（知识点）光伏上游硅料，下篇讲光伏
wujiai
|4、硅材料
13．类别：工业级→冶金级→光伏级→芯片级
多晶硅是元素硅的一种形式。 当熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以晶格形式排列成晶核。 如果这些晶核长成不同晶面取向的晶粒，这些晶粒就会结合起来，结晶成多晶硅
硅的主要评价指标是纯度。 想一想，如果硅原子之间有一堆杂质，那么电子就无法在满轨道和空轨道之间顺利运行。 不管是什么，纯度越高，制造起来就越困难。 多晶硅根据产品纯度分为工业/金属硅、冶金级、太阳能级、电子级。 用于光伏生产的太阳能级多晶硅的纯度一般在6N至9N之间（即99.9999%~99.%，几个9等于几个N）。 芯片中使用的硅要求纯度为11N。 详情请参阅半导体综合分析（三）：三大制造工艺与硅晶圆五巨头！
14、市场：全球500亿，中国400亿占80%
2020年全球多晶硅产量52.1万吨、500亿，其中中国39.6万吨、400亿占比76%（按均价10万元/吨计算）
15.工艺：改进西门子法、硅烷流化床法
多晶硅生产主要有两种工艺：改良西门子法和硅烷流化床法。
西门子法于1955年由德国西门子公司建立，利用氢气H2还原高纯三氯氢硅，在1100℃下在硅芯/硅棒上沉积多晶硅。
修正西门子法也称为闭环西门子法。 第一步是将工业硅粉与氯化氢或四氯化硅SiCl4和氢气反应制备三氯硅烷。 第二步是三氯氢硅的分离纯化。 第三步是三氯硅烷。 硅和氢在多晶硅还原炉中在1100℃的温度下沉积在硅芯表面，生长成多晶硅棒，增加了废气回收过程
硅烷西门子法采用硅烷SiH4在CVD还原炉中热分解气相沉积
FBR流化床法床又称沸腾床。 其原理是将原料像气流一样从流化床反应器底部注入，上升到中间加热区进行反应生成硅。 下部气体使硅晶种沸腾并保持悬浮状态，硅沉积在硅颗粒上，硅颗粒在硅晶种上继续生长并沉降到反应器底部，将硅颗粒排出。
硅烷流化床法以四氯化硅、H2、冶金硅、HCl为原料，在流化床中高温高压加氢生成三氯氢硅，三氯氢硅再加氢生成二氯氢硅，再再生为硅烷气体。 引入流化床中热分解（500~700℃）并沉积在硅籽晶（载体）表面，形成粒状硅。
16.成本：硅耗、功耗
硅材料生产主要成本：硅41%、电费34%、设备折旧13%、人工等12%四氯化硅价格，目前4万元/吨
硅耗是指生产单位多晶硅所消耗的硅量。 2020年，该水平为1.1kg硅/kg-Si。
用电量指多晶硅生产装置消耗的电量，2020年65kWh/kg-Si
硅烷流化床法的反应温度为500-700℃，远低于改良西门子法的1100℃。 功耗可降低至2kWh/kg-Si。 目前市场份额不足3%，预计2030年将达到10%。
17、全球前十中国企业七家占76%
2020年全球多晶硅产量51万吨，其中中国占39万吨，占比76%。 全球前十企业中有7家是中国企业，包括保利协鑫、通威、特变电工新特能源、新疆大全、瓦克、东方希望。 六
18.中国：五巨头
2020年中国五巨头通威股份、保利协鑫、特变电工新特能源、东方希望、新疆大全CR5高达87.5%
通威股份：产能龙头通威股份2020年多晶硅营收65亿，2021年产能达18万吨，行业第一
03800 保利协鑫：颗粒硅领军企业，成立于2006年，旗下中能硅业是国内最早实现多晶硅规模化生产的企业之一。 2017年收购美国FBR，进军粒状硅。 2021年，其颗粒硅产能将达到3万吨。 颗粒硅占公司硅总产量的18%，毛利率�**艄韪�15%。
原标题：碳中和光伏产业全面解析（二）：硅材料四大分类、两大工艺、两大成本、五巨头！