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9国内多晶硅的生产与市场分析第4期通讯作者：李振宁，硕士、高级工程师，从事化工行业安全管理和技术管理工作，邮箱：2103955286 0 引言随着太阳能成为最清洁的能源，未来几年全球光伏装机量的增长将超出许多人的想象，从市场端来看，随着光伏发电生产工艺技术的不断提升和成本降低，光伏发电已成为替代传统方式发电的能源形式，从而带动了产业链上游多晶硅的加速发展。目前我国已成为全球最主要的光伏产品生产国。在光伏产业链的四大环节中，我国在硅片、电池片、组件环节的产量规模均处于世界领先水平，但由于硅料生产的技术核心主要掌握在发达国家手中，多年来多晶硅料成为光伏主产业链中唯一需要进口的。随着硅料国产化进程的加速，全球多晶硅产业向中国转移的趋势明显，且我国多晶硅产能出现逐步向西北和西南地区转移的趋势。近年来，国内多晶硅厂家通过不断消化进口生产工艺和技术、提升设备国产化率、降低固定资产投资成本和生产成本等措施，其生产成本已大幅优于国外企业，未来将逐步替代国外产能。此外，受国家政策的引导和市场需求的影响，老生产商不断扩大产能，加之新厂商不断涌入，国内多晶硅产能迅速扩大，市场或很快呈现产需平衡或过剩状态。1 多晶硅生产现状及主要工艺技术1.1 多晶硅生产基本情况多晶硅是光伏产业生产晶硅太阳能电池的主要原料，多晶硅生产过程具有高载能、高技术壁垒、资金密集、寡头集中的特点。多晶硅产品据产品纯度的不同进行分类，纯度不同使用领域不同：纯度在 6 N9 N 之间的为太阳能级多晶硅，用于太阳能电池的生产制造；纯度在 9 N 以上的为电子级多晶硅，主要作为半导体电子材料，广泛应用于电子产品领域。目前国际、国内多晶硅生产工艺主要有两种三氯氢硅西门子法和硅烷流化床法。采用三氯氢硅西门子法生产出的多晶硅产品形态为棒状，采用硅烷流化床法生产出的多晶硅产品形态为颗粒状，前者是目前主流的生产方法，所生产的产品产量占全球多晶硅总产量的 90以上1。由于国家对光伏产业的政策倾斜和鼓励，使得行业发展迅猛，且太阳能电池级多晶硅的需求增长速度远高于半导体多晶硅。1.2 三氯氢硅西门子法三氯氢硅西门子法是利用盐酸和冶金硅粉在一定温度下先合成三氯氢硅，然后经分离、精馏、国内多晶硅的生产与市场分析李振宁1 张前喜2（1.江苏兴安科技发展有限公司，江苏南京，211110；2.徐州经开区应急管理局，江苏徐州，221001）摘 要：介绍国内多晶硅的生产现状和主要工艺技术，分析国内多晶硅的市场情况。通过分析指出国内多晶硅产业未来的发展趋势为，其生产工艺将仍会以三氯氢硅西门子法棒状硅为主、硅烷流化床法颗粒硅为辅，随着新建产能的集中释放，我国多晶硅料进口依赖程度将逐渐下降，将逐渐实现光伏级多晶硅国产完全替代，同时多晶硅行业将很快达到产需平衡，甚至很快会出现产能过剩的情况，但未来对光伏级多晶硅纯度的要求将会越来越高。关键词：多晶硅；生产现状；三氯氢硅西门子法；硅烷流化床法；产能；应用；市场；发展预测10第26卷 2023年第4期四川化工氢气还原、尾气回收与分离、四氯化硅氢化分离等工序生产出高纯多晶硅。三氯氢硅西门子法制备多晶硅具有硅单质沉积速度快、一次转换率高、产品纯度高以及能实现大规模和自动化连续生产的特点；不足之处主要是三氯氢硅还原采用电加热方式，沉积温度高达 1100，电耗较高。如今，该法经过持续技术革新和改进，氢气还原工序的平均电耗已明显降低从 60 kWhkg-Si 降至 48 kWhkg-Si，但 与 生 产 颗 粒 硅 的 硅 烷 流 化 床 法 平 均 电 耗 15 kWhkg-Si 相比，差距依然明显。我国多晶硅产业发展初期，使用该法生产多晶硅的核心设备及配套工艺主要从美国、德国等国进口。随着产业的发展和国内对进口技术的消化吸收，目前我国已实现了多晶硅主要工艺和设备的自主研发和制造，如合成炉、精馏塔、还原 炉、流化床反应器等及其相应的 DCS 和 SIS。1.3 硅烷流化床法 硅烷流化床法是将细小的硅颗粒晶种铺在有气孔的流化床床层上，然后从下面通入硅烷气体和其他反应气体，在加热等反应条件下，硅烷气体分解生成硅单质，硅单质不断沉积在硅颗粒种子上，最终形成直径 24 mm 的颗粒状多晶硅产品，多晶硅产品通过出料管送出流化床反应器。硅烷流化床法包括氢化、精馏、歧化、流化床还原、尾气回收等核心工序。该法设备效率高、产品流动性好；不足之处是结晶生长速率慢、一次转化率低、产量低、产品纯度低、蒸汽消耗高2。1.4 工艺对比分析对比多晶硅的两种生产工艺技术，三氯氢硅西门子法相对成熟，产品品质高，未来仍将是主流生产工艺技术3，预计 2030 年该工艺技术使用占比有望持续维持在 80以上。而硅烷流化床法，其硅烷裂解的化学原理决定了该法的电耗低于三氯氢硅西门子法，其电耗大约只有三氯氢硅西门子法的 13，技术的差异使得硅烷流化床法生产成本较三氯氢硅西门子法低 710，同时由于硅烷流化床法造粒过程的特点，其产品品质仅符合太阳能级要求，下游客户考虑其成本和产品流动性等优势，主要用于掺杂使用，掺杂比例一般不超过 30。2 国内多晶硅市场情况2.1 产能及下游应用情况国内多晶硅企业 2007 年才开始规模化生产，随着永祥股份、协鑫科技、大全能源和新特能源等主要多晶硅企业新增产能项目自 2022 年以来陆续投产，全国多晶硅产量由 2021 年的 505 kt增至 2022 年的约 827 kt，未来产能还将继续增长；从头部企业多晶硅产量占比来看，2022 年永祥股份、大全能源与新特能源的多晶硅产量分别为 266.9 kt、133.8 kt 与 125.9 kt，产量分别占比32.27、16.18与 15.22，其他企业产量占比36.32。