關(guān)于顆粒硅的思考：既要樂(lè)觀，更要客觀

過(guò)去兩年多來(lái)，“光電風(fēng)儲(chǔ)”領(lǐng)銜的新能源宏大敘事，在資本市場(chǎng)高潮迭起。其中一個(gè)接一個(gè)的泡沫吹起與破裂，令廣大投資者時(shí)而亢奮時(shí)而扼腕。整個(gè)板塊中樞上揚(yáng)過(guò)程里，最終大家發(fā)現(xiàn)，最具韌性與價(jià)值的公司，終究還是那些遵從產(chǎn)業(yè)第一性的產(chǎn)業(yè)龍頭們。

歸根結(jié)底，敘事再努力，也要回歸到對(duì)產(chǎn)業(yè)的價(jià)值貢獻(xiàn)上。

比如在鋰電板塊，各種前沿技術(shù)路線屢屢成為市場(chǎng)焦點(diǎn)話題，但迄今為止仍是磷酸鐵鋰與三元二分天下。還比如當(dāng)前最受資金追捧的儲(chǔ)能領(lǐng)域，一家家電化學(xué)類(lèi)型公司估值倒是打滿(mǎn)了，但重點(diǎn)重大工程仍是屬于數(shù)十年前即已成熟的抽水蓄能。

再比如本文探討的光伏產(chǎn)業(yè)硅料這一分支，不少人都在預(yù)期基于硅烷流化床法的顆粒硅，將要顛覆掉既有的多晶硅供給格局，但我們目前看到的仍是下游企業(yè)不斷用巨額“長(zhǎng)單”鎖定后者未來(lái)數(shù)年的產(chǎn)能。

技術(shù)總是向前不斷迭代延展。但回溯人類(lèi)工業(yè)史，常識(shí)在于，在規(guī)模性生態(tài)面前，一項(xiàng)后發(fā)技術(shù)對(duì)于產(chǎn)業(yè)的適配總是漫長(zhǎng)的。長(zhǎng)期看我們要樂(lè)觀，但這個(gè)過(guò)程里我們更須時(shí)刻對(duì)產(chǎn)業(yè)的第一性保持敬畏，不斷審視新技術(shù)的成熟度以及其之于產(chǎn)業(yè)生態(tài)的貢獻(xiàn)度。如是，作為投資者，我們方能與產(chǎn)業(yè)進(jìn)度保持協(xié)同成長(zhǎng)。

01“優(yōu)勢(shì)”背后的現(xiàn)實(shí)悖論

市場(chǎng)對(duì)于顆粒硅技術(shù)的熱忱期待，其來(lái)有自。

一直以來(lái)，硅料都是耗電大戶(hù)。電費(fèi)是多晶硅制備過(guò)程中的重要成本，占比約在31%-42%之間。此種背景下，降低電量消耗，就成為這一技術(shù)領(lǐng)域降本增效最為直接的方式。

圖：TCS改良西門(mén)子法成本構(gòu)成 資料來(lái)源：中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)，光大證券

目前，改良西門(mén)子法經(jīng)過(guò)持續(xù)技術(shù)迭代后，綜合耗電量已經(jīng)由此前60kWh/kg.Si，下降至48kWh/kg.Si。雖然降幅明顯，但與顆粒硅的硅烷流化床法相比，差距顯著。

據(jù)協(xié)鑫2021年報(bào)披露的數(shù)據(jù)，其某基地的顆粒硅綜合耗電成本已經(jīng)控制在14.8kWh/kg.Si。以此數(shù)據(jù)計(jì)算，其耗電量?jī)H為改良西門(mén)子法的30%，有著極大的降本空間。

圖片：顆粒硅

除耗電更少這個(gè)優(yōu)勢(shì)外，顆粒硅還存在生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單這個(gè)優(yōu)勢(shì)。

目前行業(yè)主流的改良西門(mén)子法，主要利用氫氣還原三氯硅烷（SiHCl3）在硅芯發(fā)熱體上沉積硅，通過(guò)還原尾氣干法回收系統(tǒng)、SiCl4氫氣工藝，實(shí)現(xiàn)物料閉路循環(huán)。整體而言，改良西門(mén)子法主要分為合成、提純、還原、尾氣回收、冷氫化、后處理六大工序。

