本文写于2023年2月17日。
目前，颗粒硅在国内最大的产能龙头就是协鑫科技。
颗粒硅的未来如果有较好的发展前景，则协鑫科技强势崛起，否则，重蹈覆辙，将再次陷入困境。
可以说，这是生与死的博弈。
而作为投资者来说，我们不应该孤注一掷，压上全部身家，尤其是我们作为专业技术的门外汉。
但是，我们在理性的分析基础上，可以持有仓位，并保持密切关注。
接下来，我们梳理、讨论几个重要的问题：
一、关于光伏电池技术
实际上，光伏电池的技术是在不断发展进步的，尤其是在转换效率和成本上，业内一直在努力改善和迭代。
目前来说，P型电池工艺是非常成熟的，且已经实现了大规模的商业化，但缺点是转换效率不高。N 型电池优势明显，是下一代的电池技术。
N型电池与P型电池的区别：
P型硅片在硅材料中掺杂硼元素制成，N型硅片在硅材料中掺杂磷元素制成。P 型电池原材料为P型硅片，主要制备技术有传统的 Al-BSF（铝背场）和近年来兴起的 PERC 技术，N型电池原材料为N型硅片，N主要制备技术包括 PERT/PERL、TOPCon、IBC、异质结（HJT）等。
目前光伏行业主流是 P 型电池（PERC 技术为主）制造工艺简单，成本更低。N 型硅片的少子寿命更高、电池效率也可以做得更高，但制造工艺复杂、成本更高。
N 型电池优势明显，是下一代的电池技术。相比传统的 P 型电池，N 型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好等优点，是下一代的电池技术。据 ITRPV 预测，随着 N 型电池技术的发展，N 型硅片（电池）市场份额将持续提升，2029 年将超过 40%。
N型电池相比P型电池的优点：
（1）转换效率高。目前 P 型电池中 PERC 叠加 SE 技术的电池平均量产效率为 22%-22.4%，N型电池中，TOPCon量产效率22.4%-23.1%，HJT平均量产效率23%-23.6%。
（2）双面率高。双面发电是光伏电池发展的方向，P型 PERC 电池双面率 75%左右，而 N-TOPCon 双面率85%以上，N-HJT 双面率95%以上。
（3）温度系数低。N型电池温度系数低于P型，适合温度较高的应用场景，如非洲、中东等辐照条件较好的区域。
当然，钙钛矿电池因为较高的光转换效率，可能将在2025年后获得大规模的商业化应用。
但是，无论是N型电池，还是钙钛矿电池，N型半导体（电子型半导体）都是未来光伏电池所需要的重要原材料之一。
现在上游为什么在疯狂扩产？一方面是抢占份额，实现规模效应；另外非常重要的就是扩充N型产能（存量的大多数都是P型，会逐步被淘汰），抢占未来的产能制高点。
二、关于颗粒硅的技术
硅烷流化床法和改良西门子法都是多晶硅两种不同的提纯化学方法。自研发至今均已有50余年历史，前者在2019年获得量产的突破，是利用硅烷热解并结合流化床技术来生产粒状多晶硅的一种工艺。后者则长期占据主流，2021年的市占率高达96%。 （2022年颗粒硅市占率约10%）
硅烷流化床法生产流程
生产过程中，硅烷与氢气以一定速度从流化床反应器底部通入，将从反应器上部加入的作为沉积载体的高纯硅颗粒（直径为 0.2～0.6mm）导引至流化状态。在反应器外部加热器的作用下，硅烷在高纯硅颗粒表面发生化学气相沉积反应，使高纯晶种逐渐长大，从流化床底部取出大尺寸的颗粒产品，同时从上部源源不断的补充硅晶种，以此可实现生产的连续化。
流化床结构示意图
相比于棒状硅，FBR颗粒硅具有以下优点：
1）生产成本低：根据协鑫科技数据，截至2022年8月，资本性支出方面，硅烷流化床法的投资费用较改良西门子法低34%，占地面积低60%；运营成本方面，人员需求低60%，水消耗低49%，氢消耗低57%，电力消耗低78%，生产端降耗降碳接近80%；
2）无需破碎，生产过程自动化：颗粒硅无需破碎，更利于生产过程自动化，可通过饮水机模式减少包装与人工环节，实现加料自动化（FBR工厂—罐车运输—除尘储存—AGV装运—装料）；同时可通过侧加料模式，减少等待时间3.6h，提升效率；
