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2025-04-08 36 新材料及矿产报告
多晶硅,属于单质硅的一种形态,由晶面取向不同的晶粒组成,主要通过工业硅加工 提纯而来。多晶硅外观呈灰色金属光泽,熔点约为 1410℃,常温下不活泼,熔融状态 下较为活泼。多晶硅具有半导体性质,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。多晶硅的分类方式较多,除了上文提到的按照国家标准划分 等级,这里介绍较为重要的三种分类方式。 按纯度要求及用途不同,可以将多晶硅分为太阳能级多晶硅和电子级多晶硅。太阳能 级多晶硅主要用于光伏电池的生产制造,而电子级多晶硅作为芯片等生产的原材料, 广泛应用于集成电路产业。太阳能级多晶硅的纯度为 6~8N,即要求杂质总含量低于 10-6,多晶硅的纯度需达到 99.9999%以上。而电子级多晶硅纯度要求更为严格,最低为 9N,目前最高可达 12N。电子级多晶硅生产难度较大,国内掌握电子级多晶硅生产技 术的企业较少,仍较为依赖进口。目前太阳能级多晶硅产量远大于电子级多晶硅,前 者大约为后者的 13.8 倍,预计随着光伏装机量的迅猛提升,太阳能级多晶硅的需求增 速将高于电子级多晶硅。 根据硅料掺入杂质及导电类型的不同,可分为 P 型、N 型。当硅中掺杂以受主杂质元 素,如硼、铝、镓等为主时,以空穴导电为主,为 P 型。
当硅中掺杂以施主杂质元 素,如磷、砷、锑等为主时,以电子导电为主,为 N 型。P 型电池主要有 BSF 电池和 PERC 电池两种,2021 年 PERC 电池在全球市场中的占比已经超过 91%,BSF 电池被淘 汰出局。在 PERC 替代 BSF 的期间,P 型电池转换效率从不足 20%提升到超过 23%,即 将逼近 24.5%的理论上限,而 N 型电池的理论上限为 28.7%,且 N 型电池具有转换效率 高、双面率高、温度系数低等优点,因此企业纷纷开始布局 N 型电池的量产线。据 CPIA 预测,2022 年 N 型电池占比将从 3%大幅提升至 13.4%。预计未来五年内,将迎来 N 型电池对 P 型电池的迭代。 根据表面质量的不同,可划分为致密料、菜花料和珊瑚料。致密料表面颗粒凹陷程度 最低,小于 5mm,外观无颜色异常、无氧化夹层,价格最高;菜花料表面颗粒凹陷程 度适中,为 5-20mm,断面适中,价格中档;而珊瑚料表面凹陷较为严重,深度大于 20mm,断面疏松,价格最低。致密料主要用于拉制单晶硅,菜花料、珊瑚料则主要用 于制作多晶硅片,企业日常生产中可在致密料中掺杂不低于 30%的菜花料来生产单晶 硅,从而节约原料成本,但菜花料的使用会在一定程度上降低拉晶效率,企业需在两 者之间进行权衡后选择合适的掺杂比例。近期致密料与菜花料的价差基本稳定在 3 元/ 千克,若价差进一步拉大,则企业在单晶硅拉制中有可能考虑掺杂更多的菜花料。
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