颗粒硅：多晶硅技术的再次腾飞-solarbe文库

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周旭辉 SAC编号 S0850518090001 2020年 12月 3日颗粒硅多晶硅技术的再次腾飞证券研究报告（优于大市，维持）概要 1. 颗粒硅简介硅烷法生产的颗粒状多晶硅 2. 与西门子法的 PK性能更优，成本更低 3. 发展历程起源于美国 MEMC，保利协鑫实现国产化 4. 保利协鑫的涅槃十年磨一剑 5. 风险提示 2 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明颗粒硅，是硅烷法生产出来的颗粒状多晶硅。多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅。硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中，使硅烷裂解并在晶种上沉积，从而得到颗粒状多晶硅。资料来源保利协鑫 2020年中期业绩报告，海通证券研究所图颗粒状多晶硅颗粒硅简介硅烷法生产的颗粒状多晶硅 3 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明图柱状多晶硅资料来源亚洲硅业官网，海通证券研究所美国 MEMC公司采用流化床技术实现了批量生产，硅烷经纯化后在流化床式分解炉中进行分解，反应温度为 730℃ 左右，制得尺寸为 1000微米的粒状多晶硅。改良西门子工艺是在传统的西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量 H2、 HCI、 SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。改良西门子法生产多晶硅是目前最为成熟、应用最广泛、扩展速度最快的技术。资料来源蔡跃明、牟树荣、曾启明、钟雨明、钟娅玲三氯氢硅合成与多晶硅还原尾气全组分干法回收合并新工艺，廖卫兵改良西门子法制备高纯多晶硅料，海通证券研究所图颗粒硅生产化学方程式颗粒硅简介改良西门子法目前应用更广泛 4 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明图改良西门子多晶硅化学方程式资料来源汤传斌粒状多晶硅生产概况，海通证券研究所合成还原热氢化冷氢化美国 MEMC颗粒硅能达到电子级标准，用于半导体用单晶生产中。总金属含量满足光伏硅料特技要求，施主、受主含量接近特级要求，碳含量满足一级要求，表面附着硅粉比例低。资料来源光伏测试网微信公众号，保利协鑫 CTO万跃鹏颗粒硅 -直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所图颗粒硅质量质量标准达到电子级标准，满足光伏级要求 5 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明图棒状硅标准资料来源光伏行研微信公众号，保利协鑫 CTO万跃鹏颗粒硅 - 直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所颗粒料的易流动性给直拉单晶带来附加价值 1、减少了破碎环节，块状硅需要破碎，破碎成本 1-3元 /公斤； 2、对石英加料筒的内壁冲击损耗低，延长石英筒使用寿命； 3、颗粒硅填充性好，加料桶可以多装 15-20的颗粒硅，避免大块料堵塞的问题； 4、可以结合自动加料到加料筒，也能使用外置复投装置，节省人力和加料时间。资料来源光伏行研微信公众号，保利协鑫 CTO万跃鹏颗粒硅 - 直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所图 1 块状硅容易损坏石英筒性能更优单晶连续投料的优选 6 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明图 2 颗粒硅不容易损坏石英筒，并且填充性好资料来源光伏行研微信公众号，保利协鑫 CTO万跃鹏颗粒硅 -直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所直拉单晶工艺分为 RCZ（多次拉晶）和 CCZ（连续直拉）。 CCZ晶棒拉制与加料熔化同时进行，省去了单晶棒冷却的时间，大大提升了工业生产效率。 CCZ法在坩埚所允许的寿命周期内可完成 8-10根的晶棒拉制，而 RCZ目前仅可完成 4-5根拉制。移动式自动复投技术是 CCZ与 RCZ的核心差异，目前 FBR（硅烷流化床法）生产的高品质颗粒硅产品可作为 CCZ的最佳用料。保利协鑫通过收购 SunEdison的部分资产取得了 FBR硅烷流化床法的技术，我们认为有望形成技术协同。资料来源协鑫集团搜狐号，海通证券研究所图 1 CCZ技术原理性能更优颗粒硅能满足 CCZ直拉单晶 7 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明资料来源观研网，海通证券研究所图 1 颗粒硅可以实现自动复投使用 60颗粒硅 40循环料，单晶成品率及单炉月产出与产线基本持平；颗粒硅取代原生多晶硅不影响晶棒头尾少子寿命，不影响晶棒棒尾部碳含量资料来源光伏行研微信公众号，保利协鑫 CTO万跃鹏颗粒硅 - 直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所图颗粒硅取代原生多晶硅不影响晶棒头尾少子寿命拉晶效果颗粒硅可替代原生多晶硅 8 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明图颗粒硅取代原生多晶硅不影响晶棒尾部碳含量资料来源光伏行研微信公众号，保利协鑫 CTO万跃鹏颗粒硅 - 直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所改良西门子法多晶硅生产的西门子工艺，其原理就是在 1100℃ 左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子工艺是在传统的西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量 H2、 HCI、 SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。美国 MEMC公司采用流化床技术实现了批量生产，其以 NaAlH4 与 SiF4 为原料制备硅烷，硅烷经纯化后在流化床式分解炉中进行分解，反应温度为 730℃ 左右，制得尺寸为 1000微米的粒状多晶硅。资料来源色选机网援引中国粉体网，海通证券研究所图改良西门子生产过程成本更低流化床工艺反应温度更低 9 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明资料来源汤传斌粒状多晶硅生产概况，海通证券研究所图流化床生产过程相比传统工艺， FBR不仅生产技术流程更短、后处理工序更少，还将使投资强度下降 30，生产电耗降低约 65，项目人员需求降低 30。