中國粉體網訊 流化床顆粒硅工藝一直被認為能夠顛覆當今多晶硅主流工藝——改良西門子法，世人大多只看到了顆粒硅如今的光芒，但對于其坎坷的發展歷史，卻知之甚少。今天，中國粉體網小編帶你一起開啟流化床顆粒硅的自我探索之旅。
圖片來源：保利協鑫官網
一、流化床顆粒硅的早期探索
早在1952年，美國聯碳公司開發出將硅烷分解沉積在固定床上硅顆粒表面的技術，這也是流化床技術最早的雛形。1961年，杜邦公司申請了使用三氯氫硅為原料在流化床內生產顆粒硅的專利，甚至略早于西門子法的提出。德州儀器公司在60年代也嘗試過類似路線，申請專利并建設了供內部用料的生產廠，后因產品含碳量高關閉。
其它很多公司在不同階段嘗試過不同的化學反應路線和流化床設計。德國瓦克公司在2008年設計建設了年產650噸的流化床顆粒硅生產線，采用三氯硅烷作原料氣，但后來并無擴大產能。為了生產顆粒硅，瓦克公司甚至繞圈子申請了一種把融熔后的硅液濺入特定溶液中冷卻，獲得顆粒硅的專利。
二、國外技術最終流向國內
在2013年以前，全球僅有MEMC和REC兩家公司有商業化生產顆粒硅的能力。MEMC是全球著名的半導體材料公司，當時公司的硅片市占率一直在20%左右，位于全球第二位，粒狀多晶硅基本上自產自銷，MEMC顆粒硅能達到電子級標準，并用于半導體用單晶生產中。而REC是一家生產多晶硅圓片、光伏與太陽能應用所用的硅材料、以及太陽能電池和模組的公司，從2006年開始建設流化床顆粒硅生產線。
受2011-2012年國際光伏貿易摩擦及補貼政策大幅降低的影響，國際光伏市場需求增速大幅下滑，國內外光伏企業均受到較大影響。MEMC和REC公司同樣也都遭受重創，經營狀況不佳，其所擁有的顆粒硅技術分別被保利協鑫和陜西有色天宏硅業通過收購和合作的方式拿到。
原本，REC公司在美國Moses Lake的太陽能顆粒硅工廠產能已達到年產萬噸以上，但因各種原因，目前已停業兩年。REC公司財務報告顯示其中國榆林的合資工廠有1.9萬噸顆粒硅產能，但2020年上半年只產出了2681噸顆粒硅。
除REC及其合資企業中瑞硅業有商業顆粒硅供應外，國內甚至全球，只有保利協鑫屬下的中能硅業，實現了流化床太陽能顆粒硅工藝的商業化生產，并可用于直拉單晶。
三、顆粒硅王者——保利協鑫
保利協鑫旗下的中能硅業，可以說是國內西門子法多晶硅當之無愧的行業先行者，但在當年西門子法如日中天時，保利協鑫就開始了流化床顆粒硅的探索。
獨立探索多年，發展道路艱難
從多年的年報發布中，我們可以看到保利協鑫發展顆粒硅有多不易：
2012年，江蘇中能硅烷氣首期裝置調試成功，順利產出合格的高純度硅烷氣。
2013年，利用硅烷法順利產出高品質顆粒硅產品，并達到世界同類生產裝置先進水平。
2014年，9月起，電子流化床反應器多晶硅生產設施一期試營運，產能總量為25,000公噸，達到符合設計規格的營運水平。
2015年，硅烷流化床技術進展順利，初步具備規模化生產條件。
2016年，硅烷法流化床顆粒硅的設施和工藝優化等科研項目取得了令人矚目的成績，各項研發成果均處在行業的最前沿。
從2012年到2016年的年報可以看出，4年多的時間，保利協鑫流化床顆粒硅工藝雖有進展，但一直沒有實現連續穩定生產。
機遇與挑戰并存，保利協鑫靜待轉機
在保利協鑫自身顆粒硅研究創新進展受阻的時候，SunEdison碰巧在美國申請破產保護。保利協鑫2016年8月26日公告，通過美國破產法院從SunEdison手里收購MEMC硅烷流化床技術、CCZ連續直拉單晶技術和資產。后來，保利協鑫借鑒相關的技術經驗，流化床顆粒硅商業化進展明顯提速。
根據2019年年報中的大事記要可知，2019年5月7日，江蘇中能硅業科技發展有限公司「硅烷流化床顆粒硅關鍵設備與高效沉積工藝開發及產業化」項目獲2018年度江蘇省科學技術二等獎，省級科技類最高獎。保利協鑫在業績回顧中提到，保利協鑫具有自主知識產權的顆粒硅技術在2019年實現連續的穩產和量產，品質獲得了客戶的認可，完全具備了規范化生產的條件。
在收購MEMC硅烷流化床技術、CCZ連續直拉單晶技術和資產后，又經過兩三年勵精圖治的大規模商業化運行探索，保利協鑫的顆粒硅技術迎來了幾樓曙光，但是依然遭遇了市場的深度懷疑。
