智研瞻产业研究院发布：《中国光伏颗粒硅行业竞争格局及投资战略规划研究报告》

光伏颗粒硅行业概述

光伏硅料作为光伏发电设备制造的关键材料，主要用于制作太阳能级多晶硅（SoG-Si）。这种灰黑固体的熔点高达1410°C，硬度大且脆性强。它的独特性能使其在常温下呈现出稳定的化学特性。由于其具备半导体属性，使得它成为半导体领域重要的优秀材料。光伏硅料也因其重要性被誉为光伏产业链中的"黑金"。

光伏发电的核心原理在于光生伏特效应和PN结。光伏电池片主要由P型与N型半导体组成，其中硅元素是半导体的基石。因此，硅料直接影响系统的发电量上限。另外，虽然自然界有硅酸盐或二氧化硅等硅材料存在，但单质硅极其稀少。工业硅提纯后制成的多晶硅，因其优秀的中间品特性，极大地推动了整个产业的飞速发展。

就产品形式而言，光伏硅料可划分为棒状硅与颗粒硅两大类别。当下广泛采用的多晶硅制造技术包括改良西门子法及硅烷流化床法，对应的产物形态分别是棒状硅及颗粒硅。

硅烷流化床法制备工艺（FBR）主要在于将硅烷分解后在晶种表面沉积，生成颗粒硅以及颗粒状多晶硅。

多晶硅材质银亮，具备高温低溶解性和易脆化的特点，同时在常态环境中其化学性能较为稳定。作为用以制造单晶硅的核心原料，多晶硅在半导体、电子信息及光伏产业中发挥着关键性的作用。根据其纯净度高低的差异,多晶硅主要被划分为冶金级、太阳能级以及电子级三种类型。

光伏颗粒硅行业发展历程

在早期阶段，硅材料的市场主要由半导体行业所主导，对其纯度有着极高的标准，同时需求量也较为有限。鉴于此，西门子公司凭借其卓越的技术实力和稳定的产品质量，在这一领域维持着无可争议的统治地位。而在流化床法上的探索和研发则进展缓慢，长期以来处于停滞状态。自二十一世纪初，太阳能光伏产业蓬勃兴起，诸多企业如挪威REC以及德国Wacker开始积极尝试将流化床工艺应用于大规模生产中。然而，值得注意的是，尽管REC在早期阶段已经能够生产出符合多晶需求的产品，但其在流化床法的商业化运作方面仍面临着巨大挑战。如今，REC用硅烷气体取代传统的原材料，成功实现流化床法的商业化运行。这种方法被业内公认，称为FBR硅烷流化床法。而德国Wacker公司，选择使用三氯氢硅为主要原料，产出的产品就是TCS流化床法。在此竞争环境下，硅烷法由于产业化程度高，发展前景更加广阔。

光伏颗粒硅行业发展现状

当今主流的流化床还原技术主要以硅烷以及四氯化碳（TCS）为原材料，其中，硅烷为主导的流化床技术已然成为全球第二大的多晶硅生产方式。该工艺流程与改良西门子法的前半部分颇为相似，都是通过工业硅的氢化反应来制备三氯氢硅，并对尾气进行有效分离；然而，在后半部分的操作上，硅烷流化床法则采取了独特的策略，即将三氯氢硅进一步加氢形成硅烷，然后将其引入流化床反应炉内进行连续性的热分解，最终在预设的硅籽晶表面进行气相沉积反应，从而得到颗粒状的多晶硅产品。由于硅烷具有易于与其他氯硅烷分离、自身分解温度相对较低且分解效率高等诸多优势，同时副反应发生的概率也较小，因此，硅烷流化床工艺具有如下显著的特点：在精馏及尾气处理流程方面进行了简练化的设计，从而使能耗以及单体投资成本大幅度下降；与此同时，其反应转化率几乎可以达到接近100%的水平；更为重要的是，相较于传统的西门子改良法制程，流化床工序所需耗费的能源仅仅占据了其中的10%-20%。

相对于传统西门子法，硅烧流化床法因其更为节能、高度自动化、低制造成本及低资本投入，逐渐赢得下游用户的青睐。随着颗粒硅添加比例持续提升，未来以"颗粒硅+CCZ技术+新型电池技术"为代表的新兴工艺组合，将引领光伏产业进入新的降低成本与提高效益的阶段。此外，颗粒硅还具有环保特性，其市场规模有望在未来继续快速增长。