目前大全新能源投资在 10亿元 /万吨，投资强度比较大，折旧占比高。以大全新能源的 2020年 Q3为例，多晶硅折旧成本占比为 16。资料来源光伏行研微信公众号，保利协鑫 CTO万跃鹏颗粒硅 - 直拉单晶复投料的首选，海通证券研究所图颗粒硅电耗更低成本更低折旧、电耗更低 10 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明图大全新能源成本走势与构成资料来源 DQ Q3 2020 Financial Results Presentation，海通证券研究所美国经过 10余年的开发研究，于 1987年建成了生产能力 1250t/a的粒状多晶硅生产线，采用在流化床上分解硅烷得到粒状多晶硅。美国 MEMC Pasadena公司是当时全球唯一生产粒状多晶硅的厂家。 MEMC是全球著名的半导体材料公司，当时公司的硅片市占率一直在 20左右，位于全球第二位，粒状多晶硅基本上自产自销。资料来源汤传斌粒状多晶硅生产概况，海通证券研究所图美国 MEMC1997～ 2000年粒状多晶硅中 Fe和总金属杂质含量不断下降发展历程起源于美国 MEMC 11 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明图粒状多晶硅的总金属杂质含量比块状低资料来源汤传斌粒状多晶硅生产概况，海通证券研究所 2017年，保利协鑫以 1.5亿美元的全现金方式收购 SunEdison及其附属公司 SunEdison Products Singapore、 MEMC Pasadena和 Solaicx的部分技术和资产。保利协鑫将获得电子级硅烷流化床颗粒硅技术及资产、第五代 CCZ连续直拉单晶技术及资产、包含相关设备及知识产权等。 2019年，保利协鑫实现关键设备国产化及关键材料替代，主编国内颗粒硅国标行标，实现 FBR装置长周期运行及品质突破，完全满足主流市场单晶硅料需求。发展历程保利协鑫收购 MEMC，完成国产化 12 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明多晶硅及硅片技术 2009年 7月，保利协鑫收购江苏中能，跻身全球最大型多晶硅与硅片供货商之列。硅烷流化床法技术 2012年 10月，保利协鑫的多晶硅硅烷气首期装置调试成功，并顺利产出高纯度硅烷气。 2013年开始，在改良西门子法多晶硅技术基础上投入硅烷流化床新工艺，其万吨硅烷和 3000吨流化床项目于 2015年投入试生产。 N型单晶技术 2015年 5月份，保利协鑫旗下成立宁夏协鑫晶体科技发展有限公司，从 2016年第一季度开始生产单晶硅片，潜心于高效 N型单晶。钙钛矿技术 2016年，协鑫收购了惟华光能 58.6的股权，成为协鑫布局钙钛矿技术的平台。协鑫集团正在进行钙钛矿技术的商业化尝试。 2019年，已率先完成 10MW大面积钙钛矿组件中试产线半导体级多晶硅 2015年 12月，江苏中能与国家集成电路产业投资基金股份有限公司成立合资公司，分别拥有 50.98及 49.02权益，于中国建造用作研发、生产及销售半导体级多晶硅及其他半导体原材料及电化产品的生产设施，计划年产 5000吨多晶硅。保利协鑫的涅槃十年磨一剑，布局前沿科技 13 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明风险提示 1. 意外安全事故； 2. 全球光伏政策变化； 3. 更新的工艺技术突破。 14 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明分析师声明周旭辉本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格，以勤勉的职业态度，独立、客观地出具本报告。本报告所采用的数据和信息均来自市场公开信息，本人不保证该等信息的准确性或完整性。分析逻辑基于作者的职业理解，清晰准确地反映了作者的研究观点，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。海外研究团队海外行业首席分析师周旭辉 Email zxh12382htsec.com SAC编号 S0850518090001 分析师刘溢 SAC执业证书编号 S0850520080002 分析师声明和研究团队 15 信息披露和法律声明投资评级说明法律声明本报告仅供海通证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可能会波动。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。市场有风险，投资需谨慎。本报告所载的信息、材料及结论只提供特定客户作参考，不构成投资建议，也没有考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需要。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况。在法律许可的情况下，海通证券及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易，还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务。本报告仅向特定客户传送，未经海通证券研究所书面授权，本研究报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件或复制品，或再次分发给任何其他人，或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。如欲引用或转载本文内容，务必联络海通证券研究所并获得许可，并需注明出处为海通证券研究所，且不得对本文进行有悖原意的引用和删改。根据中国证监会核发的经营证券业务许可，海通证券股份有限公司的经营范围包括证券投资咨询业务。 1. 投资评级的比较和评级标准以报告发布后的 6 个月内的市场表现为比较标准，报告发布日后 6 个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期市场基准指数的涨跌幅； 2. 市场基准指数的比较标准 A 股市场以海通综指为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普 500 或纳斯达克综合指数为基准。类别评级说明股票投资评级优于大市预期个股相对基准指数涨幅在 10 以上；中性预期个股相对基准指数涨幅介于 - 1 0 与 1 0 之间；弱于大市预期个股相对基准指数涨幅低于 - 1 0 及以下；无评级对于个股未来 6 个月市场表现与基准指数相比无明确观点。行业投资评级优于大市预期行业整体回报高于基准指数整体水平 10 以上；中性预期行业整体回报介于基准指数整体水平 - 1 0 与 1 0 之间；弱于大市预期行业整体回报低于基准指数整体水平 - 1 0 以下。 16