在目前內(nèi)卷的光伏產(chǎn)業(yè)鏈中，持續(xù)漲價(jià)的硅料是首要元兇，上游價(jià)格的大幅上漲積壓了產(chǎn)業(yè)鏈下游的議價(jià)空間，加劇了整個(gè)行業(yè)的內(nèi)卷。

誰(shuí)將會(huì)打破光伏產(chǎn)業(yè)的內(nèi)卷呢？很有可能是顆粒硅。這是一種顆粒形狀的多晶硅料，制造成本顯著低于傳統(tǒng)硅棒。隨著顆粒硅滲透率的提升，其有望在未來(lái)終止硅料持續(xù)上漲的情況。

了解光伏行業(yè)的投資者一定知道，光伏產(chǎn)業(yè)一共發(fā)生過(guò)兩次革命。

第一次革命發(fā)生在硅片領(lǐng)域，復(fù)投拉晶技術(shù)（RCZ）和金剛線切割技術(shù)大大提升了單晶硅片生產(chǎn)效率，單晶硅片已經(jīng)做到了比多晶還低的單片成本。趁此時(shí)機(jī)，隆基股份判斷單晶代替多晶的歷史性節(jié)點(diǎn)已經(jīng)到來(lái)，全力押注單晶，最終成為市場(chǎng)龍頭。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈（來(lái)源：亞洲硅業(yè)招股書）

第二次革命發(fā)生在電池片領(lǐng)域，PERC技術(shù)疊加單晶硅片，帶來(lái)了1+1＞2的極佳效果，引發(fā)了全面PERC革命。在這輪革命中，迅速涌現(xiàn)出通威股份、愛(ài)旭股份、潤(rùn)陽(yáng)悅達(dá)等電池片新三巨頭，行業(yè)格局發(fā)生巨大變化。

除此之外，無(wú)論是組件領(lǐng)域的MBB（多主柵）技術(shù)，還是電池片領(lǐng)域的TOPcon和HJT，從推進(jìn)速度和產(chǎn)生影響上，目前都很難說(shuō)是一輪新的革命。

但顆粒硅的商業(yè)化應(yīng)用，以及其與連續(xù)加料直拉技術(shù)（CCZ）配合所產(chǎn)生的的巨大想象力，讓資本振臂高呼，光伏行業(yè)的第三次革命就要來(lái)了。

年初以來(lái)，顆粒硅已經(jīng)成為整個(gè)光伏行業(yè)最大的熱點(diǎn)。保利協(xié)鑫能源不遺余力地向整個(gè)行業(yè)推廣顆粒硅，而根據(jù)其公布的數(shù)據(jù)，顆粒硅在多項(xiàng)雜質(zhì)濃度指標(biāo)上已經(jīng)達(dá)到太陽(yáng)能級(jí)多晶硅特級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，下游各大廠商如中環(huán)、隆基、晶澳等均將顆粒硅納入應(yīng)用。

與此同時(shí)，保利協(xié)鑫旗下中能硅業(yè)新增兩萬(wàn)噸顆粒硅產(chǎn)能在11月上旬正式投產(chǎn)。種種跡象表明，顆粒硅，作為一種曾經(jīng)“失敗”的技術(shù)，正逐漸在硅料行業(yè)搶回屬于自己的份額。

光伏行業(yè)的第三次革命真的來(lái)了嗎？

01、硅料技術(shù)路線之爭(zhēng)

從表面上看，顆粒硅與傳統(tǒng)硅料的最大不同在于外形之上，但實(shí)際上他們卻代表著硅料行業(yè)兩條技術(shù)路線的斗爭(zhēng)。

顆粒硅和傳統(tǒng)棒狀硅和塊狀硅（來(lái)源：保利協(xié)鑫、亞洲硅業(yè)）

傳統(tǒng)棒狀硅和塊狀硅的生產(chǎn)方法是改良西門子法，這也是目前硅料市場(chǎng)最為主流的生產(chǎn)方法。其原理是在1050°C左右的硅芯上用氫氣還原三氯化硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。

