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颗粒硅
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陈夏琳·头豹分析师
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行业定义
多晶硅是单质硅的一种形态。硅是一种极为常见的化学元素,在宇宙中的储量排在第八位,构成了地壳总质量的26.4%,是地壳中仅次于氧气(49.4%)的重要元素。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,如果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。多晶硅通常带有金属光泽,具有熔点高、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼等特性。作为生产单晶硅的直接材料,多晶硅是半导体、电子信息、光伏等行业的重要功能性材料。
AI访谈
行业分类
按照多晶硅纯度的不同,可分为冶金级多晶硅、太阳能级多晶硅以及电子级多晶硅。
AI访谈
行业特征
目前主流的多晶硅企业主要采用传统改良西门子法,全球仅有协鑫科技、陕西天宏、REC三家公司具备颗粒硅规模化量产能力,全球颗粒硅新增产能基本来自中国地区。
AI访谈
发展历程

颗粒硅行业

目前已达到 3个阶段
AI访谈
产业链分析
AI访谈
行业规模
颗粒硅行业规模
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政策梳理
颗粒硅行业
相关政策 5篇
AI访谈
竞争格局
全球颗粒硅市场份额高度集中,呈现“一超两强”竞争格局。目前全球主要多晶硅企业皆采用传统改良西门子法用于多晶硅料生产,全球仅有协鑫科技、陕西天宏、REC三家公司具备颗粒硅规模化量产能力,其中协鑫科技2022年颗粒硅产能规模为14万吨领跑全球。其中,协鑫科技目前的颗粒硅技术主要来自2017年收购的 Sun Edison 有关硅烷流化床、CCZ 连续直拉单晶的技术与资产。陕西天宏则是陕西有色在2014年与REC 成立合资公司的形式引进的全套硅烷流化床法技术。2022年,韩华通过2次股权收购成为REC的最大股东,并宣布将于2023年重启REC美国盛顿州摩西湖颗粒硅的生产。2022年3月,中来股份发布公告拟投建10万吨高纯多晶硅项目,并计划采用硅烷流化床法作为主要生产工艺。加上与协鑫科技合资生产颗粒硅的TCL中环和上机数控,颗粒硅行业正在中国快速推广。
AI访谈数据图表
摘要
在双碳目标带动下,中国政府出台了一系列改革政策促进以光伏为代表的新能源发展,中国光伏行业全面进入快速发展阶段。光伏产业链四大主制造之一的硅料环节迎来重大变革,2022年作为颗粒硅规模化商用元年,新增颗粒硅产能超过10万吨,居全行业之首。老牌多晶硅厂商协鑫科技首次宣布将于2023年底停产棒状硅,全面押注颗粒硅,大规模扩产在即。
颗粒硅行业定义
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AI专家访谈专家访谈
Prompt
颗粒硅是一种高纯度的硅材料,是由多晶硅经过化学气相沉积、热分解等工艺制成的一种粉末状材料。颗粒硅通常用于制造太阳能电池、半导体、光纤、半导体材料等高科技领域。在工业生产中,颗粒硅的纯度、晶体结构、粒度等物理化学特性的控制对产品的性能和质量非常重要。 在颗粒硅行业,最常用的定义是根据颗粒硅的粒度大小来区分。通常将颗粒硅分为超细颗粒硅、纳米颗粒硅、微米颗粒硅和毫米颗粒硅等几个级别。超细颗粒硅一般粒径小于100纳米,纳米颗粒硅的粒径在100纳米到1微米之间,微米颗粒硅的粒径在1微米到10微米之间,毫米颗粒硅则粒径在10微米以上。 区别和差异主要表现在以下几个方面: 1.粒度大小:不同级别的颗粒硅粒径大小存在显著差异,这也决定了它们在不同领域的应用。例如,超细颗粒硅和纳米颗粒硅更适合用于太阳能电池等微电子器件的制造,而微米颗粒硅则更适合用于制造高性能的防腐涂料等。 2.生产工艺:不同级别颗粒硅的生产工艺也存在差异。超细颗粒硅和纳米颗粒硅的制备通常需要采用高温化学气相沉积等特殊工艺,而微米颗粒硅和毫米颗粒硅的制备则相对简单。 3.纯度:颗粒硅的纯度对其在高科技领域的应用至关重要。通常情况下,颗粒硅的纯度越高,其应用范围也越广。超细颗粒硅和纳米颗粒硅的纯度要求更高,制备过程中需要严格控制各种杂质的含量。 综上所述,不同级别的颗粒硅在粒径大小、生产工艺和纯度等方面存在差异,这也决定了它们在不同领域的应用。在颗粒硅行业中,根据颗粒硅的粒度大小来进行分类是最常见的方法。
