中國多晶硅市場現狀及發展建議

“雙碳”背景下，綠色低碳已成為能源發展主旋律，中國能源消費結構向清潔低碳方向持續加快轉型，新能源業務高質量發展大力推進。其中，光伏產業鏈發展前景廣闊，發展空間不斷擴大。原料多晶硅—光伏組件—光伏電站建設的全產業鏈自主技術使中國光伏產業在全球優勢突出，各相關企業積極布局并建設產業鏈下游光伏電站項目，帶動國內光伏裝機量迅速擴大，驅動了光伏產業鏈的整體發展。

產業鏈多晶硅是上游光伏太陽能電池生產源頭，具有牽一發而動全身的重要地位。其上游是制備多晶硅的工業硅原料，下游應用則以制造光伏電池、芯片等半導體產品為主，在整個光伏產業鏈中兼具能源與化工雙重屬性，與化工企業契合度很高。多晶硅主要用途中，太陽能電池占比超9成。中國在太陽能級多晶硅生產中處于主導地位；美國、日本、德國則在電子級多晶硅生產領域占優。改良西門子法是主流生產工藝，產量占比超9成。多晶硅生產具有技術密集和資金密集特點，進入門檻較高，能耗控制要求嚴，行業周期性強，多晶硅價格波動大，行業企業事故頻發，安全生產難度大，市場競爭激烈。

1、多晶硅市場現狀及預測

1.1多晶硅產業鏈

多晶硅上游原料主要涉及工業硅及三氯氫硅，國內產能充足。如圖1所示，

多晶硅下游一般有三種用途，一部分被直接制作成太陽能級電池后，生產光伏組件；另一部分被制作成更高純度的電子級多晶硅；剩余部分則通過直拉法成為單晶硅棒。單晶硅棒既可以作為光伏材料，同時也可以作為優良的半導體材料用于生產芯片等高精密電子儀器。太陽能級多晶硅的純度在6～9N之間，用量較大。電子級多晶硅純度要求非常高，在9～12N之間，用量較少。

目前，多晶硅主要分為P型、N型，區別主要在于摻入雜質和電池導電原理不同。P型硅太陽能電池具有生產技術成熟、成本低等優點，是目前的主流太陽能電池類型；而N型硅太陽能電池符合高產量、高效率要求，且轉化效率普遍高于P型太陽能電池。未來N型太陽能電池將實現對P型太陽能電池的迭代。

1.2多晶硅市場現狀

近5年來，多晶硅行業飛速發展。截至2023年，全球多晶硅產能225.6萬噸/年，其中中國產能210萬噸/年，占全球產能93%，如表1所示。

除中國外，其他多晶硅產能主要集中在德國、馬來西亞、美國等國家。國內在光伏行業蓬勃發展下，多晶硅生產企業

不斷擴大產能，產品產量也進一步提高，迎來黃金發展期。如表2所示，

2023年國內多晶硅生產企業共計16家，合計產能210萬噸/年，產量147萬噸，市場嚴重過剩，價格持續下跌。

近3年多晶硅行業利潤持續提升，新進入企業陸續規劃建設多晶硅項目，行業集中度不斷下降。多晶硅生產第一梯隊有通威股份、協鑫集團、新特能源、大全能源和東方希望5家企業，從產能占比看，通威股份大約占總產能21%，協鑫科技占比約20%，新特能源占比約14.3%，新疆大全占比約10.5%，東方希望占比約7.1%，前5家企業行業集中度73%。5家頭部企業憑借技術成熟、資金雄厚、良好的成本控制，產能仍在持續擴張，行業競爭格局較為穩定。

從地域分布看，我國多晶硅產能主要集中在西北、西南低電價省份。2023年，新疆、內蒙古、四川三地多晶硅產能占比分別為32%、29%及17%。產能分布呈“西多東少”格局。