顆粒硅，則是硅烷流化床法（FBR）的產(chǎn)物。硅烷流化床法是以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業(yè)硅為原料，在流化床內(nèi)高溫高壓下最終生成硅烷氣，將硅烷氣通入加有小顆粒硅籽晶的流化床反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解，生成粒狀多晶硅。

在實(shí)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，改良西門子法在多晶硅純度、成本、安全穩(wěn)定性等方面具有較大優(yōu)勢(shì)，因此長(zhǎng)期占據(jù)市場(chǎng)主流地位。

流化床法顆粒硅的主要缺點(diǎn)在于雜質(zhì)含量高，金屬、碳、氫含量都高于改良西門子法，同時(shí)流化床設(shè)備內(nèi)件耐用性低，影響實(shí)際生產(chǎn)成本。

當(dāng)然，流化床法也有著突出的優(yōu)勢(shì)：生產(chǎn)溫度在700°C以下，能耗更??；顆粒小，具有球形外貌，流動(dòng)性更好，便于加料。

盡管在光伏發(fā)展過(guò)程中，改良西門子法始終占據(jù)行業(yè)主流，但仍有不少企業(yè)專注于流化床法路線的研究。如挪威REC、美國(guó)MEMC（后來(lái)被SunEdison合并）和德國(guó)Wacker。

但這些企業(yè)在進(jìn)行多年研究后，并未實(shí)現(xiàn)較大的市場(chǎng)突破，REC長(zhǎng)期虧損，SunEdison破產(chǎn)，Wacker基本放棄了顆粒硅方法，以改良西門子法為主。

近日，全球第六大太陽(yáng)能組件公司，韓華集團(tuán)出資收購(gòu)挪威REC公司公司，從而有望重新投入顆粒硅研發(fā)。

聚焦國(guó)內(nèi)，選擇流化床法路線的玩家并不多，量產(chǎn)供應(yīng)商僅有陜西天宏和保利協(xié)鑫能源兩家。

其中，陜西天宏的顆粒硅技術(shù)來(lái)自挪威REC集團(tuán)技術(shù)授權(quán)，保利協(xié)鑫則布局顆粒硅多年，并在2016年收購(gòu)了破產(chǎn)的SunEdison太陽(yáng)能顆粒硅業(yè)務(wù)。保利協(xié)鑫旗下的中能硅業(yè)，已經(jīng)成了國(guó)內(nèi)顆粒硅行業(yè)的扛旗者。

據(jù)《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》數(shù)據(jù)，2020年改良西門子法生產(chǎn)的多晶硅占我國(guó)97.2%以上的市場(chǎng)份額，而硅烷流化床法顆粒硅占比僅2.8%。

無(wú)論從參與企業(yè)狀況還是市場(chǎng)份額，我們都可以看到，硅烷流化床法始終處于市場(chǎng)劣勢(shì)地位，幾乎被證明是一項(xiàng)“失敗”的技術(shù)路線。

那么“失敗”的技術(shù)路線又為何得以重新復(fù)蘇，并掀起行業(yè)風(fēng)云呢？

02、來(lái)自時(shí)代的共振

這一輪顆粒硅的異軍突起，是宏觀政策、行業(yè)環(huán)境和技術(shù)突破的共振的影響。

首先，在政策層面上，“碳中和”已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心目標(biāo)，能耗更小的顆粒硅具備了政策上的發(fā)展?jié)摿?yōu)勢(shì)。

一直以來(lái)，硅廠是知名的耗電大戶，電費(fèi)是太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的重要成本。

在通威股份2020年報(bào)中，電費(fèi)占據(jù)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅39.54%的產(chǎn)品成本。而根據(jù)亞洲硅業(yè)招股書，其在2020上半年，電費(fèi)占采購(gòu)金額的53.35%。也正因此，大型硅料廠往往分布在內(nèi)蒙古、新疆等電價(jià)較低，以及四川、云南等水電資源豐富的區(qū)域。

