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颗粒硅种子已发芽,保利协鑫或将王者归来!
日期:2020-12-02   [复制链接]
责任编辑:chengling 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
不远的将来,不用连续直拉工艺、拒绝或无法获得颗粒硅的下游厂家,会输在起跑线上。

01 太阳能电池硅片生产

(图片来源:某A上市公司年报图片)

太阳能级多晶硅材料产业,是光伏产业的上游 ——光伏发电靠光伏电池板,光伏电池板的主体是光伏电池片。光伏电池片可以用多晶硅材料(硅料,本文主要讨论的物料),经直拉单晶炉拉制过程生成直拉单晶晶棒,或经铸锭过程生成多晶/单晶铸锭。

直拉硅棒或铸锭硅锭,经去皮、切方、切片、选片,制成光伏电池片,依工艺路径分单晶电池片、多晶电池片/铸锭单晶电池片,如上图。

太阳能级多晶硅材料产业,因此是光伏产业的上游原材料产业。

光伏电池片生产已形成直拉单晶片为主,铸锭片为辅的格局。经过这些年的惨烈产业竞争,目前太阳能电池片生产以直拉单晶为主,占大部分市场份额。

铸锭生产多晶硅片或铸锭单晶片的铸锭路线近年走弱,目前市占率估计已小于30%。

香港上市公司保利协鑫能源(3800.HK),因主要采用铸锭电池片生产路线,加上激进投资光伏电站遭遇政策性补贴拖欠,而惨遭行业竞争摧残和股票市场蹂躏。

在行业各公司股票普遍上涨十倍甚至百倍的时候,其市值跌落到最高峰的5%不到,市场甚至有对其无法度过债务危机和经营困难而破产倒闭的担忧。

笔者也因多年重仓持有该公司股票而遭受灭顶之灾,几乎倾家荡产。以下各图,大致说明直拉单晶原理、高温直拉炉内直拉硅棒生长、现有先进连续投料CCZ直拉单晶炉、还有单晶硅棒产品。

  (图片来源:网络,亚洲硅业招股说明书)
02 多晶硅料生产

多晶硅料生产一般分两步,第一步将工业硅(纯度98%-99%)与无水氯化氢反应得到三氯氢硅(SiHCl3)和氢气,经多级馏化提纯得到气体三氯氢硅(SiHCl3)、二氯二氢硅、或硅烷(SiH4)。

第二步是将上述高纯气体还原成高纯硅,生产光伏或半导体行业用的硅料。太阳能级硅料纯度大致6、7个9,电子级纯度要达到11个9。馏化提纯的化工厂如下两图,高低不等的精馏塔,管道纵横,像石油炼化厂、肥料厂、化学原料药厂。



(图片来源:上左,笔者中能硅业看厂照片;上右,网络)

03 西门子法工艺,目前的主流工艺——棒状硅、块状硅

还原炉

大部分西门子工艺采用三氯氢硅作原料气 (英文名Trichlorosilane/TCS 分子式 SiHCl3),用西门子公司发明的钟罩式还原炉(化学气相沉积法(CVD)还原炉),炉里倒插上一根根像很长的大音叉的硅芯,再盖上大钟罩。

三氯氢硅通过管道导入还原炉,在高温高压的炉内(二十几个大气压,一千多度),硅芯高温后导电加上催化剂催化,三氯氢硅热分解产生硅单质,沉积在吸附力很强的硅芯上,慢慢长成硅棒。

炉内还有几种平行化学反应,生成二氯二氢硅、氯化氢、氢气等。还原罐里各种气体被抽出分离,分别送回化工过程或还原炉循环(改良西门子冷氢化法闭环生产基本无排放,节能降耗环保)。

几天几夜后,还原炉里硅棒都长成了。断电、断气,降温冷却8小时,横梁吊吊起冷却后的钟罩,露出里面柱样的硅棒,像太上老君仙丹出炉。

新工厂好容易闷出第一罐,披红挂彩,锣鼓喧天。然后用机械臂加人力辅助,把硅棒从还原罐里拆下,横落在硅料框里摔成大段。

再用机器或人工,把硅料砸成一定规格大小的块,得到西门子块状硅,卖给下游拉晶厂拉晶或铸锭厂铸锭。

品质和分类

西门子法多晶硅,国家标准按杂质含量分特、一、二、三级。业界也习惯按棒状硅致密度不同,习惯性地分为致密料和疏松料,后者又分别叫菜花料、珊瑚料等。

棒状致密料最好,品质达到特级标准的,是西门子法产品的上佳。

块状硅品质的另一端,如网上找的各种硅料照片,形状大小不同,还有回炉料、直拉单晶和铸锭单多晶生产过程切下的边皮边角料,五花八门,像采石场堆放的各种石料,沾染了生产、运输、使用、下脚料废料回收过程中的各种灰尘、杂质、工业污染物。

