多晶硅行业研究报告
▌多晶硅行业资金、技术壁垒高，美德日韩技术领先
多晶硅材料主要用于制作太阳能电池。
多晶硅材料是以金属硅为原料经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的非金属材料。
按纯度要求及用途不同，我国将多晶硅分为太阳能级硅(6N)和电子级硅(11N)，太阳能级硅主要用于太阳能电的生产制造，而电子级多晶硅作为主要的半导体电子材料，广泛应用于电子信息领域。
目前而言，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅的需求量的增长速度远高于半导体多晶硅的发展。
多晶硅位于光伏产业链上游，资金和技术壁垒较高。
多晶硅位于光伏产业链最上游，与硅片、电池片、组件环节不同，多晶硅环节更多的具有化工行业的属性。
多晶硅生产初始设备投资要求较高，2017年我国多晶硅投资成本平均水平约为1.7亿元/千吨;扩产周期较长，一般而言，多晶硅从投资建设到调试完毕并量产需要一年多的时间(2017年水平);技术壁垒明显，主要表现在生产工艺复杂，安全性和环保要求较高。
多晶硅位于光伏产业链上游
多晶硅生产工艺有化学法和物理法两种，美德日韩在多晶硅产业化进程中做出了重要贡献。1865年，美国杜邦公司发明了锌还原法产生单质硅，拉开了多晶硅制备的序幕。
1930-1959年，四氯化硅氢还原法(贝尔法)、三氯氢硅热分解法(倍西内法)、硅烷热分解法与改良西门子法相继出现。
其中由德国瓦克公司在西门子法基础上形成的改良西门子法仍为当今多晶硅企业主要制备工艺。
美国联合碳化物公司(UCC)于1981额年成功开发出流化床法多晶硅生产工艺，并于1987年由美国乙基公司实现首次工业化生产。
日本川崎制铁公司在2001年川崎投入了一条冶金法中试线，但由于实际成本太高且看不到可以明显降低的前景，最终停止了中试线的运行。
改良西门子法是目前主流多晶硅制备方法，市场应用占比超过90%。改良西门子法是一种化学提纯法，在西门子法基础上引入尾气回收和四氯化硅氢化工艺，实现了生产过程的闭环循环，可用于生产太阳能级及电子级多晶硅。
改良西门子法的主要优势为工艺最为成熟、安全性强、产品质量较高;主要不足为转化率低仅为10%-20%，能耗较高。改良西门子法可以通过采用大型还原炉降低单位产品的能耗，目前国外主流企业的单位生产成本约为100元/kg，国内企业单位生产成本约为60元/kg-70元/kg，国内企业新产能单位设备投资成本约10-15亿元/万吨。
我国多晶硅产业冲破技术封锁，工艺水平不断提升
2007年是我国多晶硅规模化生产的元年，2013年起国内多晶硅行业迎来黄金发展期。
新中国成立后近40年里，由于发达国家的技术封锁和市场垄断，我国多晶硅行业发展缓慢，全国多晶硅年产量不到世界总年产量的0.5%。
国内研究多晶硅制备工艺技术始于1958年,1960年建厂生产多晶硅。当时采用SiCl4氢还原工艺,1964年改为SiHCl3氢还原法(西门子法)生产多晶硅。其后的四十年中,年产量一直徘徊在百吨以下。
直到2005年，我国首条300吨/年多晶硅产业化示范线建成，标志着多晶硅规模化生产技术体系的形成，打破了国外多年的技术封锁。而四川新光年产千吨多晶硅产线2007年的投产，则标志着我国迈入了千吨级生产技术。
2009年国发38号文将多晶硅列为6大产能过剩行业之一，加之国外倾销压制和信贷紧缩三重致命利空叠加使我国多晶硅产业陷入泥潭。
2013年10月国发892号文将多晶硅从产能过剩行业中摘除，我国多晶硅产业迎来黄金发展期，到2017年连续五年多
晶硅产量位居全球首位，2017年全球产量占比达54.7%。
我国改良西门子法多晶硅工艺设备实现自主设计制造。
我国多晶硅产业发展初期，生产多晶硅的核心设备及配套工艺主要由美国GT、美国PPP、德国CentrothermSiTec、德国MSA、德国GEC等寡头垄断。
随着产业发展和国内技术进步，我国在2010年左右即实现了改良西门子法多晶硅主要工艺设备(SiHCl3合成炉、高效大型SiHCl3精馏塔、还原炉及其相应的电气系统、SiHCl3氢还原尾气变压吸附回收系统等)的自主设计和制造。
我国多晶硅企业工艺技术不断改进。
