2021年起，顆粒硅越來越受到市場的關(guān)注。近日，保利協(xié)鑫聯(lián)手硅片龍頭中環(huán)股份，將投建10萬噸顆粒硅。

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協(xié)鑫與中環(huán)開展多方合作

4月19日晚，保利協(xié)鑫能源控股有限公司(“保利協(xié)鑫能源”)發(fā)布公告，公司已完成于開曼群島的名稱變更，公司中文名稱由“保利協(xié)鑫能源控股有限公司”更改為“協(xié)鑫科技控股有限公司”(“協(xié)鑫科技”)，變更已于2022年4月1日正式生效。

就在4月19日晚，協(xié)鑫科技發(fā)布公告，公司與協(xié)鑫集團、中環(huán)股份及TCL科技簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議書，各方擬就在內(nèi)蒙古呼和浩特市投資新建光伏級和電子級硅料項目展開深入合作。

根據(jù)合作協(xié)議，各方將在呼和浩特建設10萬噸光伏級多晶硅、硅基材料綜合利用的生產(chǎn)及下游應用領(lǐng)域研發(fā)項目以及1萬噸電子級多晶硅項目。

其中，光伏級多晶硅項目總投資預計達90億元，協(xié)鑫科技或其下屬企業(yè)將持有項目合資公司60%的股權(quán);電子級多晶硅項目總投資30億元，協(xié)鑫科技的關(guān)聯(lián)方持股60%。

公告稱，各方構(gòu)建戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，旨在通過密切合作，共同推動相關(guān)項目的合作，為各方創(chuàng)造更好的經(jīng)濟和社會效益。

需要特別留意的是，本次合作中的光伏級多晶硅項目明確采用顆粒硅技術(shù)路線。此前，保利協(xié)鑫曾表示，為充分聚焦硅材料科技主業(yè)，回歸科技創(chuàng)新屬性，董事會建議將公司名稱更換為“協(xié)鑫科技控股有限公司”。

此前，中環(huán)股份2022年4月7日發(fā)布公告，稱公司已與內(nèi)蒙古自治區(qū)和呼和浩特市達成戰(zhàn)略合作，擬在當?shù)匾?guī)劃建設12萬噸高純多晶硅、半導體單晶硅材料及配套項目以及國家級硅材料研發(fā)中心項目。

中環(huán)股份提到，本次合作將有利于公司建設內(nèi)蒙古中環(huán)產(chǎn)業(yè)城的進程，助力其成為全球最集中的、規(guī)模效益最好的光伏新能源材料基地，支撐公司高質(zhì)量發(fā)展。

協(xié)鑫科技相關(guān)負責人表示：“協(xié)鑫科技10萬噸光伏級多晶硅產(chǎn)能就是其中一部分，將全部建設FBR顆粒硅項目，這也是公司第二個和下游戰(zhàn)略合作伙伴展開股權(quán)合作的顆粒硅項目，充分印證了顆粒硅在下游客戶中的認可度。”

目前，協(xié)鑫科技已在江蘇徐州、四川樂山以及內(nèi)蒙古包頭三大基地分別規(guī)劃建設2個10萬噸，1個30萬噸級FBR顆粒硅生產(chǎn)基地。其中，包頭顆粒硅項目為協(xié)鑫科技與上機數(shù)控合作投資建設。至此，加上呼和浩特新增10萬噸產(chǎn)能，協(xié)鑫科技FBR顆粒硅總規(guī)劃產(chǎn)能將達到60萬噸。

協(xié)鑫科技FBR顆粒硅3萬噸級產(chǎn)能目前已完全達產(chǎn)，徐州、樂山、包頭三地年內(nèi)均有新項目投產(chǎn)，預計今年底其所有硅料總產(chǎn)能將達36萬噸，其中顆粒硅產(chǎn)能達30萬噸。

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協(xié)鑫與中環(huán)業(yè)績刷新歷史紀錄