品质好、干净、污染少的边皮料,可以破碎后循环用于直拉单晶生产,尤其是用于第一炉冷炉时候的人工铺底投料,这种也叫循环料。

更差的块状杂料,脏得甚至需要用水冲洗。尽管水洗会代进水中的氢、氧原子和各种离子,但水洗冲冲,供铸锭炉生产低档便宜多晶电池片,总比沾满灰尘和工业污染物好。

这种料,与本文涉及的直拉单晶过程无关。产业里习惯分致密料和疏松料的原因,一是因为棒状或块状硅料的致密料和疏松料外观好辨认,更因为后者在工业过程中,本来就是用更低档的西门子还原炉和更少的电耗和功夫生产的,品质标准本来就低些,而且因疏松料像火山石或砂岩破碎后那样表面和棱角粗糙,更容易受到污染,混入杂质,因此比较自然地更多对应国家BG2017标准中,比较次级的多晶硅料。

但并不排除菜花料也达到国家特一级品品质,而用在直拉单晶生产中,比如中环股份(002129.SH),就使用协鑫中能硅业在徐州生产的单晶级菜花料。

优点:西门子法工艺成熟稳定,过程简单可控,设备标化,容易复制和扩大。

生产的硅料质量好致密度高,一直是全球多晶硅料生产的主要方法,市场占比超过80%。

西门子法也特别适合重工业基础好、电力人工成本低、融资扩产也比较便利的中国,尤其是在电价便宜的西部。

中能硅业是先驱

保利协鑫能源旗下的徐州中能硅业,在国内最早探索西门子法多晶硅生产,独霸硅王宝座若干年。

中能硅业近年在新疆新建的西门子多晶硅厂,其单厂产能、产品品质、生产成本等指标,依然位居行业前沿。

多晶硅的后起之秀有大全、通威、特变电工、亚洲硅业、黄河水电,等等。

不少公司没有历史高成本研究探索、设备昂贵和东部高电价包袱,在西部轻装上阵,成本控制良好,又得资本市场支持,规模迅速拓展,产能排名赛暗流涌动,少数已呈后来居上态势。

间断生产高能耗

西门子法的缺点也很明显,一是高能耗。它是个间断的批生产过程。还原炉内和硅芯要加热到一千多度高温以促成化学反应和硅的沉积,炉壁要控温避免硅沉积到钟罩上。

生产过程要耗电升温,硅芯要通电加热,炉体要冷却控温,这些都很耗电。一炉硅棒长成后,断电断气降温出炉,所有热量能量又都耗散了。

另外,三氯氢硅分解还原成硅单质,单次化学反应还原比例不高,有好几个伴随副反应会生成各种化学气体。这些气体需分离干燥回收循环利用。

一次转换比例低和气体回收,也是高耗能原因。西门子法多晶硅每公斤耗电大约60度,先进水平也能低到50度,这样每吨西门子多晶硅耗电5、6万度。

比较而言,以高耗能闻名的电解铝,每吨耗电国家指导标准1.25万度,电炉炼钢每吨耗电一两千度。

需破碎

西门子棒状硅第二个缺点,是需要破碎才能在后续单晶拉制或多晶铸造晶体的过程中使用。

破碎过程相当麻烦费事,会混入金属非金属、灰尘纤维等杂质,影响晶体质量。

破碎成本每公斤1-3元人民币,在国外要1美元。国内便宜,是因破碎方式人工原始,带入杂质的可能性更大。

  (图片来源:左上图为协鑫新疆多晶硅厂,其它均为网络图片)

04 流化床颗粒硅——下一代硅料,颗粒状多晶硅

流化床

针对西门子法生产间断、能耗高、硅料需多次破碎、块状料不方便自动装填等缺点,科研和工业部门几乎在西门子法诞生的60年代,就同时开始了流化床法的探索。

流化床,把细小的硅颗粒种子铺在有气孔的床层上,从下面通入气态硅化合物(硅烷或三氯氢硅)和其它反应气,气流把硅种吹到飘浮半漂浮的流化状态,加热和受到催化的硅化合物气体分解或与其它气体反应,生成的硅单质沉积在浮动的硅种上,慢慢长成较大的硅粒,几毫米到厘米级别都有,大点的颗粒掉入搜集斗,再由出料管送出流化床反应器。

这有点像冰雹,在上升的潮热空气中翻滚升腾吸收水汽长大,到气流托不住的时候掉落下来。只是流化床硅颗粒,肯定长不到冰雹那么大。

连续生产低能耗

流化床颗粒硅工艺优点是耗电量低,可以连续生产。其直接电耗只有西门子法的10%,综合电耗只有西门子法的1/3(生产硅烷气,上游化工过程加长,用电增加些),节电2/3。

