誰將會打破光伏產業的內卷呢?很有可能是顆粒硅

                      在目前內卷的光伏產業鏈中,持續漲價的硅料是首要元兇,上游價格的大幅上漲積壓了產業鏈下游的議價空間,加劇了整個行業的內卷。

                      誰將會打破光伏產業的內卷呢?很有可能是顆粒硅。這是一種顆粒形狀的多晶硅料,制造成本顯著低于傳統硅棒。隨著顆粒硅滲透率的提升,其有望在未來終止硅料持續上漲的情況。

                      了解光伏行業的投資者一定知道,光伏產業一共發生過兩次革命。

                      第一次革命發生在硅片領域,復投拉晶技術(RCZ)和金剛線切割技術大大提升了單晶硅片生產效率,單晶硅片已經做到了比多晶還低的單片成本。趁此時機,隆基股份判斷單晶代替多晶的歷史性節點已經到來,全力押 注單晶,最終成為市場龍頭。

                      第二次革命發生在電池片領域,PERC技術疊加單晶硅片,帶來了1+1>2的極佳效果,引發了全面PERC革命。在這輪革命中,迅速涌現出通威股份、愛旭股份、潤陽悅達等電池片新三巨頭,行業格局發生巨大變化。

                      除此之外,無論是組件領域的MBB(多主柵)技術,還是電池片領域的TOPcon和HJT,從推進速度和產生影響上,目前都很難說是一輪新的革命。

                      但顆粒硅的商業化應用,以及其與連續加料直拉技術(CCZ)配合所產生的的巨大想象力,讓資本振臂高唿,光伏行業的第三次革命就要來了。

                      年初以來,顆粒硅已經成為整個光伏行業最大的熱點。保利協鑫能源不遺余力地向整個行業推廣顆粒硅,而根據其公布的數據,顆粒硅在多項雜質濃度指標上已經達到太陽能級多晶硅特級標準,下游各大廠商如中環、隆基、晶澳等均將顆粒硅納入應用。

                      與此同時,保利協鑫旗下中能硅業新增兩萬噸顆粒硅產能在11月上旬正式投產。種種跡象表明,顆粒硅,作為一種曾經“失敗”的技術,正逐漸在硅料行業搶回屬于自己的份額。

                      光伏行業的第三次革命真的來了嗎?

                      1、硅料技術路線之爭

                      從表面上看,顆粒硅與傳統硅料的最大不同在于外形之上,但實際上他們卻代表著硅料行業兩條技術路線的斗爭。

                      傳統棒狀硅和塊狀硅的生產方法是改良西門子法,這也是目前硅料市場最為主流的生產方法。其原理是在1050°C左右的硅芯上用氫氣還原三氯化硅,生成多晶硅沉積在硅芯上。

                      顆粒硅,則是硅烷流化床法(FBR)的產物。硅烷流化床法是以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業硅為原料,在流化床內高溫高壓下最終生成硅烷氣,將硅烷氣通入加有小顆粒硅籽晶的流化床反應爐內進行連續熱分解,生成粒狀多晶硅。

                      在實際市場競爭中,改良西門子法在多晶硅純度、成本、安全穩定性等方面具有較大優勢,因此長期占據市場主流地位。

                      流化床法顆粒硅的主要缺點在于雜質含量高,金屬、碳、氫含量都高于改良西門子法,同時流化床設備內件耐用性低,影響實際生產成本。

                      當然,流化床法也有著突出的優勢:生產溫度在700°C以下,能耗更小;顆粒小,具有球形外貌,流動性更好,便于加料。

                      盡管在光伏發展過程中,改良西門子法始終占據行業主流,但仍有不少企業專注于流化床法路線的研究。如挪威REC、美國MEMC(后來被SunEdison合并)和德國Wacker。

                      但這些企業在進行多年研究后,并未實現較大的市場突破,REC長期虧損,SunEdison破產,Wacker基本放棄了顆粒硅方法,以改良西門子法為主。

                      近日,全球第六大太陽能組件公司,韓華集團出資收購挪威REC公司公司,從而有望重新投入顆粒硅研發。

                      聚焦國內,選擇流化床法路線的玩家并不多,量產供應商僅有陜西天宏和保利協鑫能源兩家。

                      其中,陜西天宏的顆粒硅技術來自挪威REC集團技術授權,保利協鑫則布局顆粒硅多年,并在2016年收購了破產的SunEdison太陽能顆粒硅業務。保利協鑫旗下的中能硅業,已經成了國內顆粒硅行業的扛旗者。

                      據《中國光伏產業發展路線圖》數據,2020年改良西門子法生產的多晶硅占我國97.2%以上的市場份額,而硅烷流化床法顆粒硅占比僅2.8%。

                      無論從參與企業狀況還是市場份額,我們都可以看到,硅烷流化床法始終處于市場劣勢地位,幾乎被證明是一項“失敗”的技術路線。

                      那么“失敗”的技術路線又為何得以重新復蘇,并掀起行業風云呢?

