电气设备行业专题研究：颗粒硅：工艺决定低碳基因，市场验证拉晶品质

[Table_Title] 电气设备行业专题研究 颗粒硅： 工艺决定低碳基因，市场验证拉晶品质 2022 年 09 月 14 日 [Table_Summary] 【投资要点】 ◆ 颗粒硅：工艺决定低碳基因，CCZ 技术更添应用潜质。相比于西门子法的多晶硅路线，硅烷流化床法在工艺、流程、投资和生产成本等方面具有优势，下游使用过程中会提高生产效率。产品品质提升更多是工程问题，随着量产和工程调试，有望从落后走向赶超： ◆ 工艺：硅烷放热反应本质与流化床特性决定硅烷流化床法的低能耗特性。1）分解温度低至 550-700 摄氏度，摩尔反应焓为负，为热力学上的弱放热反应。2）反应过程中籽晶与气接触面积大，单程转换效率高。 ◆ 流程：硅烷流化床包含 SiH4制备、流化床反应等流程，回收工序简单，综合能耗优势明显。改良西门子法包括五个主要环节：即 SiHCl3合成、精馏提纯、还原、尾气的回收和 SiCl4的氢化分离。 ◆ 投资成本：据协鑫科技和 CPIA 的数据，颗粒硅万吨单位投资额约为6-7 亿元，建设周期短至 15 个月。棒状硅行业领先企业单位万吨单位投资额约为 7-11 万元，建设周期约 24 个月。 ◆ 生产成本：电耗、人工和折旧等大幅下降，据我们测算，综合成本较棒状硅相比低 6 元/kg（测算依据和过程见正文和图表），且蒸汽和硅耗仍有下降空间。 ◆ 下游使用：颗粒硅使下游在长晶环节成本降低近两成。 拉晶重新装料：相比于棒状硅，颗粒硅的单筒装料量要高 25%，可以节约生产工时，提升单产效率；同时颗粒硅具有更快的熔化速率，有助于进一步加快生产效率。 拉晶连续加料：颗粒硅+CCZ 实现效率提升和 N 型硅片品质升级。1）效率提升：连续直拉单晶（CCZ）采用特殊直拉单晶炉，一边单晶拉制，一边加料熔化。颗粒硅具有良好的流动性和填充性，能够提升初始装锅阶段和复投阶段的效率，能够更好地满足复投料尺寸要求，在坩埚寿命周期内可完成 8-10 根晶棒拉制（RCZ 仅能完成 4-5 根）。2）品质升级：拉晶过程液面恒定，产出的单晶硅棒电阻率更加均匀且分布更窄，满足高效 N 型电池需求，将更受下游电池片厂商青睐。 ◆ 渗透率：低碳组件+降本需求提升，颗粒硅占比有望提高。 据 CPIA的数据，2021 年颗粒硅目前市场渗透率为 4.1%，未来渗透率有望持续提高。催化剂：低碳组件打开海外市场。单 kg 的颗粒硅较棒状硅减少约 50kg 的碳排放，以现在的国内 59 元/吨和欧洲 80 欧元/吨的碳价格计算，颗粒硅对应的碳减排价值分别为 2.9 元/kg 和 27.6 元/kg，能提高下游企业竞争力。 [Table_Rank] 强于大市（维持） [Table_Author] 东方财富证券研究所 证券分析师：周旭辉 证书编号： S1160521050001 证券分析师：朱晋潇 证书编号：S1160522070001 电话：021-23586740 [Table_PicQuote] 相对指数表现 [Table_Report] 相关研究 《钙钛矿电池：“黑科技”见曙光》 2022.08.16 《高纯石英：皇冠上的明珠》 2022.07.22 《锂电 2025 年趋势展望：受限的锂矿，分散的正极，激进的电池》 2022.03.25 《2022 年新能源汽车投资策略：景气中段，超跌布局》 2022.01.26 《8 月持续高增长，渗透率创新高》 2021.09.14 -32.56%-22.25%-11.94%-1.63%8.68%18.99%9/1311/131/133/135/137/139/13电气设备沪深300 [T行业研究 / 电气设备 / 证券研究报告 挖掘价值 投资成长 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 2 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 ◆ 品质提升：全面达到电子 3 级，关键指标对标 N 型用料需求，100%颗粒硅拉晶应用反馈良好。 金属杂质：协鑫科技已可以生产出对标国内电子级标准的产品，总金属含量可控制在 1ppbw 以内（量产水平基本控制在 3ppbw 左右）。我们认为随着技术不断成熟，预计未来颗粒硅杂质会不断下降，量产达到电子级标准。 含碳量：可稳定将碳含量控制 在 0.3ppma 以内。 含粉率：通过新型除尘工艺，在无明显成本增加下，已经突破该问题，含粉率由 8mg/g 下降至 1mg/g。 氢跳：目前通过投料方式、热场控制、气流控制、设备大型化、脱氢等工艺调整，氢跳问题基本解决。 TCL 中环与协鑫合作研发颗粒硅的下游使用技术。根据中环的反馈，在经历了长期应用与实证后，颗粒硅已能满足公司硅片生产需要。目前中环已经可实现 100%使用颗粒硅生产光伏单晶。 ◆ 客户认证：下游客户对颗粒硅认同程度提高，隆基股份、TCL 中环、上机数控等厂商纷纷签订颗粒硅长单合同。 【配置建议】 ◆ 建议关注：协鑫科技、上机数控、中来股份、天通股份、兰石重装等。 【风险提示】 ◆ 风险提示。需求端不及预期；新技术和产品的替代；行业竞争格局发生变化。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 3 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 正文目录 1.颗粒硅：工艺决定低耗基因，CCZ 更添应用潜质 ............................................. 6 1.1.西门子法 VS 流化床法——主流的多晶硅生产工艺 ...................................... 6 1.2. 工艺对比：弱放热反应，分解温度和电耗低，连续转化效率高 .............. 7 1.3. 投资成本：Capex 显著低于棒状硅，建设周期短 ..................................... 10 1.4. 拉晶重新装料：单筒装料量高出 25%，熔化速率高 ................................. 12 1.5. 拉晶连续加料：颗粒硅+CCz 实现效率提升和 N 型硅片品质升级 ........... 13 1.6. 长晶成本：颗粒硅免破碎，长晶环节成本降低 19%。 ............................. 13 2. 渗透率：低碳组件+降本需求提升，颗粒硅加速应