未來全球多晶硅在建、擬建項目絕大部分定在國內，2024—2025年全國多晶硅新增產能規劃約為210萬噸/年；預計到2025年，國內多晶硅產能將達到420萬噸/年。但項目進度會隨市場行情調整，目前部分在建項目目前已將建設進度放緩，規劃項目也存不確定性。預計未來幾年總體仍將保持供應過剩局面，市場競爭激烈。

消費端，多晶硅主要用于光伏制造，光伏裝機量直接影響多晶硅出路。根據中國光伏行業協會（CPIA）最新數據，2023年我國光伏新增裝機216.8GW，出口光伏組件212GW，對應多晶硅需求168萬噸；在光伏產業相關政策不斷完善的基礎上，國內光伏新增裝機量有望持續增長如表3所示。

結合中國光伏行業協會對國內光伏新增裝機以及組件出口預測，預計2025年和2030年國內光伏組件產量分別約為547GW和675GW，折算多晶硅需求量分別為178萬噸和194萬噸。

進出口方面，據我國海關統計，2023年我國多晶硅進口額為17.1億美元，同比下降35.6%。2023年我國光伏產品出口額為475.9億美元，同比下降4.9%。其中組件出口額為388.3億美元、同比下降5.8%；出口量約212GW、同比增長36.6%。

2、多晶硅生產技術

2.1技術現狀

多晶硅的生產方法有改良西門子法、硅烷流化床法、冶金法。改良西門子法和硅烷流化床法是目前多晶硅生產的主要技術；冶金法已基本不具備競爭能力。改良西門子法以利用化學氣相沉積爐（CVD）生產棒狀硅為主；硅烷流化床法則以利用流化床反應器（FBR）生產粒狀硅為主。

2.1.1改良西門子法

西門子法最早由西門子公司開發，其基本原理即利用H2還原三氯氫硅（SiHCl3）為高純硅單質。1957年實現工業化生產，之后工藝改良，增加了尾氣回收系統，并采用冷氫化技術替代熱氫化技術，實現整個技術原料的循環利用，形成現有的改良西門子法，也稱三氯氫硅法。

該工藝的流程主要由三個部分構成，一是SiHCl3制備，由原料硅粉、氯化氫和氫氣在冷氫化裝置中制備生成SiHCl3；二是SiHCl3經精餾和反歧化后的分離提純；三是多晶硅氣相沉積，即SiHCl3和氫氣在多晶硅還原爐內，于通電加熱至1050～1150℃的硅芯表面進行沉積反應，從而生長成多晶硅棒。

2.1.2硅烷流化床法

流化床法工藝最早是由美國聯合碳化合物公司提出，主要原料為SiCl4、H2、HCl和Si，與改良西門子法基本相同。如圖23所示，

原料經高溫高壓反應生成SiHCl3，SiHCl3進一步加氫為SiH2Cl2，最終得到硅烷（SiH4）氣，生成的硅烷氣通入流化床反應器內，在反應器中小顆粒硅粉的表面發生分解反應，生成所需的顆粒硅。國內主要是協鑫集團掌握

該技術。

2.2技術優劣勢對比

如表4所示，

改良西門子法與硅烷流化床法相比，生產工藝流程較為簡單，工藝成熟度較高，安全性能突出，產品可直接用于太陽能電池生產；同時改良西門子法成本低，可將尾氣中的各種組分全部回收利用，從而大大降低原料消耗，容易實現閉環生產工藝流程，對環境污染小，可實現綠色生產，已成為目前生產、擴建和新建高純度太陽能級多晶硅的主流技術路線。未來改良西門子法的發展方向在于生產效率的提高，以及在化工生產節能降耗的大趨勢下，如何降低硅耗、電耗，為未來光伏電池的高光電轉換率、長周期以及低成本運行創造技術基礎。

硅烷流化床法綜合能耗更低、投資更省，產品轉化率更高；但產品存在金屬雜質含量高和氫氣夾帶的問題，難以滿足N型單晶電池的應用要求，這也是該技術路線在未來進步和突破的方向。

