多晶硅位于光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游，目前多晶硅制備已經(jīng)形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。改良西門子法是制備多晶硅應(yīng)用最多的方法，高技術(shù)成熟度、高安全性、高產(chǎn)品質(zhì)量打造改良西門子法核心優(yōu)勢。我國多晶硅產(chǎn)業(yè)幾經(jīng)沉浮，目前多晶硅產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)六年位居全球首位，各種制備新技術(shù)不斷進(jìn)步。

多晶硅位于光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游，資金和技術(shù)壁壘較高

多晶硅材料是以金屬硅為原料經(jīng)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)提純后達(dá)到一定純度的非金屬材料。按純度要求及用途不同，我國將多晶硅分為太陽能級硅（6N）和電子級硅（11N），太陽能級硅主要用于太陽能電的生產(chǎn)制造，而電子級多晶硅作為主要的半導(dǎo)體電子材料，廣泛應(yīng)用于電子信息領(lǐng)域。目前而言，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽能電池對多晶硅的需求量的增長速度遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展。

多晶硅制備的上游環(huán)節(jié)為原材料和制備設(shè)備，以大自然中存在的硅料為原材料，通過物理法和化學(xué)法將硅料提純制備為多晶硅和單晶硅；中游為多晶硅制備環(huán)節(jié)，通過鑄錠、剖錠、多線切割等方法將多晶硅原料制成多晶硅片，從而進(jìn)行實際應(yīng)用。下游環(huán)節(jié)為多晶硅的應(yīng)用領(lǐng)域，目前在太陽能光伏和集成電路中應(yīng)用較多。

多晶硅制備由1865年美國杜邦公司發(fā)明的鋅還原法拉開序幕，1930-1959年，四氯化硅氫還原法（貝爾法）、三氯氫硅熱分解法（倍西內(nèi)法）、硅烷熱分解法與改良西門子法相繼出現(xiàn)。其中由德國瓦克公司在西門子法基礎(chǔ)上形成的改良西門子法仍為當(dāng)今多晶硅企業(yè)主要制備工藝。美國聯(lián)合碳化物公司（UCC）于1981額年成功開發(fā)出流化床法多晶硅生產(chǎn)工藝，并于1987年由美國乙基公司實現(xiàn)首次工業(yè)化生產(chǎn)。多晶硅制備需要較為龐大的資金購買設(shè)備，技術(shù)水平要求較高，因此進(jìn)入門檻較大。

改良西門子法為主流工藝，高產(chǎn)品質(zhì)量是核心優(yōu)勢

流化床法是一種以硅烷為反應(yīng)原料的化學(xué)提純法，是在改良西門子法工業(yè)化生產(chǎn)多晶硅二十多年后開發(fā)的新一代生產(chǎn)工藝，主要目的是降低多晶硅的生產(chǎn)能耗和成本。流化床法主要優(yōu)勢為轉(zhuǎn)化率高、能耗低、可連續(xù)生產(chǎn)、副產(chǎn)物污染小，但由于安全性較差、爐壁沉積、流態(tài)化控制、產(chǎn)品純度控制等問題尚未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，目前僅有美國MEMC和挪威REC等少數(shù)廠家使用。

高技術(shù)成熟度、高安全性、高產(chǎn)品質(zhì)量打造改良西門子法核心優(yōu)勢。自1955年開發(fā)成功后，西門子法已經(jīng)經(jīng)歷了超過60年的持續(xù)改良，技術(shù)成熟度非常高。改良西門子法在安全性上遠(yuǎn)超硅烷法，短期內(nèi)其生產(chǎn)成本也低于硅烷法。此外，改良西門子法能夠生產(chǎn)9N-11N的高純度多晶硅，兼容太陽能級和電子級產(chǎn)品生產(chǎn)。綜合來看，在其他技術(shù)沒有重大突破的前提下，改良西門子法有望在較長時間內(nèi)保持其競爭優(yōu)勢。

中國多晶硅產(chǎn)量居全球首位，制備新技術(shù)不斷進(jìn)步

新中國成立后近40年里，由于發(fā)達(dá)國家的技術(shù)封鎖和市場壟斷，我國多晶硅行業(yè)發(fā)展緩慢，全國多晶硅年產(chǎn)量不到世界總年產(chǎn)量的0.5%。直到2005年，我國首條300噸/年多晶硅產(chǎn)業(yè)化示范線建成，標(biāo)志著多晶硅規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)體系的形成，打破了國外多年的技術(shù)封鎖。而四川新光年產(chǎn)千噸多晶硅產(chǎn)線2007年的投產(chǎn)，則標(biāo)志著我國邁入了千噸級生產(chǎn)技術(shù)。

2009年國發(fā)38號文將多晶硅列為6大產(chǎn)能過剩行業(yè)之一，加之國外傾銷壓制和信貸緊縮三重致命利空疊加使我國多晶硅產(chǎn)業(yè)陷入泥潭。2013年10月國發(fā)892號文將多晶硅從產(chǎn)能過剩行業(yè)中摘除，我國多晶硅產(chǎn)業(yè)迎來黃金發(fā)展期，到2018年連續(xù)六年多晶硅產(chǎn)量位居全球首位，2018年全球產(chǎn)量占比達(dá)57.81%。

目前多種提升多晶硅制備效率的新技術(shù)正在研發(fā)進(jìn)程中，其中由日本德山研發(fā)的氣液沉積法（VLD）是目前最具有應(yīng)用化前景的技術(shù)之一。日本德山在馬來西亞的6000MT/年的VLD法多晶硅裝置與2013年建成，但因產(chǎn)品質(zhì)量問題未實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。區(qū)域熔化提純法根據(jù)熔化的晶體在再結(jié)晶過程中因雜質(zhì)在固相和液相中的濃度不同而達(dá)到提純的目的，REC公司已于2006年在新工廠開始使用該方法。另外，碳熱還原反應(yīng)法、鋁熱還原法尚處于實驗室階段，較短時間內(nèi)不具備產(chǎn)業(yè)化前景。

更多數(shù)據(jù)及分析請參考前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國新材料行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》

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