據(jù)《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》數(shù)據(jù)，目前改良西門子法硅料綜合電耗達(dá)每公斤60-70度，未來(lái)隨著技術(shù)發(fā)展，有望下降至50-60度，盡管整個(gè)產(chǎn)業(yè)仍有下降空間，但與顆粒硅相比已然還是太貴了。

一般而言，顆粒硅的綜合電耗僅為每公斤30-40度。而根據(jù)保利協(xié)鑫的公告，其顆粒硅產(chǎn)品電耗每公斤已降低到了18度以下，相較于改良西門子法電耗降低約三分之二。低電耗自然帶來(lái)更低的碳排放，這在碳中和的大環(huán)境下是難得的優(yōu)勢(shì)。

其次，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，也讓顆粒硅有了一定競(jìng)爭(zhēng)力。

目前，硅廠主要在直拉式單晶爐中生產(chǎn)單晶硅：將硅料和摻雜劑在坩堝中融化為液體，然后通過(guò)具有固定晶向的單晶硅籽晶提拉制備為單晶硅。

隨著單晶硅棒多根拉制技術(shù)發(fā)展，一個(gè)坩堝已經(jīng)可以拉制多根硅棒，但在拉制過(guò)程中卻需要間歇或連續(xù)加料，導(dǎo)致廠商對(duì)流動(dòng)性更好的復(fù)投料需求增大。

顆粒硅往往是被當(dāng)做輔料與西門子法小塊料摻雜使用，摻兌比例一般不超過(guò)10%-20%，但這一比例有持續(xù)提升的趨勢(shì)。

從去年以來(lái)，硅料供應(yīng)緊缺，也讓顆粒硅企業(yè)加速了對(duì)顆粒硅產(chǎn)品的推廣。

2020年疫情影響疊加部分廠商事故，多晶硅料產(chǎn)能不足以應(yīng)對(duì)下游高漲的擴(kuò)產(chǎn)需求，硅料價(jià)格持續(xù)上漲。在硅料供不應(yīng)求的情況下，顆粒硅的質(zhì)量劣勢(shì)被削弱，保利協(xié)鑫加大了推廣力度，其顆粒硅產(chǎn)品已被眾多下游廠商所采用。

最后，則是顆粒硅產(chǎn)品在質(zhì)量上的進(jìn)步，雜質(zhì)不斷減少，其與傳統(tǒng)硅片的差距正在縮小。

數(shù)據(jù)顯示，目前保利協(xié)鑫和天宏瑞硅顆粒硅產(chǎn)品基本滿足流化床法顆粒硅特級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在施受主雜質(zhì)濃度、碳?xì)溲鯘舛?、金屬雜質(zhì)濃度上均已達(dá)到太陽(yáng)能級(jí)多晶硅特級(jí)國(guó)標(biāo)要求。

來(lái)源：天風(fēng)證券

來(lái)源：天風(fēng)證券

顆粒硅崛起，絕非單一維度的爆發(fā)，而是由時(shí)代所帶來(lái)的共振。

03、革命還是空夢(mèng)？

現(xiàn)在的顆粒硅只是摻雜使用，是塊狀硅料的有益補(bǔ)充。而一旦顆粒硅被大量采用，或許將掀起光伏行業(yè)第三次革命。

這種革命將最先體現(xiàn)在單晶硅制備環(huán)節(jié)。

單晶硅生長(zhǎng)速度緩慢，同時(shí)需要穩(wěn)定的熱動(dòng)力環(huán)境，這就導(dǎo)致單晶制備環(huán)節(jié)效率較低。以前單晶硅分批拉制，一個(gè)坩堝只能拉制一根晶棒。后來(lái)為了提升效率，行業(yè)發(fā)展出復(fù)投拉晶技術(shù)（RCZ），每次拉制完硅晶棒以后保持坩堝高溫，繼續(xù)加料熔化，用于下次晶棒拉制。

