl（或外購HCl），HCl和冶金矽粉在一定溫度下合成SiHCl3，分離精餾提純後的SiHCl3進入氫還原爐被氫氣還原，通過化學氣相沉積反應生産高純多晶矽，生産工藝流程見下圖。

改良西門子法包括五個主要環節：SiHCl3合成、SiHCl3精餾提純、SiHCl3的氫還原、尾氣的回收和SiCl4的氫化分離。該方法通過采用大型還原爐，降低了單位産品的能耗。通過采用SiCl4氫化和尾氣幹法回收工藝，明顯降低了原輔材料的消耗。

改良西門子法制備的多晶矽純度高，安全性好，沉積速率為8～10μm/min，一次通過的轉換效率為5%～20%，相比矽烷法、流化床法，其沉積速率與轉換效率是最高的。沉積溫度為1100℃，僅次于SiCl4（1200℃），所以電耗也較高，為120 kWh/kg（還原電耗）。

在當前主流多晶矽生産法-改良西門子法的生産成本中，電力成本、原料成本和折舊成本是主要部分，三者合計占到總成本的80%左右，其中電力成本占比最大，占比35%；矽粉成本占比30%；折舊成本占比達15%。因而，電力、原材料、折舊成為降低多晶矽生産成本的主要領域。

三、多晶矽的發展

我國多晶矽産業相對國外起步較晚，2007年國内在建項目達到2萬噸，是國内多晶矽規模化生産的元年，2008年受金融危機的影響，美國歐盟限制打壓中國光伏産品的出口，多晶矽價格一路暴跌。

2009年國發38号文将多晶矽列為産能過剩行業，限制國内多晶矽項目的擴産，此後随着全球經濟的回暖，歐洲部分國家如意大利加大了對于光伏的支持，市場對于多晶矽的需求回升。

2013年至今為領先全球期，這一階段我國光伏裝機持續擴大，需求增長，多晶矽企業競争力增強，我國多晶矽産量穩居全球第一。

2018年，國内新建産能達15萬噸，進口量首次減少，多晶矽生産布局更加優化，逐步往能源價格窪地如西北等地區轉移，生産設備也更為先進。實際上該年可以認為是多晶矽進口替代的元年。

四、多晶矽龍頭企業

全球現有矽料龍頭企業主要有：保利協鑫、通威股份、新特能源、大全新能源、東方希望、亞洲矽業韓國OCI、德國Wacker和内蒙古盾安等，2019年全球矽料CR5約為61.3%。

全球生産規模最大的五家公司有四家在國内，分别是保利協鑫（18.1%市占率）、通威永祥（12.3%市占率）、新特能源（11%市占率）、大全新能源（10.7%市占率）。

保利協鑫共有11.8萬噸産能，其中徐州基地年産能7萬噸，新疆産能已經爬坡至4.8萬噸，另外到2020年底已經有1萬噸顆粒矽産能。

國内矽料産能第二名是通威集團，擁有永祥工廠2萬噸産能，樂山一期、包頭一期共6萬噸，計劃中還有樂山二期、雲南保山一期各4萬噸産能，預計2021年底建成并分階段投入使用。

特變電工旗下的新特能源排名第三，2020年4月份新投産3.6萬噸産能，預計公司2020年底實際産能約8萬噸。大全新能源矽料排名國内第四，2019年9月最新新疆石子河4A矽料項目建成投産後産能達到7萬噸。

參考來源：樂晴智庫、雪球網、索比光伏網、中國科技網等。