一、多晶硅行业相关概述
1、基本概念
多晶硅（polycrystalline silicon）有灰色金属光泽，密度2.32~2.34g/cm3。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得。
多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。
2、技术特征
（1）多种生产工艺路线并存，产业化技术封锁、垄断局面不会改变。由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能约占世界总产能的80%，短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。
（2）新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。除了传统工艺（电子级和太阳能级兼容）及技术升级外，还涌现出了几种专门生产太阳能级多晶硅的新工艺技术，主要有：改良西门子法的低价格工艺；冶金法从金属硅中提取高纯度硅；高纯度SiO2直接制取；熔融析出法（VLD：Vaper to liquid deposition）；还原或热分解工艺；无氯工艺技术，Al－Si溶体低温制备太阳能级硅；熔盐电解法等。
与单晶硅的比较
单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面，多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了，一般的半导体器件要求硅的纯度6N以上。大规模集成电路的要求更高，硅的纯度必须达到9N，人们已经能制造出纯度为12N的单晶硅。单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。
高纯度硅在石英中提取，以单晶硅为例，提炼要经过以下过程：石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割。
冶金级硅的提炼并不难。它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。这样被还原出来的硅的纯度约98-99%，但半导体工业用硅还必须进行高度提纯(电子级多晶硅纯度要求11N，太阳能电池级只要求6N)。而在提纯过程中，有一项“三氯氢硅还原法(西门子法)”的关键技术我国还没有掌握，由于没有这项技术，我国在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。我国每年都从石英石中提取大量的工业硅，以1美元/公斤的价格出口到德国、美国和日本等国，而这些国家把工业硅加工成高纯度的晶体硅材料，以46-80美元/公斤的价格卖给我国的太阳能企业。
参考观研天下发布《2018-2023年中国多晶硅行业市场供需现状调研与未来发展方向研究报告》
得到高纯度的多晶硅后，还要在单晶炉中熔炼成单晶硅，以后切片后供集成电路制造等用。可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造，其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域，在军事电子设备中也占有重要地位。
在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天，利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能，实现了迈向绿色能源革命的开始。北京2008年奥运会将把“绿色奥运”做为重要展示面向全世界展现，单晶硅的利用在其中将是非常重要的一环。国外的太阳能光伏电站已经到了理论成熟阶段，正在向实际应用阶段过渡，太阳能硅单晶的利用将是普及到全世界范围，市场需求量不言而喻。
二、多晶硅市场情况
1、产能情况
太阳能光伏产业链最上游是太阳能晶硅制造，这个环节技术门槛高，投资成本大，具有一定行业垄断性。我国多晶硅产业基本上是2005年以来在我国光伏产业发展的推动下才逐步发展起来的，一路经过产能过剩、淘汰兼并，行业集中度不断提升。
纵观全球市场，2015年全球多晶硅产量约34万吨，其中中国产能第一，占比43%，美国占比19%，德国占比17%，韩国占比16%。
2015年全球多晶硅产能占比
资料来源：公开资料整理
全球主要多晶硅企业产能及预测产能
| 企业 |
2014年产能（吨/年） |
2015年产能（吨/年） |
2016年产能预测（吨/年） |
| 江苏中能 |
65000 |
75000 |
90000 |
| 德国Wacker |
52000 |
52000 |
70000 |
| 韩国OCI |
42000 |
52000 |
52000 |
| 美国Hemlock |
43000 |
43000 |
43000 |
| 美国REC |
22000 |
22000 |
22000 |
| 特变电工 |
17000 |
18000 |
18000 |
| 洛阳中硅 |
10000 |
12000 |
12000 |
| 日本Tokuyama |
22000 |
28000 |
28000 |
| 大全新能源 |
6200 |
12000 |
12000 |
| 四川瑞能 |
8000 |
10000 |
10000 |
| 合计 |
287200 |
324000 |
357000 |
资料来源：公开资料整理
2015年我国多晶硅生产量达到16.9万吨。
2011-2015年我国多晶硅生产情况
资料来源：公开资料整理
我国多晶硅在进口地方面，韩国、德国和美国占据了83%的份额。其中韩国以43%居首，主要原因为我国对韩国主要公司征收的反倾销税率较低。
2015年我国多晶硅进口份额占比
资料来源：公开资料整理
2011-2015年我国多晶硅进口情况
资料来源：公开资料整理
3、竞争格局
2015年对于国内多晶硅产业来说，是结构调整的一年。总体特点是一线企业优势明显、二线企业竞争激烈。在此一年中，国内多晶硅企业纷纷进行技术改造，降低成本。但是无奈的是，技改之后产能集中释放，加之倾销依旧造成多晶硅价格持续下跌。在不断下跌的市场面前，国内多晶硅企业的综合竞争力也慢慢显现，包括中能、特变、大全、永祥、亚硅在内的一线企业优势明显。无论是通过生产要素的优势，还是产业链延伸的优势，一线企业的生存压力并不是很大，基本上是可以覆盖生产成本甚至维持微利。但是二线企业呈现分化的局面，无论是市场份额、市场影响力都有欠缺，因此，短期内二线企业将面临更为激烈的竞争。
三、中国多晶硅市场发展展望
在光伏产业的全部产业链中，中国在绝大部分环节都具有出口能力。半数左右需要依赖进口且完全没有出口的，只有多晶硅这个环节，而多晶硅是光伏产业最主要的原料。
国内多晶硅厂家面临国外厂家的低价倾销手段的打压，虽然多次呼吁政府采取切实有效的贸易保护手段，但是，在产品的质量和价格都不敌国际厂家的情况下，寄希望于政府保护而得以生存，是不可能持续的，尤其是这种保护可能会损害产业链下游的众多厂商利益的情况下。
中国的多晶硅产业要振兴，必须要有自主研发的工艺。从2008年开始，不少开拓者和技术先驱在物理法（冶金法）、硅烷法、钠（或锌）还原法进行了艰苦卓绝的研发和产业化探索。其中，冶金法多晶硅工艺有望在不牺牲光伏转换效率甚至还能有所提高的情况下，将能耗降低到西门子法的1/10左右，而成本可降低一半以上。根据测算，如果多晶硅的市场销售价格能够降到6万人民币/吨以下，则光伏发电的成本将低于火力发电的用户侧电价，这样的话，光伏市场将可以摆脱政府补贴而获得大规模应用，光伏产业的真正市场化时代才能到来。
因此，采用自主研发的先进的低成本大规模清洁生产多晶硅技术，是中国光伏产业的必然选择，也是中国多晶硅产业的努力目标。而这个目标，正越来越近，当这个目标实现的时候，中国的光伏产业将会让世界光伏产业再次产生震动。
资料来源：观研天下整理，转载请注明出处。
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