圖：改良西門(mén)子法的六大工藝流程 資料來(lái)源：《多晶硅生產(chǎn)工藝分析》，光大證券

與之相對(duì)，硅烷流化床法是將細(xì)小的硅顆粒種子鋪在有氣孔的床層上，然后從下面通入硅烷氣體和其它反應(yīng)氣體，這時(shí)硅顆粒種子呈現(xiàn)出流體特征。在加熱等反應(yīng)條件下，硅單質(zhì)沉積在硅顆粒種子上，生成體積較大的硅粒，通過(guò)出料管送出流化床反應(yīng)器。

兩相對(duì)比，硅烷流化床法需氫化、精餾、歧化、流化床還原、尾氣回收等核心工序，由于硅烷裂解的化學(xué)原理決定其效率高于改良西門(mén)子工藝，整體設(shè)備體量更低。

在多晶硅供需持續(xù)緊張的情況下，無(wú)疑成本投入更低、耗電量更少的硅烷流化床法顯得更具優(yōu)勢(shì)。因此市場(chǎng)中出現(xiàn)了顆粒硅將會(huì)全面顛覆多晶硅市場(chǎng)的說(shuō)法，硅料行業(yè)似乎要變天了。

欲戴王冠，必承其重。顆粒硅想要取代改良西門(mén)子法傳統(tǒng)硅成為市場(chǎng)主宰，那么就必須展現(xiàn)出碾壓式參數(shù)表現(xiàn)，并接受市場(chǎng)的全面考驗(yàn)。

按理說(shuō)，如果顆粒硅果真能耗成本比西門(mén)子法低60%以上，那么其完全可以通過(guò)價(jià)格優(yōu)勢(shì)對(duì)傳統(tǒng)硅棒進(jìn)行全面壓制，但事實(shí)卻并非如此：從現(xiàn)實(shí)層面看，在耗電量顯著低于西門(mén)子法的情況下，顆粒硅的市場(chǎng)價(jià)格卻幾乎與傳統(tǒng)硅棒價(jià)格相當(dāng)，只是象征性的每噸便宜幾百元。

由此，顆粒硅對(duì)外宣稱(chēng)的低成本與居高不下的市場(chǎng)價(jià)格之間，便形成了一個(gè)令人迷惑的悖論。

其實(shí)，只要通過(guò)系統(tǒng)化的復(fù)盤(pán)，我們便不難發(fā)現(xiàn)在顆粒硅技術(shù)隱秘的角落，有些重要事實(shí)被忽略了。

02顆粒硅的三重隱秘角落

制約顆粒硅價(jià)格下降的因素主要有三個(gè)方面，分別是蒸汽能耗、硅量消耗、硅粉消耗。之所以市場(chǎng)認(rèn)為顆粒硅有很大的成本優(yōu)勢(shì)，其核心原因在于將電量消耗與綜合能耗畫(huà)上了等號(hào)。實(shí)際上，雖然顆粒硅電量消耗很低，但流化床法實(shí)則會(huì)用到一定量的蒸汽，這部分理應(yīng)也算作能量消耗，但卻被很多投資者所忽視。

以協(xié)鑫2021年財(cái)報(bào)中披露的數(shù)據(jù)為例：其徐州基地顆粒硅的綜合蒸汽消耗量在15.3kg/kg.Si，目前蒸汽的折標(biāo)煤系數(shù)為0.1286，顆粒硅的蒸汽消耗折合標(biāo)煤為1.97kgce/kg.Si。這一數(shù)據(jù)甚至比其電能消耗折合標(biāo)煤1.82kgce/kg.Si更高。

圖：協(xié)鑫科技徐州基地顆粒硅能耗 來(lái)源：協(xié)鑫科技2021年報(bào)

綜合計(jì)算可得，顆粒硅電量和蒸汽的綜合折合標(biāo)煤為3.79kgce/kg.Si。這些數(shù)據(jù)系完全以產(chǎn)業(yè)龍頭數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，顆粒硅行業(yè)中的平均參數(shù)很可能遠(yuǎn)高于此。