颗粒硅不需要破碎可直接使用,能填补硅块间的空隙提高坩埚装填量,提高拉晶产出。

颗粒硅大小形状比较均匀,熔化时对拉晶炉热场扰动小,是重复直拉单晶理想的复投料。

更进一步,颗粒硅流动性好,可以用机器自动加料或连续加料。

连续加料使拉晶效率提高很多,而且晶体质量和硅片的电学性能更均衡稳定,在业界逐渐掌握连续直拉技术的今天,几乎是连续直拉唯一好用的硅料(目前颗粒硅供应量很少,有拉晶厂用西门子法充分破碎的小块瓜子料,作连续投料用料)。

(图片来源:网络。左二图为某美国设备公司提供的流化床炉实物样板图)

悠久的探索历史

流化床颗粒硅的产业探索与西门子法一样悠久,杜邦公司早在1961年就申请了用三氯氢硅流化床制备高纯度电子级多晶硅的专利,但他们把专利搁置不用,直到1981年才开始规划建厂。

德州仪器公司也在60年代尝试过类似路线,申请专利并建设了供内部用料的生产厂,后因产品含碳量高关闭。

其它很多公司在不同阶段尝试过不同的化学反应路线和流化床设计。德国瓦克公司在西门子法多晶硅上成就突出,也在2008年设计建设了年产650吨的流化床颗粒硅生产线,采用三氯硅烷作原料气,但后来并无扩大产能。

为了生产颗粒硅,瓦克公司甚至绕圈子申请了一种把融熔后的硅液溅入特定溶液中冷却,获得颗粒硅的专利。颗粒硅的好用和稀罕,从此可见一般。

专有技术

流化床颗粒硅工艺大都是独家技术,专利封锁严密,知识和技能分享有限,设备和产线定制,不像西门子法那样实现了全产业竞争合作协同进步,实现了产业大规模拓展的规模效应。

REC和中瑞硅业 流化床颗粒硅,部分公司有产线用于小规模电子级多晶硅生产。但太阳能多晶硅方面,降低成本、实现大规模商业化才是关键。

目前规模相对较大的太阳能级颗粒硅生产商是挪威REC公司和它在中国的合资企业天瑞硅业(中方陕西天宏)。REC公司在美国Moses Lake的太阳能颗粒硅工厂产能已达到年产万吨以上。

但因各种原因,目前已停业两年。REC公司财务报告显示其中国榆林的合资工厂有1.9万吨颗粒硅产能,但2020年上半年只产出了2681吨颗粒硅(1季度1618吨,2季度1063吨,REC Silicon 季度报告)。

亚洲硅业和三氯氢硅工艺

颗粒硅另外见诸报道的是亚洲硅业(青海)公司,2018年用三氯氢硅流化床试产出了颗粒硅。

三氯氢硅法还原工序难度有所增加,能耗高,尾气含氯,处理难度较大。亚洲硅业颗粒硅试产后,未见进一步报道。据称投资超过60亿人民币,未必能见到商业成果。

最新的亚洲硅业国内上市招股说明书揭示,亚洲硅业称其颗粒硅是为未来储备的技术。

这个陈述,我们解读有三层意思:第一,亚洲硅业尝试过颗粒硅,正如媒体早在2018年就公开报道过;第二,公司可能都还没中试,目前并未形成商业供应能力;第三,颗粒硅是未来,而这个未来,协鑫的中能硅业已经掌握在手。

中能硅业,直拉单晶硅用颗粒硅供应商

除REC及其合资企业中瑞硅业有商业颗粒硅供应外,国内甚至全球,只有保利协鑫属下的中能硅业,实现了流化床太阳能颗粒硅工艺的商业化生产,并可用于直拉单晶。

中能硅业目前在徐州本部多晶硅基地,有6000吨左右的颗粒硅产能,每年实际产出大约在4000吨-5000吨,产品品质稳定,超越西门子棒状硅一级料接近特级料(参见硅料质量标准比较部分)。

05 协鑫中能硅业的流化床颗粒硅

国内西门子法的鼻祖


协鑫旗下的中能硅业,是国内西门子法多晶硅当之无愧的行业先行者,早在2006年就第一个吃螃蟹,引入西门子多晶硅技术,生产出国内第一批量产多晶硅。

当年市场硅料需求旺盛,中能硅业掌握国内独家供应,产品紧俏得无法形容。靠并不太大的产能,实现了年报表净利润40亿人民币,这还不算在渠道里靠批条子拿货经销商每吨赚几十万差价的产业链利润。

尽早筹划颗粒硅

当年西门子法如日中天,协鑫就开始了流化床颗粒硅的探索,打算革自己的命,这个过程曲折艰难。

早先公司基于自己内部的研究力量,取得了相当的成绩,但其硅烷流化床颗粒硅独立探索的艰难,从公开信息中都能看出来。

初尝成功

最早关于硅烷流化床颗粒硅工艺的公开信息是2012 年10 月3 日,保利协鑫能源控股有限公司宣布“江苏中能硅烷气首期装置调试成功,顺利产出合格的高纯度硅烷气”,硅烷气生产看来非常顺利,而后面流化床颗粒硅的运气,就不大一样了。