3）下游客户的单晶生产成本降低：根据协鑫科技数据，应用颗粒硅单晶成本为应用棒状硅单晶硅成本的81%，在自动化/增加复投量/免破碎环节/减少复投异常/节省复投器/复投增量/初装增量上可分别节省3%/1%/9%/1%/1%/3%/1%的成本，合计可节省19%的单晶生产成本。
相较于棒状硅，从整个产业链来看，生产1GW组件至少降低二氧化碳排放约19%。每生产1万吨颗粒硅，减少二氧化碳排放约38.9万吨，相当于多种树约190万棵。在低碳时代，颗粒硅似乎更符合发展趋势。
协鑫颗粒硅，拿到了国内及海外颗粒硅方面首张‘碳足迹身份证’和权威鉴定书。"法国能源署碳足迹身份证”和权威认定鉴定证书表明，协鑫科技每千克颗粒硅的碳足迹数值仅为每功能单位37.000千克二氧化碳当量，刷新了德国瓦克公司此前所创下的全球最低——每功能单位57.559千克二氧化碳当量的数据。
颗粒硅使用仍尚存问题，目前多作为不超过30%占比的辅料掺杂使用。
目前颗粒硅在使用过程中尚存一些问题：
1）颗粒硅表面积大于棒状硅，更容易吸附产生表面污染；
2）颗粒硅在运输过程中，容易相互摩擦形成硅粉，不利于后续投入生产；
3）颗粒硅表面存在氢键，熔化时产生氢气易引起跳料。因此目前颗粒硅多作为降低成本的辅料，与棒状硅掺杂使用，根据协鑫科技数据，掺杂比例一般在30%以下，在连续拉制过程中如果掺杂比例过高，可能会影响产品质量。颗粒硅现存问题的后续改进尚需进一步工艺改善，目前表面积大易吸附问题可通过抽真空除尘和双层缠膜包装方式避免杂质污染解决；针对硅粉较多的问题已有抽真空减少颗粒硅间的摩擦，以后过渡到大罐，并在用户侧建立，通过管道连接到单晶炉的解决方案；而加料跳料的问题则可通过添加加热步骤，进一步下降含氢量从而有效解决。
三、关于颗粒硅玩家及未来产能
目前中国生产颗粒硅的主要企业包括： 协鑫科技、陕西天宏。其他还有亚洲硅业等。
协鑫科技控股有限公司（协鑫科技）
是全球领先的高效光伏材料研发和智造商，掌握并引领高效光伏材料技术的发展方向，是多晶硅、颗粒硅、硅片等光伏产品的主要技术驱动者和领先供应商。
在国内最先研发的改良西门子法（GCL法）超大规模多晶硅生产工艺，荣获国家专利奖；拥有自主知识产权的硅烷流化床技术，收购美国Sun Edison的FBR专利及技术团队，目前已成功实现颗粒硅商业化量产。
陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司（陕西天宏）
是一家集超纯硅材料制造、销售、服务和研发于一体的中外合资企业，由陕西有色金属控股集团有限责任公司的全资子公司陕西有色天宏新能源有限责任公司和全球领先的硅材料制造公司美国REC Silicon共同出资组建。
引进美国REC Silicon FBR-B（第二代流化床）技术生产的粒状多晶硅，建设年产500吨电子级高纯硅烷气、1000吨电子级多晶硅、18000吨粒状多晶硅的硅材料生产线，建成后年产值将达到40亿元人民币。
协鑫科技，目前棒状硅产能4.5万吨，颗粒硅产能14万吨达产，硅片年产能为50GW。其中，徐州4.5万吨的西门子法要置换成颗粒硅+6万吨满产；乐山规划10万吨，目前满产6万吨；包头规划10万吨+2万吨满产；呼和浩特，规划30万吨（与上机数控合作）。
按照公司的计划，2023年产能约为22-23万吨左右。2025年产能达到50万吨，市占率争取达到30%。2030年产能达到100万吨，海外和国内各占一半。
四、在N型硅片的进展
宁夏5GW（十亿瓦特）颗粒硅N型单晶示范项目成功投产。
协鑫科技颗粒硅产品金属杂质含量低于1ppbw，已满足N型硅片的要求。协鑫科技颗粒硅产品总金属杂质含量可控制在1ppbw以内，碳含量可稳定控制在0.3ppma以内，含粉率已经降至1mg/g，且氢跳问题已基本解决，颗粒硅已经达到N型用料的标准，亦能满足电子级多晶硅的要求。
颗粒硅掺杂可大幅降低硅片成本。预计P型硅片和N型硅片未来可实现50%和15%的掺杂比例。目前，颗粒硅作为复投料掺杂，可以大大降低硅片的成本。掺杂比例过高会引起摩擦成粉现象、氢跳等问题，可能造成成晶率降低。当前，P型硅片中的成熟掺杂占比约为30%，预计未来有望提升至50%；N型硅片中的成熟掺杂比约为5%，未来有望提升至15%。