国内产量方面，据统计，截至 2022 年，我国多晶硅年产量达 827 kt，同比增长 63.4，预计2023 年产量将增至 1240 kt。进出口方面，据统计，2021 年我国多晶硅进口量为 114.2 kt、同比增长 13.29，出口量为 10.4 kt、同比增长 316；2022 年我国多晶硅年进口量为 87.9 kt、同比下降23.03，出口量为 11.3 kt、同比增长 8.45。随着全球能源消费总量的不断提高和能源结构的不断优化，在“碳中和”的大背景下，新能源代替化石能源已成为未来能源消费的必然趋势，光伏装机规模的迅速增长将大幅拉动上游多晶硅的市场需求。近年来我国多晶硅表观需求量不断增长，据统计，截至 2022 年，我国多晶硅年表观需求量为 903.6 kt，同比增长 49.16。从 上、下游匹配程度来看，下游硅片、电池、组件等各环节产能均超过多晶硅的匹配产能，多晶硅供应成为最为紧张的环节，自 2020 年开始成为光伏产业链中的瓶颈环节4。目前全球多晶硅绝大部分产能都在我国，占世界产能的 90以上。国内有效产能在万吨以上的企业有 12 家，包括江苏中能、四川永祥、新特能源、新疆大全、东方希望、亚洲硅业、洛阳中硅、天宏瑞科、鄂尔多斯多晶硅业、内蒙古东立、江苏康博和内蒙古盾安。国外企业有 OCI、德国 Wacker、美国 HEMLOCK 等。20182022 年世界多晶硅产能排名前十的企业变化情况如表 1 所11国内多晶硅的生产与市场分析第4期示。可以看出，全球多晶硅产能向我国转移的趋势明显。表 1 20182022 年世界多晶硅产能排名前十的企业变化情况表 kt 名次2018 年2019 年2020 年2021 年2022 年企业名称产能企业名称产能企业名称产能企业名称产能企业名称产能1江苏协鑫62江苏协鑫85永祥股份130永祥股份180永祥股份3302德国 Wacker60永祥股份80新疆大全115江苏协鑫130江苏协鑫3003韩国 OCI50新特能源72江苏协鑫100新疆大全115新特能源2004新特能源34新疆大全70新特能源72新特能源72东方希望1205新疆大全20德国 Wacker60德国 Wacker60东方希望70新疆大全1206美国HEMLOCK18韩国 OCI50韩国 OCI50德国 Wacker60亚洲硅业907东方希望18东方希望28东方希望40马来 OCI27德国 Wacker608永祥股份16亚洲硅业20亚洲硅业20亚洲硅业20青海丽豪509洛阳中硅16美国 HEMLOCK18美国 HEMLOCK18陕西天宏18新疆晶诺5010亚洲硅业12鄂尔多斯12鄂尔多斯12美国 HEMLOCK18江苏润阳50随着原有厂家的扩能和新资本的进入，20232024 年成为新增硅料产能集中释放期，国内 100 kt 级的生产线和生产企业将大幅增加5，预计可实现新增产能 600 kta 以上，其中主要为宝丰多晶硅、江苏润阳和新疆晶诺合计增加约 200 kta，以及永祥股份增加约 120 kta、新疆大全增加约 100 kta、亚洲硅业三期增加约 40 kta、合盛硅业增加约 100 kta。预计至 2025 年我国光伏装机容量将达到约750 GW，年复合增长率超 25，届时年硅料需求量将达到约 2000 kt，硅料产能将达到 3000 kt，考虑部分产能不能完全实现，硅料年可用产量预期在 2400 kt，对应 960 GW 的组件产量，供需比约为 1.4，硅料产能将呈现非常宽松甚至过剩的状态。2.2 投资区域分析硅料生产线投资成本为8000万10000万元kt，是整个多晶硅产业链中资金投入最大的环节，同时硅料生产属于高能耗行业，适合投资的地点较少，故我国多晶硅产能逐步向西北和西南地区转移的趋势明显。2.3 市场价格分析目前我国大部分多晶硅生产厂商的生产成本在 6 万8 万元t，2022 年下半年，由于下游产业对太阳能级多晶硅需求强烈，多晶硅市场价格曾高达 28 万30 万元t，但这种情况不可能持久，随着多晶硅产能的不断释放，其市场价格将从高位回落。综合各种因素，太阳能级多晶硅市场价格维持在 8 万12 万元t 较为合理。3 结论2021 年三氯氢硅西门子法多晶硅产量占比97.5，2022 年占比 90.6，三氯氢硅西门子法多晶硅产量占比呈下降趋势。从生产技术稳定性和整体成本综合考量，预测国内多晶硅生产工艺将仍会维持以三氯氢硅西门子法棒状硅为主、硅烷流化床法颗粒硅为辅的生产格局。从产能和市场角度看，随着多晶硅新建产能的集中释放，我国多晶硅料进口依赖程度将逐渐下降，将逐渐实现光伏级多晶硅国产完全替代，同时硅料行业将很快达到产需平衡，甚至很快会出现产能过剩的情况，但未来对光伏级多晶硅纯度的要求将会越来越高。参考文献1 宋玲玲，李世鹏，刘金生，等.多晶硅生产工艺的现状与发展J.化工管理，2021（3）：167-168.2 刘建华.试论太阳能多晶硅的制备生产工艺J.化工管理，2018（21）：128.3 韩 秋.多 晶 硅 市 场 简 述 J.中 国 有 色 金 属，2019（20）：42-43.4 王青，孙頔，张海霞，等.中国光伏行业 2021 年回顾与 2022年展望J.电气时代，2022（5）：20-28.5 阿依加马力艾尼，塔伊尔江巴合依.新疆地区光伏产业的发展现状与前景分析J.太阳能，2021（8）：19-25.