多晶硅分类

⼯业硅和多晶硅的梳理

硅⾏业梳理

前⾔：整个⾏业产业链是上游⼯业硅-多晶硅料-单晶硅，主要是环保、限电、扩产周期限制，导

致全⾏业产能有限，价格不断上涨。

图表 1：硅⾏业全产业链

⼀、⼯业硅简介

1、简介：⾦属硅，⼜称结晶硅或⼯业硅，是由⽯英和焦炭在电热炉内冶炼成的 产品，主成分硅

元素的含量在 97-99%左右，其余杂质为铁、铝、钙等。⾦属硅的分类通常按⾦属硅成分所含的

铁、铝、钙三种主要杂质的含量来分类。按照⾦ 属硅中铁、铝 、钙的含量，可把⾦属硅分

为 553、411、421 等不同的牌号。（例 如 421#⾦属硅中铁含量不⼤于 0.4%、铝含量不⼤

于 0.2%，钙含量不⼤于 0.1%）

图表 2：⾦属硅上下游产业链

2、产能：

1）产能：2020 年，全球⾦属硅产能 623 万吨，其中中国产能 482 万吨，占⽐ 77%； 国外产

能合计占⽐ 141 万吨，占⽐为 23%；

2）产量：2020 年，全球⾦属硅产量 303 万吨，其中中国产量 210 万吨，开⼯率 为 44%；国

外产量为 93 万吨，开⼯率为 66%。2021 年 H1 中国⾦属硅总产量为 125 万吨，同⽐增

加 38%。（低开⼯率主要开⼯有季节性+很多僵⼫产能⽬前已经停⼯）

3）产能分布：电费是⾦属硅⽣产占⽐最⾼的成本，电费在成本中占⽐普遍在 30-40%，因此我

国⾦属硅产能主要集中在新疆、四川、云南，占⽐分别 35%、24% 和 13%，合计占⽐

约 72%，产量合计 162 万吨，占⽐约 77%。

3、下游应⽤：⾦属硅三⼤下游主要⽤于有机硅、多晶硅、铝合⾦，2020 年全球 有机硅、多晶

硅、铝合⾦需求 126 万吨、66 万吨、106 万吨，占⽐分别为 41.6%、 21.8%、35.0%。2020 年国内有机硅、多晶硅、铝合⾦需求 66 万吨、49 万吨、45 万吨，占⽐分别为 40%、

30%、28%。

图表 3：⼯业硅下游

光伏组件的分类及其性能对比

随着太阳能的广泛应用，光伏组件已成为太阳能发电的重要组成部分。光伏组件主要分为单晶硅、多晶硅、非晶硅和柔性薄膜四种。本文将从性能和应用方面对它们进行对比。

1. 单晶硅组件

单晶硅组件是目前使用最广泛的光伏组件之一。它是由单块纯硅片制成，效率高达21%。单晶硅组件的优点在于其高效率和长寿命，但制造成本较高。

2. 多晶硅组件

多晶硅组件是由多块硅片拼接而成的。其效率较单晶硅稍低，大约为15%-18%。然而，其制造成本较低，适合大范围的应用。

3. 非晶硅组件

非晶硅属于第三代太阳能电池，是一种薄膜太阳能电池组件，非晶硅薄膜可以在较低的温度下制造，具有较高的柔韧性，非晶硅薄膜的效率约为7%-10%。

4. 柔性薄膜组件

柔性薄膜组件是最新的太阳能电池技术之一。它可以制成通过卷曲的形式使其更容易运输和安装。然而，它的效率只有3%-5%，因此它仅适用于一些需要低功率输出的应用。

总体来说，单晶硅和多晶硅组件依然是光伏组件的主要制造材料，它们的效率和寿命相对较高，适用范围更广。非晶硅和柔性薄膜组件则在一些特殊应用领域有很大的潜力，但目前产业化进程较为缓慢。根据你的具体的应用场景和需求，可以根据不同的性能指标和技术成本来选择适合的光伏组件。除了上述分类外，光伏组件还有许多其它的细分类型，例如高效组件、双面组件、透明组件等。这些组件类型在特定的应用领域中能够发挥更有效的作用。

1. 高效组件

高效组件通常指那些效率超过传统单晶硅和多晶硅组件的光伏组件。这些高效组件包括单接面背阳极太阳能电池、双接面太阳能电池、共振光伏电池等，这些组件的效率通常能够达到更高的水平。

2. 双面组件

双面组件是一种能够利用阳光正反两面的光伏组件，它的工作原理类似于太阳能追踪系统。不同于普通单面贴在房顶上的光伏组件，双面组件既可以在房顶上使用，也可以放在地面上使用。因为它可以利用反射的光线转换成电能，所以效率相对更高。

n型料分类标准及电阻率标准

一、N型料分类标准

N型料主要分为以下几类：

1. 多晶硅N型料：多晶硅N型料通常采用多晶硅铸锭或定向凝固方法生产，具有较高的导电性能和机械强度，适用于制作高效光伏电池。根据杂质含量的不同，多晶硅N型料可分为普通级和电子级。

2. 单晶硅N型料：单晶硅N型料采用单晶生长炉生产，具有较低的杂质含量和均匀的晶体结构，适用于制作高效、高可靠性半导体器件。根据电阻率的不同，单晶硅N型料可分为低阻、中阻和高阻。

3. 薄膜N型料：薄膜N型料采用化学气相沉积、磁控溅射等方法生产，具有较低的制造成本和较高的柔性，适用于制作大面积、低成本光伏器件。根据材料结构和组成的不同，薄膜N型料可分为金属基底薄膜、化合物薄膜和硅基底薄膜。

二、电阻率标准

电阻率是衡量材料导电性能的重要指标，对于N型料而言，电阻率的高低直接影响到其导电性能的优劣。因此，制定合理的电阻率标准对于N型料的分类和质量控制具有重要意义。

根据杂质含量和晶体结构的不同，N型料的电阻率标准可分为以下几类：

1. 低阻N型料：电阻率在10-4～10-2Ω·cm之间，适用于制作低成本、大电流功率器件。

2. 中阻N型料：电阻率在10-2～10-1Ω·cm之间，适用于制作高效、高可靠性半导体器件。

3. 高阻N型料：电阻率在10-1～102Ω·cm之间，适用于制作高耐压、低漏电流功率器件。

4. 超高阻N型料：电阻率大于102Ω·cm，适用于制作高耐压、低噪声电子器件。

需要注意的是，不同生产工艺和材料组成的N型料电阻率可能存在较大差异，因此在实际应用中需结合具体情况进行分类和选用。同时，电阻率测试方法的不同也可能导致测试结果存在误差，因此需采用可靠的测试方法和设备进行检测。

多晶硅;polycrystalline silicon

性质：灰色金属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。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。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得。

多晶硅是单质硅的一种形态。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。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。

一、国际多晶硅产业概况

当前，晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在90％以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中，形成技术封锁、市场垄断的状况。

多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55％左右，太阳能级多晶硅占45％，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。