協(xié)鑫2021年業(yè)績創(chuàng)新高

2022年3月28日晚間，保利協(xié)鑫能源發(fā)布2021年年度報告。

2021年，保利協(xié)鑫能源實現(xiàn)營業(yè)收入196.98億元，同比增長34.3%;實現(xiàn)毛利73.48億元，同比增長95.8%;公司擁有人應占年內(nèi)利潤50.84億元，上年同期虧損56.68億元，實現(xiàn)有史以來最好的業(yè)績表現(xiàn)。

2021年，保利協(xié)鑫能源光伏材料業(yè)務實現(xiàn)收入166.53億元，同比增長80.5%，利潤55.34億元，實現(xiàn)歸母凈利潤50.84億元，為歷史最好業(yè)績。其中FBR顆粒硅貢獻突出，綜合電耗已穩(wěn)定控制在14.8kWh/kg以下，綜合蒸汽單耗為15.3kg/kg，成本大幅走低，毛利率顯著高于棒狀硅15個百分點以上。

為優(yōu)化顆粒硅各項技術(shù)指標，2021年保利協(xié)鑫能源研發(fā)投入達10.41億元，同比上漲97%，研發(fā)團隊、專利授權(quán)、科研轉(zhuǎn)化等指標直線提升，公司科技屬性增強。并且公司承諾2022年的研發(fā)投入還會不低于5%，以今年超兩百億的營收規(guī)模預測，這一數(shù)字還會繼續(xù)遠超10億元。

2022年4月20日，更名后的協(xié)鑫科技披露2022年一季度快報，公司實現(xiàn)營業(yè)收入69.9億元，歸母凈利潤30.3億元。這一業(yè)績相當于其2021年全年凈利潤的近60%。

協(xié)鑫科技指出，公司凈利潤顯著增長主要受益于光伏材料業(yè)務的表現(xiàn)改善。2022年第一季度，光伏材料業(yè)務收益約為人民幣66.8億元，綜合毛利率約46.0%。

截至第一季度，協(xié)鑫科技棒狀硅年產(chǎn)能為45,000公噸，顆粒硅年產(chǎn)能為30,000公噸， 硅片年產(chǎn)能為50GW。產(chǎn)量方面，第一季度，多晶硅產(chǎn)量為18,628公噸，硅片產(chǎn)量為11.6GW。

中環(huán)股份創(chuàng)上市以來最好年度業(yè)績

中環(huán)股份產(chǎn)能加速提升，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，單位產(chǎn)品硅料消耗率同比下降明顯。2021年，該公司的產(chǎn)銷規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升。

2021 年，中環(huán)股份圍繞“半導體光伏材料全球領(lǐng)先戰(zhàn)略，半導體材料追趕超越戰(zhàn)略”推進。該公司發(fā)布的業(yè)績快報顯示，報告期末，該公司總資產(chǎn)790.02億元，較上年期末增長34.54%;歸屬于上市公司股東的所有者權(quán)益316.62億元，較上年期末增長64.85%。

2021年，中環(huán)股份實現(xiàn)營業(yè)總收入410.25億元，較上年同期增長115.28%;2021年拋出百億硅片擴產(chǎn)計劃，使其硅料需求量大增，公司全年實現(xiàn)歸母凈利潤40.20億元，同比增長269.14%，創(chuàng)上市以來最好年度業(yè)績。

2022年4月14日，中環(huán)股份發(fā)布2022年第一季度業(yè)績預告，公司預計實現(xiàn)營業(yè)收入128-138億元，同比增長71.52%-84.92%;實現(xiàn)歸母凈利潤12.6-13.6億元，同比增長132.71%-151.18%;實現(xiàn)基本每股收益0.3918-0.4229元/股，去年同期為0.1785元/股。

除業(yè)績外，中環(huán)股份的市場動作更為果敢。去年年初拋出史上最大擴產(chǎn)訂單，今年又豪擲206億擴產(chǎn)，且正式布局硅料環(huán)節(jié)，押注當前非主流顆粒硅技術(shù)。項目量產(chǎn)能否成功，還需時間驗證。

