顆粒硅，能顛覆現有的多晶硅供給格局嗎？

本文來自微信公眾號：錦緞（ID：jinduan006），作者：林曉晨，原文標題：《關於顆粒硅的思考：既要樂觀，更要客觀》，頭圖來自：視覺中國

過去兩年多來，“光電風儲”領銜的新能源宏大敍事，在資本市場高潮迭起。其中一個接一個的泡沫吹起與破裂，令廣大投資者時而亢奮時而扼腕。整個板塊中樞上揚過程裏，最終大家發現，最具韌性與價值的公司，終究還是那些遵從產業第一性的產業龍頭們。

歸根結底，敍事再努力，也要回歸到對產業的價值貢獻上。

比如在鋰電板塊，各種前沿技術路線屢屢成為市場焦點話題，但迄今為止仍是磷酸鐵鋰與三元二分天下。還比如當前最受資金追捧的儲能領域，一家家電化學類型公司估值倒是打滿了，但重點重大工程仍是屬於數十年前即已成熟的抽水蓄能。

再比如本文探討的光伏產業硅料這一分支，不少人都在預期基於硅烷流化牀法的顆粒硅，將要顛覆掉既有的多晶硅供給格局，但我們目前看到的仍是下游企業不斷用鉅額“長單”鎖定後者未來數年的產能。

技術總是向前不斷迭代延展。但回溯人類工業史，常識在於，在規模性生態面前，一項後發技術對於產業的適配總是漫長的。長期看我們要樂觀，但這個過程裏我們更須時刻對產業的第一性保持敬畏，不斷審視新技術的成熟度以及其之於產業生態的貢獻度。如是，作為投資者，我們方能與產業進度保持協同成長。

一、“優勢”背後的現實悖論

一直以來，硅料都是耗電大户。電費是多晶硅製備過程中的重要成本，佔比約在31%~42%之間。此種背景下，降低電量消耗，就成為這一技術領域降本增效最為直接的方式。

圖：TCS改良西門子法成本構成 資料來源：中國光伏行業協會，光大證券

目前，改良西門子法經過持續技術迭代後，綜合耗電量已經由此前60kWh/kg.Si，下降至48kWh/kg.Si。雖然降幅明顯，但與顆粒硅的硅烷流化牀法相比，差距顯著。

據協鑫2021年報披露的數據，其某基地的顆粒硅綜合耗電成本已經控制在14.8kWh/kg.Si。以此數據計算，其耗電量僅為改良西門子法的30%，有着極大的降本空間。

圖片：顆粒硅

除耗電更少這個優勢外，顆粒硅還存在生產工序簡單這個優勢。

目前行業主流的改良西門子法，主要利用氫氣還原三氯硅烷（SiHCl3）在硅芯發熱體上沉積硅，通過還原尾氣幹法回收系統、SiCl4氫氣工藝，實現物料閉路循環。整體而言，改良西門子法主要分為合成、提純、還原、尾氣回收、冷氫化、後處理六大工序。

圖：改良西門子法的六大工藝流程 資料來源：《多晶硅生產工藝分析》，光大證券

與之相對，硅烷流化牀法是將細小的硅顆粒種子鋪在有氣孔的牀層上，然後從下面通入硅烷氣體和其它反應氣體，這時硅顆粒種子呈現出流體特徵。在加熱等反應條件下，硅單質沉積在硅顆粒種子上，生成體積較大的硅粒，通過出料管送出流化牀反應器。

兩相對比，硅烷流化牀法需氫化、精餾、歧化、流化牀還原、尾氣回收等核心工序，由於硅烷裂解的化學原理決定其效率高於改良西門子工藝，整體設備體量更低。

在多晶硅供需持續緊張的情況下，無疑成本投入更低、耗電量更少的硅烷流化牀法顯得更具優勢。因此市場中出現了顆粒硅將會全面顛覆多晶硅市場的説法，硅料行業似乎要變天了。

欲戴王冠，必承其重。顆粒硅想要取代改良西門子法傳統硅成為市場主宰，那麼就必須展現出碾壓式參數表現，並接受市場的全面考驗。

按理説，如果顆粒硅果真能耗成本比西門子法低60%以上，那麼其完全可以通過價格優勢對傳統硅棒進行全面壓制，但事實卻並非如此：從現實層面看，在耗電量顯著低於西門子法的情況下，顆粒硅的市場價格卻幾乎與傳統硅棒價格相當，只是象徵性的每噸便宜幾百元。