渐进的进步

关于流化床颗粒硅的文字最早出现在保利协鑫2012年年报:“2013年1月,我们利用硅烷法顺利产出高品质颗粒硅产品”。——从产出硅烷气到试产流化床颗粒硅,只相隔了短短一个多季度。

公司上下显然非常欣喜, 2013年年初才取得颗粒硅的初步成功,就急急写进了2012年年报。但这以后,就艰难多了。

2013年年报,关于颗粒硅的文字叙述是:“我们利用硅烷法顺利产出高品质颗粒硅产品,并达到世界同类生产装置先进水平,经过一年多的工业化试验,2014年,我们会商业化量产硅烷法多晶硅。”

2014年年报说:“2014年我们的硅烷流化床法技术投入试生产”,“自2014年9月起,电子流化床反应器多晶硅生产设施一期试营运,产能总量为25,000公吨,达到符合设计规格的营运水平。”这是目前能找到的,协鑫关于流化床颗粒硅规划产能的最早描述,应该是徐州西门子一、二、三期2.5万吨产能切改颗粒硅的最早设想。

2015年年报说:“硅烷流化床技术进展顺利,初步具备规模化生产条件”。2016年年报说:“硅烷法流化床颗粒硅的设施和工艺优化等科研项目取得了令人瞩目的成绩,各项研发成果均处在行业的最前沿”。

6、7年独立探索

从以上公开资料能看出来,从2012年到2016年年报间的4年多的时间,协鑫流化床颗粒硅工艺总有进展,但也总没完全搞定。

期间业内传颗粒硅产线运行不稳,随时停机,硅粉导致设备损坏等问题。最大的问题还是基本无法实现连续稳定生产,因而也无法拿出品质稳定一致的颗粒硅产品。

流化床颗粒硅自我探索的道路,似乎比共和国第一颗原子弹还艰难。

颗粒硅行家孟山都电材

地球另一边,MEMC(孟山都电子材料公司)早年接手了Ethyl公司在80年代申请专利并在90年代工业化的硅烷流化床法,将其继续发扬光大。

MEMC同时进行了半导体硅料和太阳能硅料的商业化探索(MEMC Semi和MEMC Solar)。后来MEMC与SunEdison公司合并,MEMC不复存在。

MEMC和SunEdison,掌握了最好的硅烷流化床技术并实现了电子级和太阳能级颗粒硅的规模化生产。

SunEdison 破产保护

在协鑫自身颗粒硅研究创新进展受阻的时候,SunEdison碰巧在美国申请破产保护。

SunEdison把其半导体颗粒硅业务MEMC Semi卖给了Global Wafer,在韩国和中国台湾生产半导体硅料。

其太阳能颗粒硅业务,MEMC Solar,则在后来卖给了中能硅业,下面我们依据协鑫的历史公告考证这段旧事。

保利协鑫收购MEMC颗粒硅资产

保利协鑫2016年8月26日公告,通过美国破产法院从SunEdison手里收购MEMC硅烷流化床技术、CCZ连续直拉单晶技术和资产,总代价1.5亿美金,UBS任财务顾问。

买卖双方同时议定,如果按MEMC技术建设的硅烷流化床颗粒硅生产线,一年内达不到约定产能,SunEdison退还协鑫3000万美金。

如果协鑫8个月内搞不定产线建设,SunEdison得到这3000万美金。另外2000万美金,为同时收购的CCZ技术做了类似的安排。

上述收购事项,很快于当年10月26日被美国破产法院批准,最终于2017年8月3日完成并公告。

该交易完成日,SunEdison向协鑫退返了2250万美元流化床和CCZ产能及品质达标保证(见公告)。当日公告未详细说明退款对应什么未达标,大意是目标没完全达成,5000万达标保证金双方各拿部分,以后不再扯皮。

据笔者了解,颗粒硅和CCZ的品质达到电子级多晶硅没太大问题,但流化床颗粒硅产能目标未完全达成,所以协鑫得以扣减SunEdison的卖价,也算中国公司在国际交易中捞回一点的罕见案例。

此交易完成后,保利协鑫收购流化床和CCZ技术的最后代价,财报附注记载的是1.3亿美金(见各年财报)。

颗粒硅产业化商业化进展加快

从SunEdison手中收购MEMC的硅烷流化床颗粒硅技术、团队和少量固定资产后,协鑫借鉴相关技术经验,流化床颗粒硅商业化进展明显提速,公开信息中能找到很清晰的轨迹。

基本解决稳产问题

2017年年报,简单报告了当年下半年完成流化床颗粒硅技术的收购。2018年年报是近年唯一一份没有讨论流化床颗粒硅的。

但在这份年报尚未付印的2019年3月8日,在阿特斯在苏州召开的多晶硅行业技术会议上,保利协鑫首席技术官和其他高管,就以答问方式透露硅烷流化床史上第一次连续稳定运行5个月,管理层喜悦流于言表。问题是笔者本人现场提出的。