TCS流化床技术直接利用TCS进行还原，然而这增加了还原工艺的复杂度。与硅烷流化床相比，TCS流化床无需先将TCS转化为硅烷，这使得前端的制备工艺得以简化，但后端的还原过程却更加困难，相应地，能量消耗以及尾气处理方面的挑战亦有所上升。因此，现今世界各地如美国MEMC、挪威REC、协鑫科技、陕西天宏瑞科等成功实现颗粒硅大规模生产的公司均采用硅烷流化床技术。

颗粒硅比棒状硅生产成本更具优势，特别适宜自动化生产流程。其核心竞争力主要体现在以下几个方面：首先，生产成本相对较低。据协鑫科技透露，自2022年8月起，颗粒硅的产销成本已经低于棒状硅的34%。其次，该材料无需破碎，便于生产过程的自动化操作。例如，可以采用饮水机式的加料方式，从而减少了包装和人工环节，提高了加料的自动化程度。此外，颗粒硅还能通过侧加料模式，缩短3.6小时的等待时间，进一步提高生产效率。最后，使用颗粒硅的下游客户的单晶生产成本也有所降低。据协鑫科技提供的数据显示，使用颗粒硅的单晶生产成本仅为使用棒状硅的81%。这是因为在自动化、多投料、无破碎、少异常、省设备、增产量以及初装等方面，颗粒硅都能节约3%-19%不等的成本。

颗粒硅虽已得到应用，但仍存在若干挑战，主要以不超过30%的配比作为添加剂配合使用。实际应用中，颗粒硅存在以下问题：1. 其较高的表面面积使之易于吸附污染物；2. 运输过程中的相互碰撞易导致硅粉的生成，对后续生产不利；3. 表面氢键在熔化时易引发跳料现象。因此，颗粒硅常被用作降低成本的添加剂，配合同质棒状硅使用，且依据协鑫科技数据，掺杂比例不高于30%，否则可能影响产品质量。为解决上述问题，需要进一步优化工艺流程。例如，通过抽真空除尘及双层缠膜包装来防止表面污染；采用抽真空减少颗粒硅间的摩擦，未来将逐步转向大型储罐，并在用户端设立连接至单晶炉的管道系统；对于加料跳料问题，可以通过增加加热步骤，降低含氢量来加以解决。

光伏颗粒硅行业市场规模

统计数据显示，2019年中国光伏颗粒硅行业市场规模6.82亿元，2023年中国光伏颗粒硅行业市场规模49.72亿元。中国光伏颗粒硅行业市场规模如下：

光伏颗粒硅行业产业链

光伏颗粒硅产业主要涉及上中下游三个环节：上游是原材料和硅料生产设备供应；中游则为颗粒硅制造商；而下游则是太阳能硅片加工商。目前，颗粒硅生产技术的应用程度还很低，具有布局潜力的多晶硅企业数量有限，故其在未来仍具备较大的发展空间。

光伏颗粒硅行业市场规模预测

预测，受中国光伏颗粒硅行业市场需求的增长，2024-2030年中国光伏颗粒硅行业市场规模平稳上升。2030年中国光伏颗粒硅行业市场规模313.34亿元。中国光伏颗粒硅行业市场规模预测如下：

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光伏颗粒硅行业发展前景

随着技术的不断革新与进步，成本更为低廉且具有低碳减排效应的颗粒硅掺杂比例将在未来逐渐得到提升，因此颗粒硅这一产业的需求也将持续增长。就近期来看，颗粒硅的供应状况呈现出结构性的短缺现象，然而面对如此局面，我们有理由相信，随着时间的推移，颗粒硅的市场供给将会逐步扩大，甚至可能会在某个阶段出现供过于求的情况。展望未来数年，我们可以预见，由于颗粒硅产品的大规模生产和投放市场，其将迎来快速发展的黄金时期。

颗粒硅技术的应用可以协助下游硅片制造企业实现成本控制和生产效率提升，那些率先采用并战略规划颗粒硅采购及应用的硅片制造商，将在市场竞争中获得显著优势。在硅锭制造流程中的颗粒硅使用，可以大幅度地缩减原材料和化学试剂的添加时间以及单炉熔融原料的数量，从而有效提高锭子制造的整体效率，这也是未来硅片制造企业降低非硅成本以及提升自动化程度的关键策略之一。现阶段来看，下游客户群体中的TCL科技（作为TCL中环的主要控股方）以及上机数控已经参与到协鑫科技的颗粒硅产能投资之中；同时，TCL中环和隆基绿能也分别与协鑫科技签署了大规模的长期采购协议。