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硅料光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的核心原材料，生產(chǎn)工藝為工業(yè)硅提純

光伏硅料是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心原材料。光伏硅料，即太陽能級多晶硅（SoG-Si），是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最上游的原材料，為帶有金屬光澤的灰黑色固體，具有熔點高（1410℃）、硬度大、有脆性、常溫下化學性質(zhì)不活潑等特性，且具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，被稱為光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的“黑金”。

從光伏硅料的必要性來看，光伏發(fā)電的原理是光生伏特效應(yīng)和PN結(jié)，光伏電池片的基本構(gòu)造是由P型與N型半導(dǎo)體接合而成，而半導(dǎo)體最基本的材料便是硅元素，因此硅料是決定了光伏系統(tǒng)發(fā)電能力的核心原材料；從光伏硅料的重要性來看，硅在自然界中一般以硅酸鹽或二氧化硅的形式存在，自然界中幾乎不存在單體硅，多晶硅作為以工業(yè)硅為原料提純后達到一定純度的硅材料，起到了優(yōu)秀的中間品作用，有效推動了產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

多晶硅由工業(yè)硅提純制成，根據(jù)純度可分為冶金級、太陽能級和電子級。工業(yè)硅又稱金屬硅，是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品，硅含量一般在99%以上（2N），其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等，是多晶硅的上游原材料。目前多晶硅的制備技術(shù)主要包括化學法和物理法，化學法為當前主流工藝，約占全球產(chǎn)量的80%；物理法又稱為冶金法，類似于金屬冶煉提純過程。純度是多晶硅品質(zhì)的主要評判指標，當前多晶硅按純度由低到高可以分為：

1）冶金級多晶硅（MG-Si），一般含硅量為99.999%～99.9999%（5N-6N），主要應(yīng)用包括航空、尖端技術(shù)、軍事技術(shù)部門的特種材料以及建筑、紡織、汽車、機械等領(lǐng)域；

2）太陽能級多晶硅（SoG-Si），純度介于冶金級硅與電子級硅之間，一般在99.9999%～99.9999999%（6N-9N）之間，主要應(yīng)用為光伏晶硅電池；

3）電子級多晶硅（SEG-Si），一般要求含硅量達到99.9999999%以上（9N以上），主要應(yīng)用于半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)。


工業(yè)硅和電力是光伏硅料的成本核心。根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù)，2022年6月上旬國內(nèi)改良西門子法生產(chǎn)多晶硅的成本結(jié)構(gòu)中原材料占比最大，達到41%，其中工業(yè)硅占總成本的39%，為光伏硅料的最大成本項，因此降低硅耗（生產(chǎn)單位多晶硅耗費的硅量）可以有效降低光伏硅料的生產(chǎn)成本；能源占總成本的32%，其中電力占總成本的30%，為光伏硅料第二大成本項，進一步降低生產(chǎn)電價和電耗水平也成為了光伏硅料企業(yè)重要的降本途徑之一。


分類：根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)可分為棒狀硅和顆粒硅，棒狀硅為當前行業(yè)主流

從產(chǎn)品形態(tài)來看，可將光伏硅料分為棒狀硅和顆粒硅兩類。當前主流的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)主要有改良西門子法和硅烷流化床法，產(chǎn)品形態(tài)分別為棒狀硅和顆粒硅，其中改良西門子法的生產(chǎn)工藝相對成熟，棒狀硅產(chǎn)品目前為行業(yè)主流，2021年市占率達到95.9%；2021年硅烷法顆粒硅產(chǎn)能和產(chǎn)量小幅增加，市占率同比提升1.3pct達到4.1%。從未來看，若顆粒硅的產(chǎn)能進一步擴張，且隨著生產(chǎn)工藝的改進和下游應(yīng)用的拓展，其市場占比有望進一步提升。


從表面質(zhì)量來看，棒狀硅加工后可以進一步分為致密料、菜花料、珊瑚料和復(fù)投料。棒狀硅需經(jīng)過破碎加工形成塊狀硅供下游廠商使用，根據(jù)純度和表面質(zhì)量不同，可細分為致密料、菜花料、珊瑚料和復(fù)投料：1）致密料顏色明亮、外表光滑，表面顆粒凹陷程度最低，小于5mm，無氧化夾層，價格最高，主要用于拉制單晶硅；2）菜花料顏色偏灰、表面粗糙，顆粒凹陷程度適中，為5-20mm，斷面適中，價格中檔；3）珊瑚料表面凹陷較為嚴重，深度大于20mm，斷面疏松，價格最低。菜花料、珊瑚料主要用于制作多晶硅片，部分企業(yè)選擇在致密料中摻雜不低于30%的菜花料來生產(chǎn)單晶硅，從而節(jié)約原料成本；4）復(fù)投料屬于致密料的一種，是拉晶產(chǎn)生的頭尾或邊皮料，一般品質(zhì)較好，可以作為填充硅料二次循環(huán)使用。


原標題：多晶硅的分類及成本構(gòu)成