2.3技術發展趨勢

2.3.1改良西門子法

改良西門子法不僅工藝成熟，且產能規模和自動化控制水平都有了很大的提高，目前仍是主流的多晶硅生產技術（產能占比約96%）。

（1）還原技術與還原爐改進

在多晶硅生產成本中，還原工序的電耗成本約占總成本的15%～30%。因此研發大型低電耗還原爐與加壓還原技術，將是未來改良西門子法的發展

主攻方向。

目前，多晶硅還原爐已由初期的4對棒、9對棒、12對棒逐步發展為24對棒、48對棒、60對棒占主流，并有72對棒還原爐問世。

（2）冷氫化及反應器改進改良西門子法中冷氫化單元在高壓反應過程中，加入原料硅粉難度大；高溫高壓的反應條件帶來較大安全隱患；反應器磨損高，間接增加生產成本。目前冷氫化技術開發集中在以下方面：

（1）進一步研究冷氫化反應原理，強化催化劑選擇性、效率以及使用壽命；對失效催化劑要做好回收利用，盡可能提高SiHCl3收率。

（2）優化工藝路線，完善設計，降低單位投資成本，同時增加節能設計，最大程度實現熱能回收，降低整體能耗。

設計研發全新高效反應器，擴大單套反應器能力。

（3）新工藝與新設備開發（SiHCl3還原法）

將改良西門子法中的SiHCl3還原工藝與硅烷法生產多晶硅工藝相結合，縮短工藝流程，系統整體優化，實現新的突破。包括流化床（FBR）技術、氣液沉積（VLD）技術以及將西門子反應器改為FBR反應器和Tube–reactor反應器聯合使用[6]。

2.3.2硅烷流化床法

（1）改善反應氣體組成

研究表明，通過改善生產中反應氣體組成，能夠改變流化床內多晶硅的生長形式，增強多晶硅有效沉積率，同時對多晶硅生產的可控性及安全性起到很好的提升作用。

（2）優化流化床反應器內部分區

對流化床進行分區控制，如將反應器分成原料預熱區、流化反應區、產品緩沖區等，有利于精準控制反應過程，減少無定形硅的形成，進一步提高反應器熱效率以及反應轉化率。

（3）設計制造大型化反應器

目前，多晶硅生產企業更加注重對多晶硅生產成本的控制，使得大型高產量反應器成為企業主要應用趨勢。但反應器的逐步大型化，對反應器材質、溫控方式、流態化監控等提出更高要求，需圍繞整個反應機理及過程為反應器設計更先進的加熱設備和更高效的反應方法、更精準的檢測手段以及更合理的結構等等。

3、成本競爭力分析

多晶硅行業已進入穩定發展階段，現有民營企業成本總體穩定，新建裝置技術水平持續改進。

多晶硅的生產要素主要為原料和電力兩部分。原料即工業硅，由硅石（SiO2≥99.2%，通常為石英石或鵝卵石）和碳質還原劑（石油焦、洗精煤、木炭等）經高溫反應冶煉而出。穩定的原料工業硅來源是建設多晶硅裝置必不可少的因素。目前國內多晶硅行業的工業硅平均消耗量約在1.09kg/kg–Si。電力方面，目前多晶硅行業平均綜合電耗約60kW·h/kg–Si[8]，以5萬噸多晶硅生產為例，年用電

量約為31億度，電耗極大。因此，多晶硅產業分布具有向新疆、內蒙古、四川、云南等低電價區域集

中的特征。

以改良西門子法為例，如圖4所示，

成本主要包括工業硅原料、電力、公用工程、人工等，其中原料硅消耗和電力占據多晶硅生產成本核心。國內改良西門子法成本結構中原料工業硅占比達到41%，其中工業硅占總成本39%，在多晶硅生產成本中占比最大；電力占總成本30%。硅烷流化床法硅耗與改良西門子法相當，約38%左右；電耗較改良西門子法低，但也占據總成本20%左右。因此，如何降低生產中的硅耗和電耗水平成為多晶硅企業降成本