六、其他重要问题
1、在预期硅料价格战的背景下，颗粒硅有无成本优势？
颗粒硅的电耗仅为14.8kWh/kg，低于西门子法的50-60kWh/kg。根据测算，颗粒硅的生产成本约为33.4-37.3元/kg（2022年12月金属硅价格约1.95万/吨，包头&徐州电价），对比棒状硅降低20%-30%左右。
2、协鑫的颗粒硅发展：
1）2018年：多晶硅及硅片的相應平均售價則分別約為 每公斤人民幣78.8元 （相當於11.73美元）及 每瓦人民幣0.570元 （相當於0.087美元）。
2）2019年：6.03万吨多晶硅（西门子法棒状硅）+31.09GW硅片（含代工10.3GW）。 同时颗粒硅实现了连续的稳产和量产，具备了规模化生产的条件。 多晶硅及硅片的平均不含稅售價分別約為每公斤人民幣59.9元（相當於8.7美元） 及每瓦人民幣0.422元（相當於0.061美元）。
3）2020年：4.22万吨多晶硅（大部分仍为棒状硅）+31.45GW硅片（含代工16.6GW）。棒狀多晶硅及硅片的平均不含稅售價分別約為 每公斤人民幣60.7元 （相當於8.82美 元）及 每瓦人民幣0.366元 （相當於0.053美元）。 颗粒硅产能达产6000吨。
4）2021年：4.76万吨多晶硅（大部分仍为棒状硅）+38.12GW硅片（含代工16.6GW）。棒狀多晶硅及硅片的平均不含稅售價分別約為 每公斤人民幣147.3元 （相當於22.90 美元）及 每瓦人民幣0.600元 （相當於0.093美元）。 棒状硅4.5万吨产能和颗粒硅3万吨产能达产。规划徐州、乐山、包头合计50万吨颗粒硅产能。
5）2022年中期：1.12万吨颗粒硅+2.89万吨棒状硅+24.17GW硅片。 棒狀硅單位毛利為人民幣109.1元/kg，顆粒硅單位毛利為人民幣154.7元/kg（含副 產顆粒硅利潤），顆粒硅產品毛利率持續高於棒狀硅毛利率15個百分點以上。多晶硅及硅片的平均不含稅售價分別約為 每公斤人民幣194.7元 （相當於29.88 美元）及 每瓦人民幣0.74元 （相當於0.113美元）。
从上面也可以看到，2021和2022年，硅料的价格，涨幅惊人。
3、未来主要关注点：
1）乐山、包头的产能释放及消化（个人认为，10万吨的销售量是一个里程碑事件，关注2023年什么时间达到）；
2）在N型硅片上的应用，即公司能够有多大的产能达到电子级产品纯度；
3）协鑫已经跟中环合作比较密切，当然还有上机数控。下游的晶澳和隆基（虽然签了长单）如果再与协鑫签订大规模长单或者参股公司的产能，就是一个产业领域获得再认可的重要信号；
4）关注出口到欧盟市场的产品对碳排放的要求。
小结：
1）颗粒硅有成本优势和碳排放优势，符合未来的发展趋势，但是站在整个产业链的角度看，颗粒硅到底有多大的成本优势不得而知。目前尚无法形成颗粒硅未来将成为主流趋势的结论，更大可能的是，棒状硅和颗粒硅并存且相互促进，达到更优的状态。毕竟颗粒硅目前还是一个小树而已，还未真正站在舞台的中央。
2）协鑫逐步出售光伏电站经营业务，所得的现金流用来支持核心战略——颗粒硅业务。朱老板可谓赌了一把大的，关系生死存亡。
3）公司有50GW的组件产能，可以发挥一体化优势，抗风险能力增强。
4）旗下持股50%的协鑫光电也在研究钙钛矿电池，目前处于100MW的中试。
5）今年快的话回归A股科创板，增强公司的再融资能力。
6）未来主要关注产能的释放及消化、以及在N型硅片的掺杂比例，10万吨的颗粒硅销售应该是这个行业的里程碑事件。
7）目前协鑫在港股的估值相比A股的硅料企业有一定的估值优势，重要的是公司未来能否凤凰涅槃，我们可以保持关注。但无论怎样，我们要清醒的是，未来硅料价格大幅下降是必然的，协鑫同样面临严峻的形势和冲击。何时实现10万吨级别的销售？产品纯度如何更好满足N型电池的要求？下游龙头隆基和晶澳何时再签长单？公司未来能否真正实现用量换价的目标？这些，都是我们关注的重点。
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