關(guān)于顆粒硅的思考:既要樂觀,更要客觀
02顆粒硅的三重隱秘角落
制約顆粒硅價(jià)格下降的因素主要有三個(gè)方面,分別是蒸汽能耗、硅量消耗、硅粉消耗。之所以市場(chǎng)認(rèn)為顆粒硅有很大的成本優(yōu)勢(shì),其核心原因在于將電量消耗與綜合能耗畫上了等號(hào)。實(shí)際上,雖然顆粒硅電量消耗很低,但流化床法實(shí)則會(huì)用到一定量的蒸汽,這部分理應(yīng)也算作能量消耗,但卻被很多投資者所忽視。
以協(xié)鑫2021年財(cái)報(bào)中披露的數(shù)據(jù)為例:其徐州基地顆粒硅的綜合蒸汽消耗量在15.3kg/kg.Si,目前蒸汽的折標(biāo)煤系數(shù)為0.1286,顆粒硅的蒸汽消耗折合標(biāo)煤為1.97kgce/kg.Si。這一數(shù)據(jù)甚至比其電能消耗折合標(biāo)煤1.82kgce/kg.Si更高。
圖:協(xié)鑫科技徐州基地顆粒硅能耗 來源:協(xié)鑫科技2021年報(bào)
綜合計(jì)算可得,顆粒硅電量和蒸汽的綜合折合標(biāo)煤為3.79kgce/kg.Si。這些數(shù)據(jù)系完全以產(chǎn)業(yè)龍頭數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),顆粒硅行業(yè)中的平均參數(shù)很可能遠(yuǎn)高于此。
反觀改良西門子法,現(xiàn)階段已經(jīng)可以做到0蒸汽消耗,因此在蒸汽這一“隱藏”能耗上,顆粒硅是要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硅棒的。如果將改良西門子法48kWh/kg.Si換算成標(biāo)煤消耗,則為5.90kgce/kg.Si。這意味著顆粒硅當(dāng)前的綜合能耗約為改良西門子法的64%,遠(yuǎn)比電量能耗差距要小得多。
除蒸汽的“隱藏”消耗外,顆粒硅還需要比改良西門子法更高的硅量消耗。在最初的時(shí)候,顆粒硅與傳統(tǒng)硅棒的硅耗比在1.2左右,雖然如今這個(gè)比例有所下降,但顆粒硅依然需要消耗更多的硅量。
更多硅量消耗有兩方面問題:其一硅料本身的價(jià)格問題,其二制造硅料也需要消耗一定的能耗。無論從硅料成本考量還是從能源消耗考量,顆粒硅的成本優(yōu)勢(shì)與節(jié)能優(yōu)勢(shì)都要打上一個(gè)折扣。
同時(shí),在顆粒硅從生產(chǎn)到運(yùn)輸?shù)倪^程中,還會(huì)產(chǎn)生15-20%的硅粉損耗。雖然硅粉能夠以低價(jià)出售,而且硅粉的損耗比例也呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但這實(shí)則也會(huì)進(jìn)一步影響顆粒硅的制備,讓成本和能耗再次提升。
綜合以上三方面因素,顆粒硅的綜合成本與能量消耗幾乎與傳統(tǒng)硅棒處于同一量級(jí),即使存在成本優(yōu)勢(shì),其空間也很小,尚不足以產(chǎn)生顛覆性的降維沖擊。
03無法被忽視的質(zhì)量比較
目前行業(yè)中對(duì)于顆粒硅的判斷,實(shí)則是存在預(yù)期差的。如果顆粒硅并不能從本質(zhì)上大幅降低成本和能耗,那么它與傳統(tǒng)硅棒的競(jìng)爭(zhēng)將重新回到產(chǎn)品質(zhì)量層面。而這卻正是當(dāng)前顆粒硅技術(shù)的短板。
制備顆粒硅的流化床法并非一門新技術(shù),早在1952年,美國聯(lián)碳公司已經(jīng)開始嘗試流化床技術(shù),并在隨后被杜邦公司發(fā)揚(yáng)光大。然而,在誕生60多年的時(shí)間中,這項(xiàng)技術(shù)卻始終不溫不火,究其原因就在于生產(chǎn)的硅片中雜質(zhì)過多。
由于硅烷流化床法底部進(jìn)料存在氣流,因此工業(yè)硅顆粒會(huì)在反應(yīng)器內(nèi)處于懸浮狀態(tài),但底部蒸汽氣流持續(xù)進(jìn)入,會(huì)導(dǎo)致工業(yè)硅顆粒不斷沖擊反應(yīng)器內(nèi)部,在長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)作下,顆粒硅勢(shì)必會(huì)在不斷碰撞中遭到金屬材料的污染。
同時(shí),顆粒硅是在反復(fù)碰撞中制成的,長(zhǎng)此以往會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)壁損壞,為了延長(zhǎng)反應(yīng)器的壽命,行業(yè)內(nèi)普遍采用碳基材料的內(nèi)襯作為耐磨結(jié)構(gòu)。雖然這樣做延長(zhǎng)了反應(yīng)器壽命,但卻會(huì)造成顆粒硅中含碳量較高,從而影響顆粒硅的純度。除這些污染物外,多晶硅還會(huì)存在施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)兩項(xiàng)純度指標(biāo)。