2019年进步巨大

不久前发布的2019年年报,有了很多关于流化床颗粒硅的内容:“2019年5月7日,江苏中能硅业科技发展有限公司「硅烷流化床颗粒硅关键设备与高效沉积工艺开发及产业化」项目获2018年度江苏省科学技术二等奖,省级科技类最高奖”。

在业务讨论中,有单独一节“硅烷硫化床(FBR)技术商业化”。详述“运用积累的具有自主知识产权的硅料技术,加上2017年收购的美国SunEdison旗下的FBR技术专利团队和设备,徐州生产基地将按市场需求及生产营运条件扩充生产,并逐步升级为FBR硅料基地”。

“颗粒硅具有多项天然竞争优势。第一为其高产品应用性,能更佳应付下游单晶硅生产商对硅料的需要,以及能100%应付RCZ及CCZ物料。第二,颗粒硅每单位的成本指数远较棒状硅为低。保利协鑫有信心此新的粒子硅过程(全取决于独立创新科研)可填补本地缺口,将为光伏发电提供全新的技术提升,亦可为本集团带来新的利润增长点”。

“公司目前已形成GCL法高纯颗粒硅生产技术路线,具备年产6,000吨颗粒硅的有效产能,并通过下游单晶客户颗粒硅替代块状硅使用的认可。我们量产颗粒硅的同时,也大力提升颗粒硅产品质量,并取得以下成果:

颗粒硅产品质量大幅提升,其中总金属含量小于10ppbw,碳含量小于1ppma;

部分颗粒硅产品质量达到光伏特级料、电子级三级水平,充分证明颗粒硅技术能够生产达到光伏特级料质量的颗粒料。”

若干年探索的艰辛 从2012年开始,协鑫独立艰难探索流化床颗粒硅工艺,很快初试胜利,后来4年进展迟缓。

年报中也只能用模糊笼统相近的文字,安抚投资者的期盼,却换来质疑和愤怒,甚至吹牛撒谎的责难。

为了推进颗粒硅的进步,协鑫决意收购海外优质流化床智慧产权,刚巧碰到SunEdison申请破产保护,随后获得了SunEdison的相关资产。

又经过两三年励精图治的大规模商业化运行探索,终于于近期迎来几缕晨光。

2019年年报中关于流化床颗粒硅业务进展的细节,在我们最近的独立调查中基本全部核实。可悲的是,这也是保利协鑫股价屡创历史新低的艰难时刻。

06 保利协鑫颗粒硅产品客户使用实证调查——连续直拉呼唤新材料

徐州5.4万吨颗粒硅付诸实施 保利协鑫不久前宣布在徐州基地改建扩建5.4万吨硅烷流化床颗粒硅产能,虽有徐州市党政要员站台剪彩,依然遭遇市场深度怀疑和冷处理对待,甚至有人怀疑协鑫铺摊子唱戏骗政府资金。

看过本文详述史料和公开信息所展示的协鑫颗粒硅自主研发和技术收购吸收过程历史后,读者应该会对协鑫改建扩建颗粒硅的真实性和合理性有所认识。

我们一众保利协鑫中小投资者,为系统验证相关资讯,花了很大的功夫。

持续的独立跟踪和验证 早在2018年底或2019年初的多晶硅行业产业新闻中,就有市场上每月大约有500吨颗粒硅供应的报道。

2019年3月8日,保利协鑫高管在多晶硅会议上透露颗粒硅连续5个月稳产的信息。

今年7、8月,我们联系的协鑫人士,告知颗粒硅4代线已稳定运行6个月后检修,同时5代线已稳定运行5个月,向6个月迈进。

不久后协鑫中报业绩电话会议,管理层证实4代线、5代线都分别安全稳定运行超过6个月,且后者打破了MEMC韩国团队(协鑫技术收购中涉及的少许颗粒硅固定资产)6个月的商业规模稳定运行记录。

用户调查和产业进展 为了解协鑫颗粒硅在下游的应用情况,我们调研了中环天津环欧半导体公司、中环内蒙直拉单晶厂、协鑫宁夏中卫直拉单晶厂、隆基云南保山工厂、徐州中能硅业、徐州某物流公司等若干实体。

涉及高管、技术人员、拉晶工、物流司机不下二十人,得到以下确凿信息:

  (图片来源:自由投资者、本报告草根调研功臣、民间侦探家、实业家“最美的距离”。右为视频截屏)

1、中能硅业目前月供颗粒硅500吨左右,按中能硅业颗粒硅901A标准交货,货号ZN901A;

2、中环内蒙、协鑫中卫,还有隆基、晶澳,都试用验证过协鑫的颗粒硅产品,目前不大的产量应该主要供应协鑫内部、中环、少量供应隆基;

3、901A颗粒硅产品按每袋10公斤、每件84袋、每件840公斤规格包装,每车运输30多件,20-30多吨不等;

4、包装上有“颗粒硅,真空*双除粉,双层缠膜”等大号字体标签,付发货清单;