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當前多晶硅兩大技術(shù)路線之爭

光伏企業(yè)對最新技術(shù)的掌握程度，將決定其未來市場地位。

現(xiàn)階段多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)主要分為兩種，分別是改良西門子法和硅烷流化床法(FBR)。

西門子法通過氣相沉積的方式生產(chǎn)柱狀多晶硅。硅烷流化床法是將硅烷通入以多晶硅晶種作為流化顆粒的流化床中，使硅烷裂解并在晶種上沉積，從而得到顆粒狀多晶硅。因此，兩種生產(chǎn)技術(shù)所產(chǎn)生的硅料產(chǎn)品，通常被稱之為“棒狀硅”與“顆粒硅”。

表面上看，顆粒硅與傳統(tǒng)硅料最大的不同在于外形，實際卻代表了硅料行業(yè)兩條技術(shù)路線的斗爭。

改良西門子法技術(shù)較成熟、純度高、投入成本低、易擴建，成為當前硅料制備的主流工藝。根據(jù)《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》(2020年版)，我國在2020年由改良西門子法生產(chǎn)的多晶硅占97.2%以上的市場份額，而硅烷流化床法顆粒硅占比僅2.8%。

具體來看，改良西門子法主要分為合成、提純、還原、尾氣回收、冷氫化、后處理六大工序。此工藝具有成熟穩(wěn)定、過程簡單、設備標準化高等特點，生產(chǎn)出的硅料各方面質(zhì)量均比較高。

西門子法工藝流程

然而，改良西門子法仍存在高耗能、工藝流程繁雜等缺點。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，能源消耗將占到改良西門子法生產(chǎn)成本的31%～42%。具體來看，改良西門子法主要存在以下兩個缺陷：

一是耗電量高，電費成本占總成本的30%以上。還原過程中，爐體內(nèi)化學反應所需的溫度需要達到1000度以上。

二是硅棒在用于生產(chǎn)硅片時，需要破碎后才可以使用，生產(chǎn)無法實現(xiàn)連續(xù)性。

而與改良西門子法生產(chǎn)的多晶硅相比，硅烷流化床法生產(chǎn)的顆粒硅體積更小，僅有綠豆般大小。不僅生產(chǎn)工序簡單，還具備低耗能、低成本、連續(xù)生產(chǎn)、無需破碎等優(yōu)勢，因此，在當前“雙碳”要求背景下，顆粒硅無疑將是更為理想的多晶硅料工藝。

顆粒硅的低碳和低耗能使其具備一定的成本優(yōu)勢，同等條件下，顆粒硅的生產(chǎn)成本比棒狀硅低約30%。相比傳統(tǒng)工藝，F(xiàn)BR不僅生產(chǎn)技術(shù)流程更短、后處理工序更少，生產(chǎn)電耗較低，項目人員需求更少。

顆粒硅是采用硅烷流化床法生產(chǎn)出來的顆粒狀硅料，該種方法所需要的化學反應溫度只有700度左右，能耗更小，同等產(chǎn)量下顆粒硅的電耗比棒狀硅下降70%。

傳統(tǒng)多晶硅需要破碎、清洗后才能用于拉單晶，而顆粒硅本身體積較小，減少了破碎環(huán)節(jié)，可以直接投料拉單晶，因此也省去了破碎成本(破碎成本 1～3 元/公斤)。

顆粒硅填充性好，加料桶可以多裝 15-20%的顆粒硅，可避免大塊料堵塞的問題。

另外，顆粒硅具有球形外貌，流動性更好，便于加料。相比于傳統(tǒng)多晶硅更適合新一代連續(xù)投料直拉工藝，是大規(guī)模CCZ技術(shù)(終極直拉單晶技術(shù))應用的必要條件，相較于傳統(tǒng)的RCZ單晶復投法，拉晶效率更高。