在綜合行業(yè)內(nèi)多方數(shù)據(jù)后,可以總結(jié)出傳統(tǒng)硅棒與顆粒硅雜質(zhì)濃度情況:具體而言,施主雜質(zhì)濃度和受主雜質(zhì)濃度兩項(xiàng)指標(biāo)中,顆粒硅分別是傳統(tǒng)硅棒的3.7倍和7倍;而在碳濃度、金屬雜質(zhì)濃度數(shù)據(jù)上,兩者則存在數(shù)量級(jí)的差距。
圖:傳統(tǒng)硅棒與顆粒硅雜質(zhì)數(shù)據(jù) 資料來源:公開數(shù)據(jù)
刨除雜質(zhì)問題不談,顆粒硅實(shí)際制造過程當(dāng)中,還受到“氫跳”問題困擾。顆粒硅的制備并非簡(jiǎn)單的單次制備,而是一個(gè)連續(xù)的過程,在制造過程中,很容易因反應(yīng)溫度不夠而出現(xiàn)內(nèi)部氫鍵未斷裂的情況,會(huì)出現(xiàn)小泡。為了成功將氫氣排除,在拉晶環(huán)節(jié)必須增加反應(yīng)時(shí)間,因此顆粒硅的能耗實(shí)際會(huì)比理想中更高。
正是因?yàn)檫@些因素影響,所以顆粒硅始終沒有大規(guī)模全面進(jìn)入市場(chǎng)。盡管市場(chǎng)中存在著顆粒硅單爐投料100%的說法,但下游第三方廠商依然將傳統(tǒng)硅棒作為主流材料,顆粒硅的投料比例一般在15%-30%之間。
硅料供需如此緊張的情況下,下游廠家并沒有全方面布局顆粒硅,這足以說明目前行業(yè)中對(duì)于顆粒硅的質(zhì)量依然存在擔(dān)憂。
04更遠(yuǎn)的未來:既要樂觀,也要客觀
回溯光伏產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展史,不難發(fā)現(xiàn),這是一個(gè)持續(xù)迭代的行業(yè)。無論是單晶太陽能電池對(duì)多晶太陽能電池的取代,還是電池片的連續(xù)升級(jí),都體現(xiàn)了光伏企業(yè)不斷學(xué)習(xí)的能力。
聚焦當(dāng)下,PERC電池逐漸逼近能效天花板,從P型電池向N型電池升級(jí)已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的共識(shí)。雖然HJT電池和TOPCon電池誰能勝出尚無定論,但N型電池?zé)o疑都將是電池片企業(yè)下一個(gè)進(jìn)化方向。
從P型電池向N型電池過渡的情況下,已然對(duì)上游多晶硅提出了更高的要求,而這些要求主要集中體現(xiàn)在硅的純度上。目前來看,顆粒硅距離全面達(dá)標(biāo)還存在差距。
雜質(zhì)含量更少的傳統(tǒng)硅棒無疑是能夠達(dá)到N型電池需求的,有顆粒硅企業(yè)雖然也對(duì)外表示開始布局N型電池,但雜質(zhì)依然是要高于N型電池用料的標(biāo)準(zhǔn)需求。
當(dāng)然,根據(jù)技術(shù)進(jìn)步曲線我們可以預(yù)期,顆粒硅一定存在純度進(jìn)一步提升的空間。如果顆粒硅能夠達(dá)到跟傳統(tǒng)硅棒相仿的純度,那么顆粒硅一定具備更大的發(fā)展?jié)摿Γ慌懦湓谀程斐蔀樾袠I(yè)中流砥柱。但這終究需要一個(gè)過程,需要包括投資者與產(chǎn)業(yè)建設(shè)者們一道持有耐心。
從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈安全與升級(jí)發(fā)展角度出發(fā),任何人都希望行業(yè)中多一些革命性的技術(shù)迭代方向。但對(duì)于新的技術(shù)方向,我們不僅需要包容,更應(yīng)該客觀?v觀歷史發(fā)展,不乏傷仲永式“捧殺”案例。
一語以蔽之,顆粒硅這項(xiàng)技術(shù)值得長(zhǎng)期關(guān)注,但在展望這項(xiàng)技術(shù)前景時(shí),投資者也必須清楚判斷這其中存在的曲折。最起碼從當(dāng)下的數(shù)據(jù)看,顆粒硅還是硅料行業(yè)的技術(shù)路線補(bǔ)充,尚未具備顛覆多晶硅行業(yè)格局的能力。在多重“隱秘角落”未被有效治理之前,其與傳統(tǒng)硅棒間的“輔主關(guān)系”,或仍是未來一個(gè)周期行業(yè)的主旋律。
原文標(biāo)題 : 關(guān)于顆粒硅的思考:既要樂觀,更要客觀
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