5、10公斤小袋分装,是为下游工人搬运倒料方便,抽真空除尘和双层缠膜包装是为避免杂质污染,减少颗粒硅运输过程中相互摩擦产生硅粉;

6、拉晶工反应见过或使用过颗粒硅,有人说都是硅料,给什么用什么,有人说与硅块混合着用。还有工人反应颗粒硅使用中一些操作问题,比如硅粉,比如附着氢,但说可以克服和解决;

7、我们在调研过程中同时获悉,业界已经全面掌握连续直拉单晶技术,每台拉晶炉可以连续拉制10根单晶硅棒;

8、我们也了解到协鑫宁夏中卫拉制半导体单晶硅棒,可能也是使用的颗粒硅连续投料。

(图片来源:协鑫颗粒硅推广资料)

颗粒硅是连续直拉单晶的优选料 在拉晶工艺越来越向自动化连续直拉的产业演变中,颗粒硅是未来自动连续投料的理想硅料。

其均匀浑圆滑溜的外形,使自动连续投料特别顺滑,不伤害石英加料口,不会像块料那样卡在投料口下部,不会像大块料那样砸进融熔硅液,影响拉晶。

07 颗粒硅好不好,谁的好?

REC合资、协鑫颗粒硅产品标准对比 目前能找到产品资料、公开供应的太阳能颗粒硅只有REC合资企业中瑞硅业和协鑫中能硅业生产的两种。笔者找到了它们的产品品质标准,相互对比并与国家标准对比如下:

(资料来源:陕西中瑞硅业资料、协鑫中能901A供货标准、国家标准、协鑫推广材料、笔者计算)

接近一个数量级的品质差异 上表可见,2017年制定的颗粒硅特级料国家标准,其实比棒状硅特级料国家标准要高,这是颗粒硅未来的品质空间。

业内人士说,目前光伏不需要这么好的料,所以也不用出这么高级的货。以目前市场供货产品来比较,协鑫ZN901A颗粒硅的受主、施主、金属杂质标准严于国家标准西门子多晶硅一级料,略低于西门子特级料,也低于颗粒硅特级料国家标准。

对比天瑞硅材料的68003产品,因金属含量天瑞采用ppba(十亿原子中杂质原子数)量度,协鑫采用ppbw(十亿分之一质量)量度,需转换单位。

铜铁等金属杂质原子量大约是硅的两倍,所以天瑞硅业的金属杂质标准乘以2,才能与协鑫901A标准对比。

按逐个指标,协鑫901A受主杂质标准比天瑞硅业68003严格10倍,施主杂质标准严格4倍,金属杂质只有天瑞硅业68003的六分之一不到,碳含量标准近似。

协鑫产品标明了颗粒硅吸附氢的含量每公斤不超过30毫克,中瑞硅业产品没这项。中瑞硅业产品直径多在4毫米以下,中能901A颗粒硅直径多在1-1.5厘米范围。后者颗粒大小也更好,下游更好用。

协鑫901A颗粒硅堪比特级料 大体而言,协鑫901A产品杂质标准介于棒状硅一级料和特级料之间,比REC合资企业中瑞硅业68003要严格6-10倍,高一数量级,后者大体相当于棒状硅三级料!

这或许能解释市场上广泛传播的“颗粒硅品质低,比不上棒状硅,只能用于铸锭炉”的说法,可能人们还没来得及见证可用于直拉单晶的高品质颗粒硅。

我们的调研和对比结论是,协鑫的颗粒硅交货标准接近棒状硅特级料,比可比厂家的颗粒硅杂质含量低差不多一个数量级(受主、施主、金属杂质是硅料的关键品质指标)。

据我们多方了解,颗粒硅碳、氢含量会给拉晶带来些操作上的麻烦,但可通过上下游合作调整投料和拉晶工艺解决。

据称,协鑫目前已基本解决供货颗粒硅的含碳问题、硅粉问题,氢含量也已经降低到20毫克以下,年底还会进一步降低。

有道是:此颗粒硅非彼颗粒硅,都长黑乎乎,彼颗粒硅似炭黑,此颗粒硅像珍珠。

更有道是:颗粒硅好不好,看你碰上啥!

太阳能直拉单晶用颗粒硅全球唯一提供商

鉴于以上历史考证和对比分析,我们不难得出一个很重要的结论,保利协鑫旗下的中能硅业,是目前世界上提供太阳能直拉单晶品质颗粒硅的唯一厂家(若干国外公司有小规模高品质颗粒硅,但都集中用于了半导体生产)。

08 颗粒硅 = 珊瑚料?