2010年開始，保利協(xié)鑫子公司中能硅業(yè)就開始自主研發(fā)顆粒硅技術(shù)，并通過收購海外資產(chǎn)，最終實現(xiàn)顆粒硅量產(chǎn)。2021年2月，保利協(xié)鑫宣布，已完全掌握顆粒硅各項成熟工藝和量產(chǎn)技術(shù)，正式邁入萬噸級別規(guī)模。

多晶硅兩大技術(shù)路線之爭，一時難有定論。產(chǎn)業(yè)下游最終選擇使用何種技術(shù)，會從成本、品質(zhì)等多方面進行綜合考量，這里也不能簡單談及顆粒硅和棒狀硅中哪種產(chǎn)品會被市場淘汰，大概率這兩種技術(shù)將長期并存。

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顆粒硅發(fā)展過程中的問題

盡管具備諸多優(yōu)勢，顆粒硅的一些問題還是需要一些時間去解決的。

顆粒硅運用到實際中，由于“氫跳”、顆粒硅撞擊器壁等問題，會造成生產(chǎn)工序的中斷，同時由于生產(chǎn)工藝中粉末比例較高使成品率偏低，從而產(chǎn)生較大的額外成本。隨著后續(xù)生產(chǎn)工藝的改進，顆粒硅生產(chǎn)的問題有望得以解決。

目前市場對顆粒硅主要的質(zhì)疑點之一是，其質(zhì)量能否勝任更高品質(zhì)硅片需求?

相對棒狀硅，顆粒硅的雜質(zhì)含量略高(金屬、碳、氫含量均高于改良西門子法)，而且其填料密度高。為避免大塊料堵塞，目前企業(yè)對顆粒硅的用量用法都是摻雜的，用一部分金屬硅，再用一部分顆粒硅。另外，顆粒硅在轉(zhuǎn)化過程中還會產(chǎn)生很多粉料，運輸過程中也會有粉料產(chǎn)生，產(chǎn)品有被污染的風險。

正由于顆粒硅的雜質(zhì)含量較高，將在一定程度上影響其在N型硅片上的大規(guī)模使用。因此，顆粒硅能否滿足下一代光伏技術(shù)N型硅片、電池片的使用，仍有待驗證。

顆粒硅產(chǎn)品在質(zhì)量上已獲得一些進步，雜質(zhì)不斷減少，其與傳統(tǒng)硅片的差距也正在不斷縮小。

針對顆粒硅在使用中出現(xiàn)的問題，協(xié)鑫科技也在不斷改進中。協(xié)鑫科技的顆粒硅采用獨創(chuàng)的硅烷流化床法制造，單程轉(zhuǎn)化率可達99%，減少了尾氣回收和精餾環(huán)節(jié)，反應溫度也只有改良西門子法的60%，可以連續(xù)化生產(chǎn)，能耗和成本都大大降低。

根據(jù)其公布的數(shù)據(jù)，協(xié)鑫科技的顆粒硅在多項雜質(zhì)濃度指標上都已達到明顯優(yōu)于國標特級太陽能硅料的標準要求。

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結(jié) 語

為淘汰落后光伏產(chǎn)能，工信部已明確提出“光伏制造企業(yè)應采用工藝先進、節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)成本低的生產(chǎn)技術(shù)和設備”。

硅料制造環(huán)節(jié)是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中能耗最高的，能耗占比高達45%。2020年5月，工信部發(fā)布《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件(2020年本》(征求意見稿)規(guī)定，新/擴建多晶硅綜合電耗不大于70千瓦時/千克。通過權(quán)威認證，協(xié)鑫科技每生產(chǎn)1KG顆粒硅的碳足跡數(shù)值為37KG二氧化碳當量，遠低于德國瓦克創(chuàng)造的每功能單位57.559KG二氧化碳當量的記錄。

更低的碳足跡、更低的能耗意味著更低的成本與政策支持，顆粒硅技術(shù)能很好地降低光伏全產(chǎn)業(yè)鏈中的能耗水平，是未來需要重點布局的主流技術(shù)方向。