光伏产业链从硅料到硅片、电池片、组件最终安装成光伏电站，涉及到各个环节，天合光能分布式推出各个环节从“一块石头到一度绿电”系列解读文章，深入解读各个生产环节，供行业内人士更清晰的知晓每个环节的关键技术。
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什么是多晶硅？
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多晶硅（poly crystalline silicon）也称硅料，有灰色金属光泽，密度2.32~2.34g/cm3。熔点1410℃。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。
多晶硅料按照产品纯度的不同，可分为工业硅、冶金级多晶硅、太阳能级别多晶硅及电子级别多晶硅。用于光伏生产的是太阳能级多晶硅，一般纯度在 6N~9N之间（99.9999%~99.9999999%），国标根据具体的参数差异将太阳能级多晶硅分为太阳能一级、太阳能二级、太阳能三级。到目前为止，主要的高纯多晶硅生产方法还是西门子法，即用三氯氢硅还原法对工业硅（纯度 99%）进一步提纯而来。其生产工艺原理主要是使用氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行 CVD 反应得到高纯多晶硅。
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多晶硅如何生产出来的？
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目前主流的多晶硅生产技术有改良西门子法及硅烷流化床法，其中以改良西门子法占比最多，单晶硅和多晶硅的原料均来自高纯硅原生料，初始原料为石英砂(SiO2)，石英砂与焦炭在高温电炉里进行炭热还原反应，形成纯度99%左右的金属硅，再经西门子法或硅烷流化床等工艺技术提纯为高纯多晶硅原料。多晶硅经区熔或直拉工艺可生产单晶硅。
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改良西门子法（棒状硅）
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改良西门子法以工业冶金级硅粉为原料，与氯化氢（HCl）反应形成三氯氢硅（SiHCl3），经进一步分离提纯后进入还原炉与氢气发生化学气相沉积反应，在硅棒表面形成高纯多晶硅。同时改良西门子法还引入尾气回收和四氯化硅氢化工艺，实现了生产过程的闭环循环。改良西门子法的主要优势为工艺成熟、安全性强、产品纯度高；主要不足为转化率低，目前仅为 10%-20%，间接导致了高能耗。
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硅烷硫化床法（颗粒硅）
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在硅烷流化床法生产多晶硅过程中，硅烷与氢气的混合气体以一定速度从流化床反应器底部通入，高纯晶种从反应器上部加入作为沉积载体并处于流化状态，在一定高温下通过硅烷发生气相沉积反应生成硅单质，在高纯晶种表面沉积，使高纯晶种逐渐长大并排出流化床形成颗粒状多晶硅产品。流化床法主要优势为转化率高、能耗低、可连续生产、副产物污染小，但由于产品纯度控制、安全性较差、炉壁沉积存在问题尚未普及应用。
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改良西门子法与硅烷流化床法的对比
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当前主流的多晶硅生产技术主要有改良西门子法和硅烷流化床法，产品形态分别为棒状硅和颗粒硅。改良西门子法生产工艺相对成熟， 2021 年硅烷法颗粒硅产能和产量小幅增加，颗粒硅市占率有所上涨，同比提升了 1.3 个百分点，达到 4.1%，棒状硅占 95.9%。从未来看，若颗粒硅的产能进一步扩张，并且随着生产工艺的改进和下游应用的拓展，市场占比会进一步提升。
2021-2030 年棒状硅和颗粒硅市场占比变化趋势
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多晶硅技术指标
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太阳能级多晶硅技术指标参照《国家标准 GB/T 25074-2017》表1所列数值。
多晶硅免洗或经过清洗后应达到直接使用的要求，多晶硅表面质量的分类要求一般如下：
致密料：表面颗粒凹陷深度小于5mm，断面结构致密，外观无异常颜色，无氧化夹层；
菜花料：表面颗粒凹陷深度5mm~20mm，外观无异常颜色，无氧化夹层；
珊瑚料：断面结构疏松，凹陷深度≥20mm，外观无异常颜色，无氧化夹层。
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多晶硅市场情况：
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多晶硅位于光伏产业链上游，技术和资金壁垒较高。多晶硅位于光伏产业链最上游，通过化学反应从硅金属中提炼高纯度多晶硅，以备下游进一步拉晶、切片制成硅片，是光伏产业链初始原材料。从行业特征看，多晶硅具有化工行业属性，存在技术及资金双重高壁垒，具体表现为高纯度要求、高设备投资及较长扩产周期，高壁垒助力多晶硅行业构筑天然护城河。
多晶硅需求增长较快，供给短期维持紧平衡，价格维持高位。多晶硅产能建设周期约 18 个月，产能爬坡周期约 3-6 个月，整体扩产周期显著长于下游环节（建设周期约6个月，产能爬坡周期1~2个月）。供给端由于多晶硅产能释放周期较长，与终端需求变化及下游环节产能释放周期存在错位，中短期供需维持紧平衡，硅料价格维持相对高位。
过去一年的多晶硅市场价格变化情况：
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文章来源：天合光能分布式