（下转第 15 页）15国内磷化工产业现状及发展展望第4期Current Situation and Development Prospects of Domestic Phosphorus Chemical IndustryXIAO Yan，LIN Hecheng（Sichuan Chemical Industry Group Co.Ltd.，Chengdu 610041，Sichuan，China）Abstact：In recent years，with the continuous emergence and successful application of phosphorus based new energy materials in various fields，various sectors of society have gradually focused on the phosphorus chemical industry.Starting from the entire phosphorus chemical industry chain，this article summarizes the basic situation and current situation of the upstream（phosphorus resources），midstream（basic phosphorus chemical），and downstream（phosphorus chemical products）of the phosphorus chemical industry，points out the development trend of the phosphorus chemical industry，and looks forward to the future development prospects of the phosphorus chemical industry.Key words：phosphorus chemical industry；phosphorus resources；industry status；phosphorus chemical products；development trends；future outlookAnalysis on Domestic Production and Maket of PolysiliconLI Zhenning1，ZHANG Qianxi2（1.Jiangsu Xing an Science and Technology Development Co.，Ltd.，Nanjing 211110，Jiangsu，China；2.Xuzhou Economic Development Zone Emergency Management Bureau，Xuzhou 221001，Jiangsu，China）Abstract：Introduce the production status and main process technologies of polycrystalline silicon in China，and analyze the market situation of polycrystalline silicon in China.Through analysis，it is pointed out that the future development trend of domestic polysilicon industry is that its production process will still be dominated by Trichlorosilane Siemens rod silicon，supplemented by silane fluidized bed granular silicon.With the centralized release of new production capacity，China s dependence on polysilicon imports will gradually decline，and domestic photovoltaic grade polysilicon will gradually be completely replaced.At the same time，the polysilicon industry will soon reach the balance of production and demand，There may even be overcapacity soon，but in the future，the requirements for the purity of photovoltaic grade polycrystalline silicon will become increasingly high.Key words：polycrystalline silicon；production status；trichlorosilane siemens method；silane fluidized bed method；production capacity；application；market；development prediction（上接第 11 页）