在全球气候变暖、极端天气频发的严峻现实下，世界各国对于大力发展光伏新能源的重要性已再无分歧。2021年10月26日，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，提出大力发展新能源，国家层面政策目标出台更是强化了加速发展光伏新能源的紧迫性。 自2020年下半年以来，作为光伏上游最重要原材料的多晶硅价格便一路高歌猛进，单晶致密料从2020年5月最低约5.7万元/吨，一路上涨到目前超30万元/吨。多晶硅价格高企不仅引发了原有生产巨头积极扩产、新玩家蜂拥而入，同时也再次引发了市场对多晶硅两大传统生产路线——改良西门子法和硅烷流化床法的交锋。 两大多晶硅生产技术路线的选择，又一次牵动了广大新能源投资者的神经。 多晶硅生产是门高技术活 站在整个光伏产业链的角度看，多晶硅占有举足轻重的地位。同时，多晶硅还是半导体集成电路最为关键的基础原材料。 多晶硅料具有重资产投入、扩产周期长、技术壁垒高等特点，看似可以被称为工业标准品，但其本质属性还是化工产品。 按纯度要求及用途不同，多晶硅可以分为太阳能级多晶硅和电子级多晶硅。其中，太阳能级多晶硅主要用于太阳能光伏电池的生产制造，电子级多晶硅则作为主要的半导体电子材料，被广泛应用于电子信息领域。 但不论是太阳能级多晶硅还是电子级多晶硅，对产品杂质都有极高的要求。 比如，太阳能级多晶硅通常要求纯度需达到99.9999%以上，而对产品质量要求更高的电子级多晶硅可以说是多晶硅生产技术的巅峰，其纯度要求高达99.999999999%（11个9），这相当于1000吨的电子级多晶硅中总的杂质含量不到一粒花生米重量的1%。 正是因为电子级多晶硅极高的技术要求，所以目前世界范围内能够生产电子级多晶硅产品的企业很少，国内生产企业也屈指可数。 整体上看，作为光伏产业最主要原料的高纯多晶硅，并不是只拼产能的行业，它是光伏产业链中技术含量较高的环节。加上长时间以来多晶硅生产投资大、风险高，众多知名企业都曾经倒在这个赛道上，所以选择多晶硅生产技术路线的重要性一定程度业决定了企业的成败。 西门子法工艺稳定、产品质量高 早在上世纪五六十年代，多晶硅生产的两大技术路线——改良西门子法和硅烷流化床法相继问世。 其中，生产棒状硅的改良西门子法经过多次技术迭代，多年来始终引领行业前行，成为全球多晶硅的主流生产技术路线。而生产颗粒硅的流化床法则长期作为补充的第二技术路线存在。 改良西门子法最早由德国西门子公司在1955年发明。在过去60多年中，业内参与者不停的对西门子法进行技术优化和提升，目前已经改良到第三代。其优点突出，全球前十硅料生产企业目前的技术路线都以改良西门子法为主。 中国光伏行业协会的统计数据显示，2019年全球多晶硅产量中采用改良西门子法生产的占比高达97.8%；中国硅料生产格局也类似，2020年国内采用改良西门子法生产的多晶硅约占全国总产量的97.2%。 长期以来，占据多晶硅生产主导地位的改良西门子法主要优点是工艺成熟稳定，过程简单可控，设备标准化，容易复制和扩大规模，同时产品质量高。从改良西门子法生产的产品品质上看，目前国内技术领先的多晶硅生产龙头企业，产品已经能够达到并超过电子级多晶硅的纯度要求。 与之对比，用硅烷流化床法生产出的颗粒硅，目前公开信息显示基本上能够达到太阳能级的特级品标准。但相比国内采用改良西门子法生产的多晶硅产品，颗粒硅质量对比改良西门子法仍存在着较大的纯度差距。 