多晶硅是什么东西（多晶硅是干什么用的）

多晶硅是什么？多晶硅是硅的一种形态，外观呈灰色金属光泽，密度为2.32~2.34克/立方厘米，熔点为1410℃，沸点为2355℃。多晶硅可溶于氢氟酸和硝酸的混合酸中，但不溶于水、硝酸和盐酸。

当熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子会形成许多晶核，如果这些晶核长成晶面，取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来就会结晶成多晶硅。

多晶硅的硬度介于锗和石英之间，常温下较脆，但加热到800℃以上会具有延性，到1300℃时会明显变形。

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常温下多晶硅不活泼，但高温熔融状态下具有较大的化学活泼性，几乎能与任何材料发生反应。

多晶硅具有半导体性质，是高质量的半导体材料，但若含有微量杂质，会大大影响其导电性。在太阳能利用中，单晶硅发挥着巨大的作用，在国际太阳电池的发展过程中，多晶硅也发挥着重要的作用。

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多晶硅是干什么用的？硅基材料产业链中的潜力股——“多晶硅”

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硅基材料产业链：上游为含有硅元素的原材料；中游为各种硅基材料主要包括绝缘体上硅、碳化硅、有机硅、微晶硅等；下游主要应用为半导体制造、光伏电池制造、特种玻璃制造及锂电子电池负极制造等。

由于科技的蓬勃发展，工业硅用途越发广泛，目前主要运用于生产有机硅、多晶硅和铝合金等化学电子工业方面，同时下游应用领域已经渗透国防军工、信息产业、新能源等相关行业中，在我国经济社会发展中具有特殊的地位，是新能源、新材料产业发展不可或缺的重要材料，行业前景广阔。其中多晶硅主要应用于光伏，其次是半导体，目前国内消费占比排在第二，但多晶硅的消费增速快，即将在消费量上超过有机硅。

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多晶硅主要由工业硅、氯气和氢气制备而来，由于硅导电率介于金属和非金属之间，可以用来制作半导体，是光伏产业中生产太阳能板、微电子行业制作硅圆晶的重要原材料，所以其位于光伏及半导体产业链的上游。据CPIA 数据，目前全球主流的多晶硅生产方法是改良西门子法，国内外 95%以上的多晶硅是采用改良西门子法生产的。改良西门子法制备多晶硅过程中，首先将氯气与氢气结合生成氯化氢，然后与工业硅破碎研磨后的硅粉反应生成三氯氢硅，进一步通入氢气将其还原生成多晶硅。多晶硅可融化冷却后制成多晶硅锭，也可通过直拉法或区熔法生成单晶硅。相比多晶硅，单晶硅由晶体取向相同的晶粒组成，因此具有更为优越的导电性与转换效率。多晶硅锭和单晶硅棒均可进一步切割加工为硅片、电池，进而成为光伏组件的关键部分，应用于光伏领域。除此之外，单晶硅片还可通过反复的打磨、抛光、外延、清洗等工艺形成硅晶圆片，作为半导体电子器件的衬底材料。

多晶硅杂质含量要求严格，行业具有高资金投入以及高技术壁垒特征。由于多晶硅纯度会严重影响到单晶硅拉制环节，因此纯度要求极为严格，多晶硅纯度最低为99.9999%，最高则无限接近于 100%。此外，国家标准对杂质含量提出明确要求，并以此将多晶硅分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，其中硼、磷、氧、碳元素含量是重要参照指标。《多晶硅行业准入条件》规定企业必须有健全的质量检验管理制度，产品标准严格符合国家标准；此外，准入条件还对多晶硅生产企业的规模及能耗提出要求，比如太阳能级、电子级多晶硅项目规模分别大于 3000 吨/年、1000 吨/年，新建和改扩建项目投资中最低资本金比例不得低于 30%，因此多晶硅属于资金密集型产业。据 CPIA 统计，2021 年投产的万吨级多晶硅生产线设备投资成本小幅上升为 1.03 亿元/千吨，原因是大宗金属材料价格的上涨，预计未来投资成本将随着生产装备技术的进步以及单体规模的提高而下降。根据规定，太阳能级、电子级直拉用多晶硅还原电耗应当分别小于 60 千瓦时/千克、100 千瓦时/千克，对能耗指标要求较为严格。多晶硅生产倾向属于化工行业，生产过程较为复杂，技术路线、设备选型、调试运行等环节门槛高，生产过程中多次涉及复杂的化学反应，控制节点数量达千级以上，新进入者很难快速掌握成熟工艺。因此多晶硅生产行业存在较高的资金及技术壁垒，也推进着多晶硅厂商对工艺流程、包装及运输过程进行严格的技术优化。

