“晶光闪耀”之多晶硅期货上市预热系列报告（一）：多晶硅：晶硅光伏核心原材料-20240226-国泰期货-14页_1mb

多晶硅：晶硅光伏核心原材料

核心内容概述

多晶硅是工业硅最重要的下游产品之一，也是晶硅光伏产业链中最核心的上游原材料。其常温下物化性质稳定，具备半导体属性，主要通过掺杂工艺提升导电性，形成P型与N型半导体。多晶硅在光伏行业中占比高达98%，其生产工艺主要包括改良西门子法、硅烷流化床法与物理法，其中改良西门子法和硅烷流化床法为当前主流工艺，物理法则逐渐被淘汰。

主要观点

• 多晶硅是一种高纯度的硅材料，纯度可达99.9999%以上，广泛应用于光伏与半导体行业。
• 多晶硅的导电性弱，需通过掺杂工艺增强，形成P-N结，从而实现“光生伏特”效应。
• 多晶硅根据纯度分为电子级、太阳能级与颗粒硅，分别对应不同的应用领域与技术标准。
• 多晶硅产业链以光伏为主，占比98%，半导体为辅。
• 光伏行业以“降本增效”为导向，推动技术向N型硅片转型，倒逼多晶硅原料质量提升。
• 目前，改良西门子法占多晶硅生产市占率约86%，硅烷流化床法占14%，物理法已逐步被市场淘汰。

关键信息

多晶硅分类与国家标准

• 电子级多晶硅：纯度在9N以上，主要应用于半导体领域，国标为《电子级多晶硅》（GB/T12963-2022）。
• 太阳能级多晶硅：纯度在6N-9N之间，用于光伏电池，国标为《太阳能级多晶硅》（GB/T25074-2017）。
• 颗粒硅：形态为颗粒状，直径约2mm，国标为《流化床法颗粒硅》（GB/T35307-2023）。

多晶硅形态与用途

• 块状硅：尺寸较大，适用于单晶硅棒生产，品质稳定，但需破碎处理。
• 颗粒硅：便于运输与加工，适合连续直拉法（CCZ工艺），但易受污染。

多晶硅主要形态分类

• 致密料：表面光滑，杂质少，适用于单晶硅生产。
• 菜花料：表面粗糙，杂质中等，适用于多晶硅片生产。
• 珊瑚料：表面疏松，杂质较多，价格最低。

多晶硅生产工艺

1. 改良西门子法：

   • 产品为块状硅。
   • 工艺流程包括三氯氢硅制备、精馏、还原、尾气回收、氢化和后处理。
   • 反应温度：1050-1100℃。
   • 能耗高，约60度/kg。
   • 产品纯度高，工艺成熟。

2. 硅烷流化床法：

   • 产品为颗粒硅。
   • 工艺流程包括冷氢化反应、歧化反应、流化床还原。
   • 反应温度：500-700℃。
   • 能耗低，约15度/kg。
   • 生产效率高，连续性好，但产品易受污染。

3. 物理法：

   • 已逐步被市场淘汰。
   • 工艺流程包括酸洗、氧化精炼、真空精炼、定向凝固。
   • 仅适用于生产6N以上的太阳能级多晶硅。

主流工艺对比

总结

多晶硅作为晶硅光伏行业最核心的原材料，其生产工艺、物化性质及分类标准均对下游光伏与半导体行业产生深远影响。随着光伏行业向N型技术转型，对多晶硅原料的纯度与洁净度要求不断提高。当前主流工艺为改良西门子法与硅烷流化床法，两者在成本、效率、安全性等方面各有优劣，预计将在未来一段时间内并行发展。多晶硅期货即将上市，将为市场提供更高效的定价机制与风险管理工具。