对质疑的辨证

有人在公开场合批颗粒硅疏松,类似棒状硅珊瑚料(见某A公司的投资者问答记录)。

据我们所知,珊瑚料因为是块状疏松料,所以在破碎过程中容易沾染杂质灰尘,而且珊瑚料块状硅在坩埚填料的时候,占位与致密料一样多,但加热熔化后硅液少,影响拉晶产出效率。

因同样要加热拉晶炉熔化一坩埚硅料,耗能又差不多。硅液少拉晶少,耗能和杂质偏高,珊瑚料自然是低一档的块状料。

但颗粒硅包装运输与使用过程中沾染杂质的机会很少,它虽然也不够致密,但因颗粒小能填缝,单独装填坩埚比致密料还多装4%(REC)- 10%(协鑫),混合装填能多装30%(REC),所以完全没有珊瑚料的那些所谓问题。

难怪有人说,把颗粒硅比作珊瑚料的,完全是外行!

09 协鑫的路是探索的路


产业探索有过成功 回顾十几年的硅业发展,2006年协鑫开全国之先引进消化西门子还原法,在国内第一个吃螃蟹产出太阳能商业多晶硅。

后来又改良西门子法发展冷氢化,节能环保也开行业之先。搞定硅料后,协鑫走铸锭路线,发展了多晶硅太阳能电池片业务,也曾把硅片价格大幅降低,占到市场份额85%以上,引领太阳能绿电新潮。

在徐州西门子产能因高电价失去竞争优势后,公司投资建设新疆产能的速度和执行力也可圈可点。

颗粒硅方面,协鑫经过七八年的独立探索和努力,如今又把太阳能级颗粒硅大规模商业化,做到曙光初现,产品品质优良。

总体而言,协鑫一直在走产业探索的道路,很多工作是开创性的。近年的部分失误和挫折,并不掩盖协鑫在硅料领域的先锋性和探索性贡献。

最优原则的违背

这些年协鑫铸锭路线陷入困难,也举全力开展了自救。

回头看,协鑫铸锭路线陷入被动有两个原因,一是铸锭晶体是非完美的,在与直拉单晶晶体接近完美的竞争中始终是次优,当性价比优势慢慢消失后,次优产品在终端市场陷入被动。

第二个原因,是铸锭和铸锭电池片,客观上使协鑫放弃了自己在硅料上的优势,而与客户在电池片领域有了竞争。

换句话说,协鑫有品质最好的硅料不外卖,却用铸锭把硅料变成了次优的电池片去卖,这直接导致了后面多年的业务被动。

协鑫另外的被动在其太阳能发电站的投资,过高的负债和严重的补贴拖欠使其陷入危机,若不是这些,太阳能电站业务也应该算是高效和成功的。

转机已近

严肃的调研质证,使我们现在有充分理由相信,虽然这些年协鑫有些战略和业务失误,硅料上被业界对手追赶,有些甚至暂时超越。

但它能在自己的新疆西门子多晶硅资产的产能、成本、品质等方面仍然位居行业前列的前提下,毅然决定未来专注发展硅烷流化床颗粒硅,这之中,自有公司内部知其然也知其所以然的严肃决定,也有基于它7、8年产业技术探索的发展必然。

10 颗粒硅是太阳能硅料制造和下游使用的革命性产品

颗粒硅的基本优势 对颗粒硅生产工艺原理、流化床生产过程、各种专业资料包括外文资料的全面研究、对行业下游客户使用的跟踪、对行业内外对颗粒硅公开评价的跟踪分析和质证,使我们对流化床颗粒硅道路充满信心。

首先最重要的,流化床颗粒硅可能成为最优硅料产品,而不是次优。

流化床颗粒硅还原过程简单转换率高(单一化学反应过程、颗粒硅总体表面积大过西门子棒状硅法若干倍大幅促进化学还原过程)、生产过程连续、节能降耗明显、下游使用便利并可能实现自动化、拉出的硅棒质量和电学性能更均匀稳定,是其成为最优产品的天然优势。

产品质量上,流化床颗粒硅特级料一级料国家标准均高于西门子棒状硅特级料和一级料标准,说明棒状硅并不是流化床颗粒硅的品质天花板,未来颗粒硅有潜力超越。

而流化床颗粒硅品质超越的基础,也在于其更短更单一的反应过程,加之硅烷流化床工艺仅仅使用硅烷气和氢气两种非常简单的材料,只有硅、氢元素两种单质参与硅烷流化床的还原过程。

其次是便利,便利,便利。颗粒硅生产连续,产品形态为珍珠大小的颗粒状,从流化床出来的过程是连续的,颗粒硅能直接进入自动包装机,抽真空精密包装,甚至直接进入真空或惰性气体保护的大型工业材料罐,罐车直送下游客户。

客户或者把袋装颗粒硅倒入加料罐,或者直接把上游过来的工业材料罐,接驳到自己的加料系统上。这是对西门子法上游间断生产,出棒、卸棒、破碎、包装、运输,到下游人工卸料、铺料装炉的现有工业过程的彻底变革。

再次是颗粒硅支持连续投料连续拉晶的CCZ工艺,能大幅度革命性地提高下游拉晶工艺的效率、节约坩埚消耗、节约保护氩气、缩短生产时间间隙,提高直拉单晶品质的均匀性和稳定性。