關鍵。具有上游工業硅生產配套的多晶硅企業具有一定的硅原料成本優勢。電力成本即生產過程中制氫、合成、精餾、還原等單元的電力消耗。對國內現有涉及改良西門子法和硅烷流化床法的裝置進行成本分析。

目前國內采用改良西門子法的多晶硅裝置生產成本約3.59～5.56萬元/噸，完全成本約5.07～7.06萬元/噸；采用硅烷流化床法的多晶硅裝置生產成本約2.88～3.23萬元/噸，完全成本約3.96～4.31萬元/噸。硅烷流化床法由于低電耗和高生產效率，成本優勢明顯。

比較可知，未來多晶硅企業擴大生產規模需加強改良西門子法技術升級和硅烷流化床法技術研發，降低新建裝置成本仍需著眼于降低硅耗和電力消耗，以提高產品競爭力。

4、結論與建議

整體看，目前多晶硅產業已處于高度成熟階

段。“雙碳”目標以及新能源產業迅猛發展帶動下需求不斷擴張，產能也隨之提升，市場容量已處于飽和狀態。尤其在光伏市場快速擴容、產能快速擴張的2023年，產業鏈各環節發展失序，產業鏈價格下跌，結構性差異加劇，虧損擴大[9]。除頭部企業外，產能小、資金少、技術薄的企業在未來很難占有一席之地，但多晶硅產品目前正處于N型料向P型料轉型的關鍵時期，也為有一定實力的新進入企業提供良好契機。

技術上，改良西門子法仍是主流，硅烷流化床法雖占比較小。但其能耗低、投資小、可連續生產等優勢契合化工產業發展趨勢，隨著各企業研發投入的增加，未來會逐步擴大市場份額。

未來若布局多晶硅產業，仍需注意以下方面。

4.1不斷優化改良西門子法工藝條件，加強硅烷流化床法技術研發，實現技術突破

棒狀多晶硅與顆粒硅技術路線不同，產品各有千秋，一定時期內二者會持續共存。

目前，改良西門子法是多晶硅生產的主流工藝，各生產企業在生產過程中仍需不斷優化技術指標。

在硅烷流化床法技術領域，由于其成本低、可連續化生產等優勢，未來實現技術突破后，市場份額會逐步擴大。建議開展硅烷流化床法技術研發，為布局多晶硅領域關鍵技術儲備提供可靠支撐。

4.2注重上下游產業鏈協同，確保原料來源和產品出路

多晶硅生產成本中原料硅成本占比較大，未來在布局產能時，盡可能自主掌握工業硅原料，保障上游工業硅原料等供應。

多晶硅行業產能彈性低、價格波動大。面對多變的市場，需專業團隊緊密跟蹤行情波動；同時要暢通產品銷售渠道，市場化靈活調整產品銷售策略，加大下游產業鏈合作，提高市場應對能力。

4.3重視多晶硅業務的碳足跡核算工作，分階段逐步降低產品的碳排放強度，提高低碳競爭力

我國正加快建立統一規范的碳排放統計核算體系，多晶硅是典型的高耗能產品，必須做好產品的碳足跡核算工作。建議將多晶硅業務納入各公司碳排放預算管理，摸清產品碳排放強度，進一步推動國內外同領域標準接軌，并爭取加入與多晶硅生產相關的碳排放標準制定工作中。未來，還可探索

同綠電綠氫業務耦合發展，向下游企業提供多晶硅產品的碳足跡報告，逐步提升多晶硅產業的低碳競

爭力。

4.4持續關注多晶硅業務發展的潛在制約點和風險

多晶硅生產的原料成本較高（約占4成左右），需做好工業硅供需形勢預判研究及應對策略；多晶硅項目開發可能受關鍵設備商產能不足制約，面臨設備投資成本居高不下或設備交付周期滯后，致項目延期投產風險，需深入做好設備供應商前期調研工作；“雙碳”目標下，國家或地方可能收緊高耗能產品項目審批或企業用能指導政策（如取消優惠電價，強制要求配一定比例綠電等），可能導致行業發展遭遇強政策約束風險，需提前向項目所在地政府了解相關政策執行情況等。