反觀改良西門(mén)子法，現(xiàn)階段已經(jīng)可以做到0蒸汽消耗，因此在蒸汽這一“隱藏”能耗上，顆粒硅是要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硅棒的。如果將改良西門(mén)子法48kWh/kg.Si換算成標(biāo)煤消耗，則為5.90kgce/kg.Si。這意味著顆粒硅當(dāng)前的綜合能耗約為改良西門(mén)子法的64%，遠(yuǎn)比電量能耗差距要小得多。

除蒸汽的“隱藏”消耗外，顆粒硅還需要比改良西門(mén)子法更高的硅量消耗。在最初的時(shí)候，顆粒硅與傳統(tǒng)硅棒的硅耗比在1.2左右，雖然如今這個(gè)比例有所下降，但顆粒硅依然需要消耗更多的硅量。

更多硅量消耗有兩方面問(wèn)題：其一硅料本身的價(jià)格問(wèn)題，其二制造硅料也需要消耗一定的能耗。無(wú)論從硅料成本考量還是從能源消耗考量，顆粒硅的成本優(yōu)勢(shì)與節(jié)能優(yōu)勢(shì)都要打上一個(gè)折扣。

同時(shí)，在顆粒硅從生產(chǎn)到運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，還會(huì)產(chǎn)生15-20%的硅粉損耗。雖然硅粉能夠以低價(jià)出售，而且硅粉的損耗比例也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但這實(shí)則也會(huì)進(jìn)一步影響顆粒硅的制備，讓成本和能耗再次提升。

綜合以上三方面因素，顆粒硅的綜合成本與能量消耗幾乎與傳統(tǒng)硅棒處于同一量級(jí)，即使存在成本優(yōu)勢(shì)，其空間也很小，尚不足以產(chǎn)生顛覆性的降維沖擊。

03無(wú)法被忽視的質(zhì)量比較

目前行業(yè)中對(duì)于顆粒硅的判斷，實(shí)則是存在預(yù)期差的。如果顆粒硅并不能從本質(zhì)上大幅降低成本和能耗，那么它與傳統(tǒng)硅棒的競(jìng)爭(zhēng)將重新回到產(chǎn)品質(zhì)量層面。而這卻正是當(dāng)前顆粒硅技術(shù)的短板。

制備顆粒硅的流化床法并非一門(mén)新技術(shù)，早在1952年，美國(guó)聯(lián)碳公司已經(jīng)開(kāi)始嘗試流化床技術(shù)，并在隨后被杜邦公司發(fā)揚(yáng)光大。然而，在誕生60多年的時(shí)間中，這項(xiàng)技術(shù)卻始終不溫不火，究其原因就在于生產(chǎn)的硅片中雜質(zhì)過(guò)多。

由于硅烷流化床法底部進(jìn)料存在氣流，因此工業(yè)硅顆粒會(huì)在反應(yīng)器內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，但底部蒸汽氣流持續(xù)進(jìn)入，會(huì)導(dǎo)致工業(yè)硅顆粒不斷沖擊反應(yīng)器內(nèi)部，在長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)作下，顆粒硅勢(shì)必會(huì)在不斷碰撞中遭到金屬材料的污染。

同時(shí)，顆粒硅是在反復(fù)碰撞中制成的，長(zhǎng)此以往會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)壁損壞，為了延長(zhǎng)反應(yīng)器的壽命，行業(yè)內(nèi)普遍采用碳基材料的內(nèi)襯作為耐磨結(jié)構(gòu)。雖然這樣做延長(zhǎng)了反應(yīng)器壽命，但卻會(huì)造成顆粒硅中含碳量較高，從而影響顆粒硅的純度。除這些污染物外，多晶硅還會(huì)存在施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)兩項(xiàng)純度指標(biāo)。

在綜合行業(yè)內(nèi)多方數(shù)據(jù)后，可以總結(jié)出傳統(tǒng)硅棒與顆粒硅雜質(zhì)濃度情況：具體而言，施主雜質(zhì)濃度和受主雜質(zhì)濃度兩項(xiàng)指標(biāo)中，顆粒硅分別是傳統(tǒng)硅棒的3.7倍和7倍；而在碳濃度、金屬雜質(zhì)濃度數(shù)據(jù)上，兩者則存在數(shù)量級(jí)的差距。

圖：傳統(tǒng)硅棒與顆粒硅雜質(zhì)數(shù)據(jù) 資料來(lái)源：公開(kāi)數(shù)據(jù)