不远的将来,不用连续直拉工艺、拒绝或无法获得颗粒硅的下游厂家,会输在起跑线上。

最后才是上下游生产成本和电能消耗的大幅度的节约。

太阳能产业的材料革命已经到来。协鑫掌握着这次材料和产业革命的先机,站在行业的最前沿,卡在全产业最关键最甜蜜的节点,是全球唯一攻克了这个节点所有难关的唯一一家,是目前全球唯一的,全面掌握太阳能直拉单晶级颗粒硅生产技术秘密的商业规模供应商。

硅种已播,期待收获。

基于以上分析和判断,我们外行小股东,乐意看到协鑫重新站起来,重拾硅业主业的辉煌,走得更好更远。协鑫颗粒硅,硅种已播下,期待成长和收获!

本文初次发表后的最新进展简述:

1、据悉,下游客户颗粒硅使用试验的反馈报告已经完成并已送达协鑫中能硅业。颗粒硅在拉晶放肩、拉晶产棒和效率、单班和机台产能、电池片少数载流子寿命等反应拉晶效率和电池片质量的关键指标上,全面达到和超越西门子纯料;

2、目前业内几大重要玩家对协鑫流化床颗粒硅均发表了不少公开半公开的评论,依据笔者不完全跟踪,大致是:通威股份最早说协鑫流化床颗粒硅不值一提,有品质差像珊瑚料、成本不低、生产使用不安全等三大致命问题。

后来改称流化床颗粒硅品质还不够好,到上周末公开承认颗粒硅有竞争力,全成本只有30多元人民币。

中环在答投资者问中,则说颗粒硅中环能用、好用,替代目前原生料的菜花料或珊瑚料用,节约成本,强调颗粒硅他们得到的比别人多,使用时间长,甚至有独家技术能力消化颗粒硅。

隆基说颗粒硅用于直拉没问题,在他们的原材料分级中处于一至五级的中间位置,以后有规模供应、成本优势和使用便利,品质再进一步提高的话,应该会用更多,颗粒硅也能把西门子棒状硅甩开距离。

3、流化床颗粒硅工艺的颗粒硅特级料与多晶硅电子三级料一起,被工业信息化部写进了《光伏产业规范管理办法(征求意见稿)》的附表,业界和市场对此有正面的解读;

4、协鑫在中能硅业徐州西门子基地进行颗粒硅改造升级,从现有6000吨产能扩能提升到年底的1万吨,因为可利用现有1.2万吨硅烷气,只需很少投资增加两台套流化床,目前设备正陆续到位,11月份安装调试,计划12月中下旬点火生产;

5、徐州西门子法将逐步切接转换为流化床法,明年上半年增加流化床产能到3万吨,年底增加到5.4万吨(一说6万吨),西门子法的化学精馏部分可以全部利用,只需增加一段硅烷气流程。徐州基地有空间容纳最终10万吨颗粒硅产能,更多的颗粒硅产能只能异地新建;

6、协鑫乐山10万吨颗粒硅新建项目已于几天前举行开工剪彩,计划2022年建成一期工程。颗粒硅的产能投资大大提前,快于笔者以前的了解和预期;

7、徐州市政法系统已经设立协鑫颗粒硅知识产权保护办公室,协助企业严密防控,防止协鑫中能千辛万苦研发开拓、跨洋收购、中美欧合作研制试产累积的世界级颗粒硅知识产权,被不坏好意的人或竞争对手偷窃。

像过去的西门子法和冷氢化法一样,很快仿制甚至超越,用协鑫经过长达8年5代流化床试制定型以后更便宜的标准设备,大上产能再次打败探索技术的前沿先锋;

8、本文发表在3800股价再次探底0.285港币的周末,国内投资者看过报告后因报告内容太过详实可靠,很多直接掏钱买了保利协鑫3800股票,抄到本人裤裆(恭喜投资功夫深的兄弟姐妹们,裤裆被你们踢得很痛)。

港股通持有保利协鑫股票的比例也大幅上升,目前已接近20%,股价迅速恢复到0.40左右,并在这几天开始了火箭发射式上涨,有读者有超过150%的收益。本人得到股友踊跃打赏的几千块钱,足够几瓶新产茅台。

9、本人因投资不慎和风险管理不慎造成的投资损失,目前已小部分挽回。虽然回家的路还很遥远,但也多少有了些自己买的股票还识得“涨”字的释怀。

鸣谢

感谢投资界朋友“距离”前线调研,不辞辛苦,千里问厂,广泛求证,收获真实可靠的产业情报。

声明

本研究报告完全独立完成,未曾接受任何人任何授意或任何好处。本报告不作任何投资建议。

2020年9月27日,初稿,上海浦东

2020年11月29日,增补修改,上海浦东

原标题:颗粒硅种子已发芽,保利协鑫或将王者归来!
 
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来源:阿尔法工厂研究院
 
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