由此，顆粒硅對外宣稱的低成本與居高不下的市場價格之間，便形成了一個令人迷惑的悖論。

其實，只要通過系統化的覆盤，我們便不難發現在顆粒硅技術隱秘的角落，有些重要事實被忽略了。

二、顆粒硅的三重隱秘角落

制約顆粒硅價格下降的因素主要有三個方面，分別是蒸汽能耗、硅量消耗、硅粉消耗。之所以市場認為顆粒硅有很大的成本優勢，其核心原因在於將電量消耗與綜合能耗畫上了等號。實際上，雖然顆粒硅電量消耗很低，但流化牀法實則會用到一定量的蒸汽，這部分理應也算作能量消耗，但卻被很多投資者所忽視。

以協鑫2021年財報中披露的數據為例：其徐州基地顆粒硅的綜合蒸汽消耗量在15.3kg/kg.Si，目前蒸汽的折標煤系數為0.1286，顆粒硅的蒸汽消耗摺合標煤為1.97kgce/kg.Si。這一數據甚至比其電能消耗摺合標煤1.82kgce/kg.Si更高。

圖：協鑫科技徐州基地顆粒硅能耗 來源：協鑫科技2021年報

綜合計算可得，顆粒硅電量和蒸汽的綜合摺合標煤為3.79kgce/kg.Si。這些數據系完全以產業龍頭數據為基準，顆粒硅行業中的平均參數很可能遠高於此。

反觀改良西門子法，現階段已經可以做到0蒸汽消耗，因此在蒸汽這一“隱藏”能耗上，顆粒硅是要遠高於傳統硅棒的。如果將改良西門子法48kWh/kg.Si換算成標煤消耗，則為5.90kgce/kg.Si。這意味着顆粒硅當前的綜合能耗約為改良西門子法的64%，遠比電量能耗差距要小得多。

除蒸汽的“隱藏”消耗外，顆粒硅還需要比改良西門子法更高的硅量消耗。在最初的時候，顆粒硅與傳統硅棒的硅耗比在1.2左右，雖然如今這個比例有所下降，但顆粒硅依然需要消耗更多的硅量。

更多硅量消耗有兩方面問題：其一硅料本身的價格問題，其二製造硅料也需要消耗一定的能耗。無論從硅料成本考量還是從能源消耗考量，顆粒硅的成本優勢與節能優勢都要打上一個折扣。

同時，在顆粒硅從生產到運輸的過程中，還會產生15-20%的硅粉損耗。雖然硅粉能夠以低價出售，而且硅粉的損耗比例也呈現下降趨勢，但這實則也會進一步影響顆粒硅的製備，讓成本和能耗再次提升。

綜合以上三方面因素，顆粒硅的綜合成本與能量消耗幾乎與傳統硅棒處於同一量級，即使存在成本優勢，其空間也很小，尚不足以產生顛覆性的降維衝擊。

三、無法被忽視的質量比較

目前行業中對於顆粒硅的判斷，實則是存在預期差的。如果顆粒硅並不能從本質上大幅降低成本和能耗，那麼它與傳統硅棒的競爭將重新回到產品質量層面。而這卻正是當前顆粒硅技術的短板。

製備顆粒硅的流化牀法並非一門新技術，早在1952年，美國聯碳公司已經開始嘗試流化牀技術，並在隨後被杜邦公司發揚光大。然而，在誕生60多年的時間中，這項技術卻始終不温不火，究其原因就在於生產的硅片中雜質過多。

