【行业】光伏硅料-光伏“黑金”双碳拥硅为王(44页)

光伏硅料是光伏发电系统的核心原材料。光伏硅料,即太阳能级多晶硅(SoG-Si),是光伏产业链中最上游的原材料,为带有金属光泽的灰黑色固体,具有熔点高(1410℃)、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼等特性,且具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,被称为光伏产业链中的“黑金”。从光伏硅料的必要性来看,光伏发电的原理是光生伏特效应和 PN 结,光伏电池片的基本构造是由 P 型与 N 型半导体接合而成,而半导体最基本的材料便是硅元素,因此硅料是决定了光伏系统发电能力的核心原材料;从光伏硅料的重要性来看,硅在自然界中一般以硅酸盐或二氧化硅的形式存在,自然界中几乎不存在单体硅,多晶硅作为以工业硅为原料提纯后达到一定纯度的硅材料,起到了优秀的中间品作用,有效推动了产业的快速发展。

多晶硅由工业硅提纯制成,根据纯度可分为冶金级、太阳能级和电子级。工业硅又称金属硅,是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品,硅含量一般在 99%以上(2N),其余杂质为铁、铝、钙等,是多晶硅的上游原材料。目前多晶硅的制备技术主要包括化学法和物理法,化学法为当前主流工艺,约占全球产量的 80%;物理法又称为冶金法,类似于金属冶炼提纯过程。纯度是多晶硅品质的主要评判指标,当前多晶硅按纯度由低到高可以分为:1)冶金级多晶硅(MG-Si),一般含硅量为 99.999%~99.9999%(5N-6N),主要应用包括航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料以及建筑、纺织、汽车、机械等领域;2)太阳能级多晶硅(SoG-Si),纯度介于冶金级硅与电子级硅之间,一般在 99.9999%~99.9999999%(6N-9N)之间,主要应用为光伏晶硅电池;3)电子级多晶硅(SEG-Si),一般要求含硅量达到 99.9999999%以上(9N 以上),主要应用于半导体硅片的生产。

从产品形态来看,可将光伏硅料分为棒状硅和颗粒硅两类。当前主流的多晶硅生产技术主要有改良西门子法和硅烷流化床法,产品形态分别为棒状硅和颗粒硅,其中改良西门子法的生产工艺相对成熟,棒状硅产品目前为行业主流,2021 年市占率达到 95.9%;2021 年硅烷法颗粒硅产能和产量小幅增加,市占率同比提升 1.3 pct 达到 4.1%。从未来看,若颗粒硅的产能进一步扩张,且随着生产工艺的改进和下游应用的拓展,其市场占比有望进一步提升。

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