很明顯，這一技術(shù)效率并不高。因?yàn)殡S著單晶拉制，硅溶液液面持續(xù)下降，單晶硅生長(zhǎng)速度越來(lái)越緩慢。同時(shí)，為了保持穩(wěn)定，單晶拉制期間不能加料。這一難題，已經(jīng)成為制約光伏產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的最大短板。

目前，解決這一難題的重要突破方向即是連續(xù)加料直拉技術(shù)（CCZ）。

CCZ可以通過(guò)連續(xù)加料，保持硅溶液含量一致，節(jié)省拉制時(shí)間，提升拉制效率，同時(shí)保持硅溶液各成分濃度一致，提升單晶質(zhì)量。

制約CCZ技術(shù)發(fā)展的核心問(wèn)題之一即在于復(fù)投料選擇。復(fù)投料必須破碎成小粒，但目前業(yè)內(nèi)大多破碎方式原始且成本較高，但顆粒硅的應(yīng)用正好能夠解決這一問(wèn)題。

一旦顆粒硅獲得普遍認(rèn)可，連續(xù)投料技術(shù)即有望實(shí)現(xiàn)，這將大大提升單晶拉制效率，可以稱得上是光伏行業(yè)的第三次革命。

但目前來(lái)說(shuō)，顆粒硅想要得到行業(yè)普遍認(rèn)可，還有很長(zhǎng)一段路要走。

核心還是質(zhì)量問(wèn)題。雖然協(xié)鑫和天宏顆粒硅產(chǎn)品在雜質(zhì)指標(biāo)上已經(jīng)媲美太陽(yáng)能特級(jí)多晶硅，但和改良西門子法的多晶硅產(chǎn)品仍然差距較大。

近年來(lái)，隨著光伏電池的迭代和發(fā)展，行業(yè)對(duì)原材料多晶硅品質(zhì)的要求也在不斷提升。

幾年前，PERC電池片取代了AI-BSF的傳統(tǒng)P型電池，電池效率快速提升至接近23%，與此同時(shí)，過(guò)去使用太陽(yáng)能三級(jí)料就能滿足需求，而現(xiàn)在的PERC電池則需要使用太陽(yáng)能特級(jí)料和電子三級(jí)產(chǎn)品。

未來(lái)，隨著TOPCon、HJT等技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)換效率更高的N型電池片進(jìn)入應(yīng)用，對(duì)上游多晶硅材料的品質(zhì)要求也更高，基本上可以確定的是，N型電池片必須使用電子二級(jí)以上的多晶硅原料，與半導(dǎo)體集成電路使用的電子一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)接近。

這就對(duì)顆粒硅的質(zhì)量提出了更高的要求。目前主要顆粒硅企業(yè)量產(chǎn)產(chǎn)品均達(dá)到太陽(yáng)能特級(jí)產(chǎn)品，未來(lái)驅(qū)動(dòng)顆粒硅行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力即在于質(zhì)量提升。

此外，行業(yè)對(duì)顆粒硅能否應(yīng)用至N型硅片，尚未達(dá)成一致認(rèn)可。

據(jù)保利協(xié)鑫半年報(bào)，全球主要下游廠商均全面通過(guò)顆粒硅拉晶測(cè)試，金屬含量、碳含量、施受主雜質(zhì)均達(dá)到N型用料標(biāo)準(zhǔn)，也能滿足電子級(jí)多晶硅要求，但最終結(jié)果如何尚未可知。

顆粒硅正處于商業(yè)化起步階段，如果其質(zhì)量能夠?qū)崿F(xiàn)繼續(xù)提升，那就能夠?qū)Ω牧嘉鏖T子法多晶硅產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更大比例的替代，甚至引發(fā)第三次光伏革命。但如果質(zhì)量瓶頸難以突破，那就注定只能是一場(chǎng)空夢(mèng)。