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陈小国
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多晶硅简介
多晶硅是以工业硅为原料经一些列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的非金属材料，其位于工业硅的下游，同时处于整条光伏及半导体产业链的上游。多晶硅，是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。
多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性，在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。
多晶硅产品特性：多晶硅有灰色金属光泽，密度2.32~2.34g/cm3。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，几乎能与任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得。
图：多晶硅成品图
图片来源：百川盈孚
多晶硅产业链
从多晶硅具体产业链结构来看，上游环节为原材料和设备，主要用到工业硅、铸锭设备、线切割设备等；中游环节为多晶硅的制备，主要以工业硅为原材料，下游环节为多晶硅的应用领域，主要为光伏产业、集成电路产业。
图：多晶硅产业链
图片来源：华联研究所制
多晶硅产能及分布
全球多晶硅产能猛增，中国成为主要引擎。截至2023年底，全球多晶硅产能增至225.6万吨，同比增长71.6%。中国产能从2022年底的116.3万吨增至210万吨，占全球产能的93%，稳居全球最大生产国地位。我国多晶硅产量占比从2017年的56.02%上升到2021年的80.03%。其中2020年全球多晶硅产能产量呈现下滑趋势，主要原因就是由于我国国内部分龙头企业出现停产，从而影响到全球产能产量。
图片来源：中国光伏行业协会
全球多晶硅的新增项目主要还是集中在中国，从今年来多晶硅的生产企业格局分布来看，截至2023年，全球前十家产能企业中国占比90%，且中国大厂的集聚效应也进一步加强，产能占比从2.3%上升至77.35%。
根据中国有色金属协会工业硅分会数据，2010-2023年期间，国内多晶硅产能增长22倍以上，年均增幅达到27.6%。截至2023年底，国内多晶硅产能204万吨/年，全球占比从2010年的29.8%提升至2023年的92.8%。预计2024年国内多晶硅产能将达到336万吨/年左右，全球占比将继续提升至95.2%。
图：国内多晶硅年度产能产量（万吨）
数据来源：钢联数据
2022年开始，多晶硅布局呈现由聚焦能源丰富地区向能源优势尤其是清洁能源地区转移，2024年，国内多晶硅前五大聚集地新增西宁和云南，两地产能合计占比接近20%，同时内蒙地区产能将超过新疆达到32%，成为国内多晶硅第一大产区。
图：多晶硅产能分布
图片来源：百川盈孚
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