由於硅烷流化牀法底部進料存在氣流，因此工業硅顆粒會在反應器內處於懸浮狀態，但底部蒸汽氣流持續進入，會導致工業硅顆粒不斷衝擊反應器內部，在長期持續運作下，顆粒硅勢必會在不斷碰撞中遭到金屬材料的污染。

同時，顆粒硅是在反覆碰撞中製成的，長此以往會導致反應器內壁損壞，為了延長反應器的壽命，行業內普遍採用碳基材料的內襯作為耐磨結構。雖然這樣做延長了反應器壽命，但卻會造成顆粒硅中含碳量較高，從而影響顆粒硅的純度。除這些污染物外，多晶硅還會存在施主雜質和受主雜質兩項純度指標。

在綜合行業內多方數據後，可以總結出傳統硅棒與顆粒硅雜質濃度情況：具體而言，施主雜質濃度和受主雜質濃度兩項指標中，顆粒硅分別是傳統硅棒的3.7倍和7倍；而在碳濃度、金屬雜質濃度數據上，兩者則存在數量級的差距。

圖：傳統硅棒與顆粒硅雜質數據 資料來源：公開數據

刨除雜質問題不談，顆粒硅實際製造過程當中，還受到“氫跳”問題困擾。顆粒硅的製備並非簡單的單次製備，而是一個連續的過程，在製造過程中，很容易因反應温度不夠而出現內部氫鍵未斷裂的情況，會出現小泡。為了成功將氫氣排除，在拉晶環節必須增加反應時間，因此顆粒硅的能耗實際會比理想中更高。

正是因為這些因素影響，所以顆粒硅始終沒有大規模全面進入市場。儘管市場中存在着顆粒硅單爐投料100%的説法，但下游第三方廠商依然將傳統硅棒作為主流材料，顆粒硅的投料比例一般在15%-30%之間。

硅料供需如此緊張的情況下，下游廠家並沒有全方面佈局顆粒硅，這足以説明目前行業中對於顆粒硅的質量依然存在擔憂。

四、更遠的未來：既要樂觀，也要客觀

回溯光伏產業鏈發展史，不難發現，這是一個持續迭代的行業。無論是單晶太陽能電池對多晶太陽能電池的取代，還是電池片的連續升級，都體現了光伏企業不斷學習的能力。

聚焦當下，PERC電池逐漸逼近能效天花板，從P型電池向N型電池升級已經成為行業內的共識。雖然HJT電池和TOPCon電池誰能勝出尚無定論，但N型電池無疑都將是電池片企業下一個進化方向。

從P型電池向N型電池過渡的情況下，已然對上游多晶硅提出了更高的要求，而這些要求主要集中體現在硅的純度上。目前來看，顆粒硅距離全面達標還存在差距。

雜質含量更少的傳統硅棒無疑是能夠達到N型電池需求的，有顆粒硅企業雖然也對外表示開始佈局N型電池，但雜質依然是要高於N型電池用料的標準需求。

當然，根據技術進步曲線我們可以預期，顆粒硅一定存在純度進一步提升的空間。如果顆粒硅能夠達到跟傳統硅棒相仿的純度，那麼顆粒硅一定具備更大的發展潛力，不排除其在某天成為行業中流砥柱。但這終究需要一個過程，需要包括投資者與產業建設者們一道持有耐心。

從整個產業鏈安全與升級發展角度出發，任何人都希望行業中多一些革命性的技術迭代方向。但對於新的技術方向，我們不僅需要包容，更應該客觀。縱觀歷史發展，不乏傷仲永式“捧殺”案例。

一語以蔽之，顆粒硅這項技術值得長期關注，但在展望這項技術前景時，投資者也必須清楚判斷這其中存在的曲折。最起碼從當下的數據看，顆粒硅還是硅料行業的技術路線補充，尚未具備顛覆多晶硅行業格局的能力。在多重“隱秘角落”未被有效治理之前，其與傳統硅棒間的“輔主關係”，或仍是未來一個週期行業的主旋律。

本文來自微信公眾號：錦緞（ID：jinduan006），作者：林曉晨