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多晶硅是单质硅的一种形态。硅是一种极为常见的化学元素,在宇宙中的储量排在第八位,构成了地壳总质量的26.4%,是地壳中仅次于氧气(49.4%)的重要元素。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,如果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。多晶硅通常带有金属光泽,具有熔点高、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼等特性。作为生产单晶硅的直接材料,多晶硅是半导体、电子信息、光伏等行业的重要功能性材料。
[1]
1:https://baike.baidu.com/item/%E7%A1%85/2142941?fr=aladdin
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2:百度百科
颗粒硅行业分类
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在颗粒硅行业中,最主流的分类标准是根据颗粒硅的用途和制备方法进行分类。根据用途,颗粒硅可以分为电子级硅、太阳能级硅、化学级硅、医药级硅、食品级硅等;根据制备方法,颗粒硅可以分为热法制备、湿法制备、气相法制备等。 电子级硅是指用于制造集成电路的高纯度硅,其杂质含量极低,具有高导电性、稳定性和可靠性。太阳能级硅是指用于制造太阳能电池的颗粒硅,其纯度要求高于普通硅,而生产成本也更高。化学级硅是指用于制造化学药品和化学试剂的颗粒硅,其纯度要求较高,但相对于电子级硅和太阳能级硅来说,其生产成本较低。医药级硅是指用于制造医药品的颗粒硅,其纯度要求非常高,而且要求无毒、无味、无臭。食品级硅是指用于食品添加剂的颗粒硅,其纯度要求适中,而且要求无毒、无味、无臭、无色。 热法制备是指通过高温反应制备颗粒硅,这种方法可以制备出纯度较高的颗粒硅,但成本较高。湿法制备是指通过化学反应制备颗粒硅,这种方法成本较低,但难以制备出高纯度的颗粒硅。气相法制备是指通过气相化学反应制备颗粒硅,这种方法可以制备出高纯度的颗粒硅,而且成本相对较低。 各分类的特点和差异主要表现在用途和制备方法上。不同用途的颗粒硅对纯度、杂质含量等方面的要求不同,因此生产成本也不同。不同制备方法的颗粒硅在生产成本、纯度、制备难度等方面也存在差异。此外,不同用途和制备方法的颗粒硅在市场需求和价格上也存在差异,这对于企业的发展和产品定位都有一定的影响。 综上所述,颗粒硅行业的分类标准主要包括用途和制备方法两个方面,其中不同用途和制备方法的颗粒硅在纯度、成本、市场需求等方面存在差异,这对企业的发展和产品定位都有一定的影响。
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按照多晶硅纯度的不同,可分为冶金级多晶硅、太阳能级多晶硅以及电子级多晶硅。
多晶硅料分类
颗粒硅分类
冶金级多晶硅
该级别多晶硅主要用于航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料以及建筑、纺织、汽车、机械等新兴应用领域,对硅含量最为宽松,但是整体用量不大。含硅量在99.999%~ 99.9999%(5-6N)之间
太阳能级多晶硅
主要用于光伏晶硅电池,是用量最大的多晶硅级别。在正常环境下,晶体硅带隙为1.12eV,以此为基础可得出硅基太阳能电池的理论转换效率极限为29%。含硅量在99.9999%~99.9999999%(6N-9N)之间。
电子级多晶硅
该级别多晶硅对纯度要求较高,比光伏级多晶硅纯度至少提高2-3个数量级,主要应用于半导体硅片生产。在生产过程中不仅需要高品质的硅石作原料,还需要先进的提纯工艺。含硅量在99.9999999%以上(9N 以上)。
[2]
1:https://www.elecfans.com/article/90/156/2017/1218604682.html
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2:电子发烧友
颗粒硅行业特征
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中国颗粒硅行业特征分析 随着半导体、太阳能电池、光纤等高科技行业的不断发展,颗粒硅作为这些行业的重要原材料之一,其市场需求也在逐年增加。本文从商业模式、竞争环境、用户画像、利润成本、行业周期、供给需求、准入门槛、发展前景等多个维度中选取其中三个重要的维度,对中国颗粒硅行业进行分析。 一、供给需求 据Wind数据显示,2018年我国颗粒硅总产量达到了262万吨,同比增长了7.92%。而且,我国颗粒硅的生产企业数量也在不断增加。但是,随着市场需求的增加,供需缺口也日益扩大。根据艾瑞咨询的数据,2019年我国颗粒硅市场规模达到了148.7亿元,预计到2023年将达到238.3亿元。而且,我国颗粒硅的进口量也在逐年增加,2019年进口量达到了35.8万吨,同比增长了16.4%。这说明我国颗粒硅市场供给量虽然在增加,但是市场需求增长速度更快,供需矛盾亟待解决。 二、竞争环境 我国颗粒硅行业竞争环境激烈,主要原因有两个。一方面,市场需求增长迅速,吸引了大量企业进入市场,行业竞争加剧。