刨除雜質(zhì)問(wèn)題不談，顆粒硅實(shí)際制造過(guò)程當(dāng)中，還受到“氫跳”問(wèn)題困擾。顆粒硅的制備并非簡(jiǎn)單的單次制備，而是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，在制造過(guò)程中，很容易因反應(yīng)溫度不夠而出現(xiàn)內(nèi)部氫鍵未斷裂的情況，會(huì)出現(xiàn)小泡。為了成功將氫氣排除，在拉晶環(huán)節(jié)必須增加反應(yīng)時(shí)間，因此顆粒硅的能耗實(shí)際會(huì)比理想中更高。

正是因?yàn)檫@些因素影響，所以顆粒硅始終沒(méi)有大規(guī)模全面進(jìn)入市場(chǎng)。盡管市場(chǎng)中存在著顆粒硅單爐投料100%的說(shuō)法，但下游第三方廠商依然將傳統(tǒng)硅棒作為主流材料，顆粒硅的投料比例一般在15%-30%之間。

硅料供需如此緊張的情況下，下游廠家并沒(méi)有全方面布局顆粒硅，這足以說(shuō)明目前行業(yè)中對(duì)于顆粒硅的質(zhì)量依然存在擔(dān)憂(yōu)。

04更遠(yuǎn)的未來(lái)：既要樂(lè)觀，也要客觀

回溯光伏產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展史，不難發(fā)現(xiàn)，這是一個(gè)持續(xù)迭代的行業(yè)。無(wú)論是單晶太陽(yáng)能(000591)電池對(duì)多晶太陽(yáng)能電池的取代，還是電池片的連續(xù)升級(jí)，都體現(xiàn)了光伏企業(yè)不斷學(xué)習(xí)的能力。

聚焦當(dāng)下，PERC電池逐漸逼近能效天花板，從P型電池向N型電池升級(jí)已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的共識(shí)。雖然HJT電池和TOPCon電池誰(shuí)能勝出尚無(wú)定論，但N型電池?zé)o疑都將是電池片企業(yè)下一個(gè)進(jìn)化方向。

從P型電池向N型電池過(guò)渡的情況下，已然對(duì)上游多晶硅提出了更高的要求，而這些要求主要集中體現(xiàn)在硅的純度上。目前來(lái)看，顆粒硅距離全面達(dá)標(biāo)還存在差距。

雜質(zhì)含量更少的傳統(tǒng)硅棒無(wú)疑是能夠達(dá)到N型電池需求的，有顆粒硅企業(yè)雖然也對(duì)外表示開(kāi)始布局N型電池，但雜質(zhì)依然是要高于N型電池用料的標(biāo)準(zhǔn)需求。

當(dāng)然，根據(jù)技術(shù)進(jìn)步曲線我們可以預(yù)期，顆粒硅一定存在純度進(jìn)一步提升的空間。如果顆粒硅能夠達(dá)到跟傳統(tǒng)硅棒相仿的純度，那么顆粒硅一定具備更大的發(fā)展?jié)摿Γ慌懦湓谀程斐蔀樾袠I(yè)中流砥柱。但這終究需要一個(gè)過(guò)程，需要包括投資者與產(chǎn)業(yè)建設(shè)者們一道持有耐心。

從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈安全與升級(jí)發(fā)展角度出發(fā)，任何人都希望行業(yè)中多一些革命性的技術(shù)迭代方向。但對(duì)于新的技術(shù)方向，我們不僅需要包容，更應(yīng)該客觀?？v觀歷史發(fā)展，不乏傷仲永式“捧殺”案例。

一語(yǔ)以蔽之，顆粒硅這項(xiàng)技術(shù)值得長(zhǎng)期關(guān)注，但在展望這項(xiàng)技術(shù)前景時(shí)，投資者也必須清楚判斷這其中存在的曲折。最起碼從當(dāng)下的數(shù)據(jù)看，顆粒硅還是硅料行業(yè)的技術(shù)路線補(bǔ)充，尚未具備顛覆多晶硅行業(yè)格局的能力。在多重“隱秘角落”未被有效治理之前，其與傳統(tǒng)硅棒間的“輔主關(guān)系”，或仍是未來(lái)一個(gè)周期行業(yè)的主旋律。

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