工艺技术方面，经过近10年的快速发展，我国多晶硅企业己完全掌握改良西门子法生产技术，已由最初的技术引进逐步转向自主研发。
在市场竞争白热化且环保监管愈发严厉形势的倒逼下，企业积极通过降耗和循环利用副产物以降低生产成本。
改良西门子法生产多晶硅用还原炉的炉型改进为24对棒、36对棒、48对棒等，大幅降低了电耗、能耗等各项指标，其中亚洲硅业三期项目全部采用48对棒还原炉;
针对改良西门子法工艺副产物中的四氯化硅的污染物问题，国内将热氢化工艺改造为冷氢化，在彻底解决了副产物污染问题的同时，实现了整个生产线完全闭路循环，进一步降低了生产成本。
另外，陕西天宏引进美国REC技术，填补了国内颗粒硅生产的技术空白。
双反政策持续执行保护国内多晶硅产业。
目前我国仍是多晶硅净进口国，作为欧美地区针对我国工业硅和电池组件实施制裁的反制措施，我国对原产于美国、韩国、欧盟等地的多晶硅实施反倾销和反补贴措施。
高额的双反税率阻止了从美国的直接进口，德国Wacker与我国政务达成价格承诺，暂不征收双反税。
2017年11月以前，由于针对韩国OCI和韩国硅业的反倾销税率仅为2.4%和2.8%，因此来源于韩国的多晶硅进口有增无减，2017年11月19日起，我国大幅提升了针对韩国多晶硅企业的反倾销税率，这势必大大减小多晶硅进口需求。
▌技术路线明确，改良西门子法主流地位稳固
高技术成熟度、高安全性、高产品质量打造改良西门子法核心优势。
自1955年开发成功后，西门子法已经经历了超过60年的持续改良，技术成熟度非常高。
改良西门子法在安全性上远超硅烷法，短期内其生产成本也低于硅烷法。此外，改良西门子法能够生产9N-11N的高纯度多晶硅，兼容太阳能级和电子级产品生产。
综合来看，在其他技术没有重大突破的前提下，改良西门子法有望在较长时间内保持其竞争优势。
改良西门子法是未来几年的主流路线且投资成本下行潜力较大。根据中国光伏行业协会的数据，2017年我国多晶硅市场改良西门子法占比高达97.5%,预计到2025年这一比例会下降至90%，但改良西门子法仍将保持绝对主导地位。
2017年，改良西门子法投资成本约为14亿元/万吨，预计到2020年投资成本有望下降至8亿元/万吨-10亿元/万吨，下降空间达28.6%-42.9%。
与此同时，多晶硅生产环节能耗也将同步下降，综合能耗有望从2016年的12kgce/kg下降至2020年的10.35kgce/kg。
多种新技术大规模产业化尚需时日。目前多种提升多晶硅制备效率的新技术正在研发进程中，其中由日本德山研发的气液沉积法(VLD)是目前最具有应用化前景的技术之一。
VLD法是在管式反应器中1500°C左右的高温下，SiHCl3和氢气反应后，直接从气相中生成液体硅，沉积速度约为改良西门子法的10倍。
日本德山在马来西亚的6000MT/年的VLD法多晶硅装置与2013年建成，但因产品质量问题未实现规模化生产。
区域熔化提纯法根据熔化的晶体在再结晶过程中因杂质在固相和液相中的浓度不同而达到提纯的目的，REC公司已于2006年在新工厂开始使用该方法。
另外，碳热还原反应法、铝热还原法尚处于实验室阶段，较短时间内不具备产业化前景。
技术水平和成本控制是行业核心竞争要素
低端多晶硅产品面临同质化竞争，低成本厂商具备竞争优势。
多晶硅作为光伏产业基础原材料，生产厂商在规模庞大的低端产品市场难以开展差异化竞争策略，在迈过最初的技术壁垒后就将面临严重的同质化竞争。
在行业整体向好，多晶硅供应紧俏的情况下，大部分多晶硅生产企业均能依靠高产品价格赚取高额收益，可一旦供求关系反转，行业内部的价格战将难以避免，不具备成本优势的企业很可能被淘汰出局。
高端多晶硅产品工艺难度大，技术领先厂商具备竞争优势。单晶用多晶硅对产品品质要求较高，国内目前相应产能供应不足，主要依赖海外进口，市场呈现阶段性、结构性供需不平衡的局面，因此其产品价格相对更高。截至2018年10月底，国内市场单晶用料价格平均为84元/kg，较多晶用料77元/kg高出9.1%。对于技术水平达标的厂商而言，进军单晶用多晶硅料市场有利于企业赚取更高额的利润。
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