                      2、來自時代的共振

                      這一輪顆粒硅的異軍突起,是宏觀政策、行業環境和技術突破的共振的影響。

                      首先,在政策層面上,“碳中和”已經成為國內產業發展的核心目標,能耗更小的顆粒硅具備了政策上的發展潛力優勢。

                      一直以來,硅廠是知名的耗電大戶,電費是太陽能級多晶硅的重要成本。

                      在通威股份2020年報中,電費占據太陽能級多晶硅39.54%的產品成本。而根據亞洲硅業招股書,其在2020上半年,電費占采購金額的53.35%。也正因此,大型硅料廠往往分布在內蒙古、新疆等電價較低,以及四川、云南等水電資源豐富的區域。

                      據《中國光伏產業發展路線圖》數據,目前改良西門子法硅料綜合電耗達每公斤60-70度,未來隨著技術發展,有望下降至50-60度,盡管整個產業仍有下降空間,但與顆粒硅相比已然還是太貴了。

                      一般而言,顆粒硅的綜合電耗僅為每公斤30-40度。而根據保利協鑫的公告,其顆粒硅產品電耗每公斤已降低到了18度以下,相較于改良西門子法電耗降低約三分之二。低電耗自然帶來更低的碳排放,這在碳中和的大環境下是難得的優勢。

                      其次,光伏產業發展趨勢,也讓顆粒硅有了一定競爭力。

                      目前,硅廠主要在直拉式單晶爐中生產單晶硅:將硅料和摻雜劑在坩堝中融化為液體,然后通過具有固定晶向的單晶硅籽晶提拉制備為單晶硅。

                      隨著單晶硅棒多根拉制技術發展,一個坩堝已經可以拉制多根硅棒,但在拉制過程中卻需要間歇或連續加料,導致廠商對流動性更好的復投料需求增大。

                      顆粒硅往往是被當做輔料與西門子法小塊料摻雜使用,摻兌比例一般不超過10%-20%,但這一比例有持續提升的趨勢。

                      從去年以來,硅料供應緊缺,也讓顆粒硅企業加速了對顆粒硅產品的推廣。

                      2020年疫 情影響疊加部分廠商事故,多晶硅料產能不足以應對下游高漲的擴產需求,硅料價格持續上漲。在硅料供不應求的情況下,顆粒硅的質量劣勢被削弱,保利協鑫加大了推廣力度,其顆粒硅產品已被眾多下游廠商所采用。

                      最后,則是顆粒硅產品在質量上的進步,雜質不斷減少,其與傳統硅片的差距正在縮小。

                      數據顯示,目前保利協鑫和天宏瑞硅顆粒硅產品基本滿足流化床法顆粒硅特級標準,在施受主雜質濃度、碳氫氧濃度、金屬雜質濃度上均已達到太陽能級多晶硅特級國標要求。

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                      來源:天風證券

                      顆粒硅崛起,絕非單一維度的爆發,而是由時代所帶來的共振。

                      3、革命還是空夢?

                      現在的顆粒硅只是摻雜使用,是塊狀硅料的有益補充。而一旦顆粒硅被大量采用,或許將掀起光伏行業第三次革命。

                      這種革命將最先體現在單晶硅制備環節。

                      單晶硅生長速度緩慢,同時需要穩定的熱動力環境,這就導致單晶制備環節效率較低。以前單晶硅分批拉制,一個坩堝只能拉制一根晶棒。后來為了提升效率,行業發展出復投拉晶技術(RCZ),每次拉制完硅晶棒以后保持坩堝高溫,繼續加料熔化,用于下次晶棒拉制。

                      很明顯,這一技術效率并不高。因為隨著單晶拉制,硅溶液液面持續下降,單晶硅生長速度越來越緩慢。同時,為了保持穩定,單晶拉制期間不能加料。這一難題,已經成為制約光伏產業鏈發展的最大短板。

                      目前,解決這一難題的重要突破方向即是連續加料直拉技術(CCZ)。

                      CCZ可以通過連續加料,保持硅溶液含量一致,節省拉制時間,提升拉制效率,同時保持硅溶液各成分濃度一致,提升單晶質量。

                      制約CCZ技術發展的核心問題之一即在于復投料選擇。復投料必須破碎成小粒,但目前業內大多破碎方式原始且成本較高,但顆粒硅的應用正好能夠解決這一問題。

                      一旦顆粒硅獲得普遍認可,連續投料技術即有望實現,這將大大提升單晶拉制效率,可以稱得上是光伏行業的第三次革命。

                      但目前來說,顆粒硅想要得到行業普遍認可,還有很長一段路要走。

                      核心還是質量問題。雖然協鑫和天宏顆粒硅產品在雜質指標上已經媲美太陽能特級多晶硅,但和改良西門子法的多晶硅產品仍然差距較大。

                      近年來,隨著光伏電池的迭代和發展,行業對原材料多晶硅品質的要求也在不斷提升。

                      幾年前,PERC電池片取代了AI-BSF的傳統P型電池,電池效率快速提升至接近23%,與此同時,過去使用太陽能三級料就能滿足需求,而現在的PERC電池則需要使用太陽能特級料和電子三級產品。

                      未來,隨著TOPCon、HJT等技術的不斷發展,轉換效率更高的N型電池片進入應用,對上游多晶硅材料的品質要求也更高,基本上可以確定的是,N型電池片必須使用電子二級以上的多晶硅原料,與半導體集成電路使用的電子一級標準接近。

                      這就對顆粒硅的質量提出了更高的要求。目前主要顆粒硅企業量產產品均達到太陽能特級產品,未來驅動顆粒硅行業發展的關鍵動力即在于質量提升。

                      此外,行業對顆粒硅能否應用至N型硅片,尚未達成一致認可。

                      據保利協鑫半年報,全球主要下游廠商均全面通過顆粒硅拉晶測試,金屬含量、碳含量、施受主雜質均達到N型用料標準,也能滿足電子級多晶硅要求,但最終結果如何尚未可知。

                      顆粒硅正處于商業化起步階段,如果其質量能夠實現繼續提升,那就能夠對改良西門子法多晶硅產品實現更大比例的替代,甚至引發第三次光伏革命。但如果質量瓶頸難以突破,那就注定只能是一場空夢。

                      來源:芯鋰話、鈦媒體
                      編輯:GY653

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