2020年9月8日，保利協鑫宣布首期5.4萬噸顆粒硅擴產項目開工，雖有徐州市黨政要員站臺剪彩，但是市場的質疑聲不斷。有人說顆粒硅品質差，只相當于棒狀硅珊瑚料。再加上當時的保利協鑫因太陽能發電站的投資，過高的負債和嚴重的補貼拖欠使其陷入危機。2021年4月保利協鑫發布公告，公司股票停牌，并延期發布2020年度業績。
攻克多重難關，保利協鑫屢簽大單
雖然遭遇接連的危機，保利協鑫并未倒下。保利協鑫因戰略和業務失誤，硅料上被業界對手追趕，有些甚至暫時超越，但它能在自己的新疆西門子多晶硅資產的產能、成本、品質等方面仍然位居行業前列的前提下，毅然決定未來專注發展硅烷流化床顆粒硅，這已然令人佩服，而時代必然不會淘汰站在行業前沿進行產業革命的勇士！
2021年5月，中國質量認證中心根據相關核查程序為顆粒硅頒發了首張碳足跡認證書。這是5月17日生態環境部發文以來，顆粒硅獲取的國內首張碳足跡身份證和權威認定書，是GCL硅烷硫化床法顆粒硅在碳排放大數據方面取得絕對優勢的重要背書。
圖片來源：保利協鑫官網
保利協鑫在2021年半年報中表示，深耕十年的硅烷硫化床法顆粒硅技術在年初正式實現萬噸級產能的穩定生產和運營，同時，公司已分別在江蘇徐州、四川樂山和內蒙古包頭戰略布局，形成了三足鼎立式的多個十萬噸級產能基地。
圖片來源：保利協鑫官網
保利協鑫精準把握行業供給趨勢，回歸初心，將戰略重點重新聚焦于公司擅長的硅料領域，終于迎來了多個訂購長單。
2月2日，保利協鑫向隆基股份及其7家附屬公司銷售合共不少于9.14萬噸多晶硅，為滿足買方對顆粒硅的期待，多晶硅供應量之中將包括顆粒硅產品。
2月2日，天津環睿與保利協鑫簽訂多晶硅采購協議，在2022年1月至2026年12月期間向保利協鑫采購包括顆粒硅在內的多晶硅料合計共35萬噸。
5月27日，晶澳科技與保利協鑫簽訂多晶硅采購協議，晶澳科技下屬全資子公司東海晶澳將于2021年7月1日至2026年6月30日期間向江蘇中能采購顆粒硅，預計總采購量約14.58萬噸。
9月23日，雙良節能全資子公司雙良硅材料（包頭）有限公司與江蘇中能簽訂《硅料戰略合作協議書》，雙方約定2021年9月-2026年12月期間，雙良節能將向江蘇中能采購原材料多晶硅料(包括塊狀硅和顆粒硅)5.275萬噸。
11月18日，上機數控全資子公司弘元新材與江蘇中能簽訂了《多晶硅購銷合作長單框架協議》，預計2022年1月至2026年12月采購數量為9.75萬噸。
圖片來源：保利協鑫官網
開放研發制造基地，彰顯實力與底氣
11月23日-24日，保利協鑫入局FBR顆粒硅10多年以來的首場最高規格、最大規模、最廣范圍、最具專業性的零距離考察調研，也是新落成的FBR顆粒硅生產運營現場、中央控制中心首次揭開神秘面紗。數十家券商、基金及銀行等機構的80余名代表分批次來到了該基地，調研FBR顆粒硅。
圖片來源：保利協鑫官網
在中央控制中心，調研人員可以云上感受科技賦能下由機器人巡檢的FBR顆粒硅生產設備。工作人員介紹說，未來樂山、包頭等項目也將通過徐州基地中央控制中心進行遠程數字智控。據了解，在保利協鑫5GW顆粒硅技術應用示范項目現場，調研人員還在現場見證了FBR顆粒硅投料應用的全過程。
東方財富研究所負責人周旭輝說，FBR顆粒硅科技屬性很強，創新成果顯著。傳統工藝生產棒狀硅有很多尾氣回收管道，而FBR顆粒硅主要是硅烷生成裝置和流化床，生產流程短，占地面積小，投資成本低。
多位銀行機構負責人則表示，隨著“雙碳”目標向縱深推進，新批項目“雙控”準入門檻將越來越高，生產能耗更低、碳排放更少的FBR顆粒硅必將成為推動光伏行業進入蝶變期的最優選擇，助力光伏行業供給端深度脫碳，實現光伏原材料“低耗能、高效能”的行業嬗變。
圖片來源：保利協鑫官網
結語
在“碳達峰、碳中和”的大背景下，符合能耗“雙控”趨勢的顆粒硅產品將更具有市場主動權，顆粒硅的問世實現了光伏產業原材料生產端“低耗能、高效能”的行業轉變。保利協鑫顆粒硅作為下一代硅基新材料，將以其低本高效與優異碳足跡的多重優勢，對未來光伏行業發展和清潔能源革命產生深遠影響。
參考資料：保利協鑫2012年-2020年年報、保利協鑫官網、雪球網
（中國粉體網編輯整理/初心）
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