另一方面,颗粒硅的技术含量较高,生产难度较大,生产成本也相对较高,这也导致了行业内企业之间的竞争。根据工信部的数据,截至2019年底,我国颗粒硅生产企业数量已经达到了150家以上,其中规模以上企业20家以上。同时,市场上还存在着大量的小作坊和非正规生产厂家,这些企业采用低成本、低价竞争的方式,对市场上的正规企业造成了一定的冲击。 三、准入门槛 颗粒硅行业的准入门槛相对较高。首先,生产颗粒硅需要进行高温炉炼烧和高压气氛下的化学反应,技术含量较高,需要具备较强的技术实力和生产经验。其次,颗粒硅是一种高纯度的原材料,生产过程中需要严格控制生产环境,确保产品的纯度和稳定性。这需要企业具备一定的资金实力和生产管理能力。此外,颗粒硅行业的市场需求分散,客户需求多样化,对企业的市场开发能力和产品研发能力提出了更高的要求。这些因素综合起来,形成了颗粒硅行业的较高准入门槛。 综上所述,供给需求、竞争环境和准入门槛是影响中国颗粒硅行业的三个重要维度。随着市场需求的不断增加,颗粒硅行业
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目前主流的多晶硅企业主要采用传统改良西门子法,全球仅有协鑫科技、陕西天宏、REC三家公司具备颗粒硅规模化量产能力,全球颗粒硅新增产能基本来自中国地区。
协鑫科技、REC以及天宏瑞科三家企业通过独家专利为颗粒硅行业建立了较高的技术壁垒,由于研发限制因素影响,短期内其他企业很难实现较大突破,行业竞争格局较为清晰。
针对颗粒硅面临的氢跳问题、硅粉问题以及杂质问题等,硅料和硅片厂商皆已提出多套解决方案,大部分问题也已得到基本解决,为颗粒硅未来的大规模推广奠定了坚实的基础。
1
行业渗透率较低
硅烷流化床技术渗透率较低
目前全球主要多晶硅企业皆采用传统改良西门子法用于多晶硅料生产,市场占比约为92.5%。全球仅有协鑫科技、陕西天宏、REC三家公司具备颗粒硅规模化量产能力。其中,协鑫科技目前的颗粒硅技术主要来自2017年收购的 Sun Edison 有关硅烷流化床、CCZ 连续直拉单晶的技术与资产。陕西天宏则是陕西有色在2014年与REC 成立合资公司的形式引进的全套硅烷流化床法技术。2022年,韩华通过2次股权收购成为REC的最大股东,并宣布将于2023年重启REC美国盛顿州摩西湖颗粒硅的生产。2022年3月,中来股份发布公告拟投建10万吨高纯多晶硅项目,并计划采用硅烷流化床法作为主要生产工艺。加上与协鑫科技合资生产颗粒硅的TCL中环和上机数控,颗粒硅行业正在中国快速推广。
2
技术壁垒较高
技术专利壁垒夯实龙头行业地位
协鑫科技早在2010年便开始布局颗粒硅技术,直到2016年收购美国SunEdison公司获得有关硅烷流化床技术和资产之后才开始快速发展,并于2019年实现产线的长期稳定运行。目前,针对硅烷流化床工艺技术难点的解决方案已被REC和协鑫科技提前申请专利,其他厂商想要绕过上述专利实现量产的可能性不高。天宏瑞科通过与REC开展技术合作,经历了七八年不断技改才最终实现产业化落地。因此,在颗粒硅上述专利保护期限内,协鑫科技、 REC 以及天宏瑞科竞争优势明显。在日益趋严的能耗双控局势下,这些硅料企业将会更容易通过能耗指标、大规模进行扩产,充分受益颗粒硅市场的持续放量。
3
存在技术缺陷
硅烷流化床技术存在一定技术问题,主要作为复投料掺杂使用
颗粒硅相比传统棒状硅在能耗、生产效率等方面都存在较大优势,但是从下游应用来看,硅片厂商主要采用块料掺杂一小部分颗粒硅的做法进行拉晶。根据披露的数据来看,在保证产品质量的前提下,硅片厂商通常会掺杂5%-30%左右的颗粒硅作为复投料来降低成本。之所以颗粒硅当下只能扮演“辅助”角色,掺杂比例较低是因为颗粒硅目前还存在氢跳、硅粉等问题,在连续大规模生产中无法保证产品品质的一致性。
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1:西部证券、天风证券、第一上海证券
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行业定义
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行业分类
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行业特征
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发展历程
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产业链分析
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行业规模
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政策梳理
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竞争格局
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