对于颗粒硅产品质量上存在的差距，专业分析人士认为，目前颗粒硅纯度较低的主要原因是含氢和含碳量偏高，其中的问题仍需要较长时间解决。所以，目前使用颗粒硅的中下游企业，都是在改良西门子法生产的多晶硅中，掺杂一部分颗粒硅，用以在一定程度上降低成本。 两大技术能耗对比，需要综合评判 除了品质外，多晶硅生产过程中的能耗水平也是改良西门子法和硅烷流化床法比拼的另一个重要因素。市场有观点认为，颗粒硅目前的能耗要低于改良西门子法，但综合来看，颗粒硅的能耗优势并不明显。 从相关技术专家最新统计的数据来看，单看硅料环节的电耗和水耗，由于硅烷流化床法生产颗粒硅的反应温度大约是在700度左右，转化率是98.5%以上，同时由于整体工艺流程进行了简化，使得新水消耗和电耗都较少。 而改良西门子法需要在1000度以上的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，一次转化率较低，间接导致了高能耗，所以电耗整体较高。 但值得注意的是，除了老生常谈的电耗和水耗，能耗的综合考虑还需要加上蒸汽消耗。 在改良西门子法生产过程中，副产蒸汽用于发电，蒸汽单耗基本上已下降到0。而硅烷流化床法生产过程中还会使用到蒸汽、天然气等，若将这部分消耗综合考虑，改良西门子法和硅烷流化床法两种技术的能耗差距并不大。 改良西门子法未来或仍是绝对主流 除了品质和能耗，两种技术在生产成本上的比拼对多晶硅生产企业也至关重要。 回溯光伏产业过去十余年的发展，改良西门子法由于自身降本速度非常快，叠加生产工艺成熟，光伏发电成本已从50元/W下降到了4元/W左右，可以说改良西门子法主导的多晶硅环节的持续降本已为光伏平价上网做出了巨大的历史贡献。 整体上看，改良西门子法生产技术的进步已经和规模的扩大形成正向循环。过去十多年，改良西门子法多晶硅单位产能投资成本已大幅下降，多晶硅生产线投资成本从2008年千吨投资成本约为7亿元～10亿元降到现在的1亿元/千吨以下，单位投资成本的减少也极大地降低了多晶硅的生产成本。 虽然现在有观点认为，硅烷流化床法颗粒硅生产技术流程相对更短，工序较少，所以在设备等初始投资方面比改良西门子法低。同时，由于工序方面硅烷法无需破碎的原因，破碎成本也能省下来，这使得硅烷法的成本看起来比改良西门子法更低。 但专业分析人士认为，虽然颗粒硅的电耗、单位投资额以及人工成本方面相比改良西门子法生产的棒状硅具有理论上的优势，但在实际运用中，由于“氢跳”、颗粒硅撞击器壁等问题，会造成生产工序的中断，并引起碳基内衬、加热线圈、石英坩埚等部件的损坏。同时由于生产工艺中粉末比例较高使得成品率偏低，从而在硅元素单耗方面产生了较大的额外成本，可以说目前改良西门子法和硅烷流化床法生产成本孰高孰低，还需要在颗粒硅规模化生产后才可实现真正的具象比对。 不能否认的是，西门子法由于工艺成熟稳定，根据工业发展规律，未来随着规模产量的继续扩大，长期占据主导地位的改良西门子法的竞争能力将会进一步得到强化，未来还会有进一步的下降空间，其主流工艺地位很难被挑战。据CPIA中国光伏产业协会估算，到2030年，用改良西门子法生产的多晶硅，仍是绝对的主流。 业内专家预测，随着国家“3060 双碳目标”的确立，在未来相当长的时间内，作为光伏市场上游最主要原料的多晶硅市场需求巨大。对于改良西门子法和硅烷流化床法这两种多晶硅生产技术而言，广阔的潜在市场空间或将进一步强化两者的竞争关系，同时也会推动两种技术路线的改进和提升。（林木）