多晶硅是什么东西（多晶硅是干什么用的）

图：太阳能级多晶硅技术指南

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随着科技不断进步，多晶硅的使用范围也不断扩大，不仅成为了信息产业中不可缺少的基础材料，并且也是太阳能转化为光能的理想介质。国家十分重视硅产业的发展，2005年国家发改委将6英寸以上的单晶硅、多晶硅和晶片列为国家重点鼓励发展产业项目，极大推动了中国光伏产业和电子信息工程的发展速度，使中国硅材料生产进入新的蓬勃发展阶段，在 2019年提出的“30”“60”目标推进下，目前我国光伏市场的不断扩大，多晶硅产量及产能不断增加，2021年我国多晶硅产量实现50.5万吨，同比增长28.83%，多晶硅产能恢复疫情水平，完成约52万吨/年万吨，同比增长23.81。

多晶硅是什么东西（多晶硅是干什么用的）

资料来源：CPIA,基石产业整理

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资料来源：CPIA,基石产业整理

“十四五”期间，多晶硅产能将持续释放，产量大幅增加。根据SMM数据预测，2022年产量将实现76.7万吨，同比上涨56.5%，同时通威、特变电工、东方希望、保利协鑫等企业在今年将有多数新建及扩产项目，预计新增多晶硅投产产能57.7万吨，因此2022年年产能预计完成130.3万吨，多晶硅消费工业硅用量为97万吨，占工业硅消费结构比重最高，约为27%。根据中研网数据分析，作为光伏行业主要的上游原材料，多晶硅的市场占有率如今在90%以上。由于多晶硅产能扩张周期慢于下游环节，加上度电成本持续下降带来全球对光伏组件需求的快速增长，光伏多晶硅近年来持续供不应求，价格从2020年5月的6万元/吨左右上涨至2022年8月的31万元/吨。

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随着十四五“双碳”目标推进，光伏市场不断扩大，多晶硅需求呈井喷姿态，“碳中和”、“碳达峰”作为系统性工程，需要在多个领域重点发力，其中光伏作为重要一环，预计未来全球光伏产业装机量将呈现”J”型曲线暴增。高纯度的硅基新材料作为光伏面板上游的主要原材料，市场前景巨大。

基石产业联同中国国际经济技术合作促进会显示产业分会、日本平板协会、韩国显示产业协会等组成国际新材料协企产业联盟，并协同国内外顶级专家组等研发团队共同在全国多个省市范围内投资建设碳中和新材料高新科技产业园，依托成熟的“产学研投”项目开发模式，确保项目产值的基础上，围绕“四”大要素推动实验室理论、技术到企业生产中的转化，通过产业联盟丰富的国际领先技术工艺及设备资源进行赋能，坚持以“新能源+新材料+高新科技”融合发展战略为目标，结合各地区丰富的矿产资源打造硅提纯和光伏发电融合发展，涵盖从原来、能源到应用场景全产业链的新型产业园。产业发展符合国家能源结构向清洁化，低碳化转型的发展目标，适应国家清洁能源高质量发展的需求。

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