保利協鑫的明天,顆粒矽種子已發芽|多晶矽|光伏電池|西門子|保利...

2020-12-01 騰訊網

不遠的將來,不用連續直拉工藝、拒絕或無法獲得顆粒矽的下遊廠家,會輸在起跑線上。

文 | 布衣老騎士

01 太陽能電池矽片生產

(圖片來源:某A上市公司年報圖片)

太陽能級多晶矽材料產業,是光伏產業的上遊 ——光伏發電靠光伏電池板,光伏電池板的主體是光伏電池片。光伏電池片可以用多晶矽材料(矽料,本文主要討論的物料),經直拉單晶爐拉制過程生成直拉單晶晶棒,或經鑄錠過程生成多晶/單晶鑄錠。

直拉矽棒或鑄錠矽錠,經去皮、切方、切片、選片,製成光伏電池片,依工藝路徑分單晶電池片、多晶電池片/鑄錠單晶電池片,如上圖。

太陽能級多晶矽材料產業,因此是光伏產業的上遊原材料產業。

光伏電池片生產已形成直拉單晶片為主,鑄錠片為輔的格局。經過這些年的慘烈產業競爭,目前太陽能電池片生產以直拉單晶為主,佔大部分市場份額。

鑄錠生產多晶矽片或鑄錠單晶片的鑄錠路線近年走弱,目前市佔率估計已小於30%。

香港上市公司保利協鑫能源(3800.HK),因主要採用鑄錠電池片生產路線,加上激進投資光伏電站遭遇政策性補貼拖欠,而慘遭行業競爭摧殘和股票市場蹂躪。

在行業各公司股票普遍上漲十倍甚至百倍的時候,其市值跌落到最高峰的5%不到,市場甚至有對其無法度過債務危機和經營困難而破產倒閉的擔憂。

筆者也因多年重倉持有該公司股票而遭受滅頂之災,幾乎傾家蕩產。以下各圖,大致說明直拉單晶原理、高溫直拉爐內直拉矽棒生長、現有先進連續投料CCZ直拉單晶爐、還有單晶矽棒產品。

(圖片來源:網絡,亞洲矽業招股說明書)

02 多晶矽料生產

多晶矽料生產一般分兩步,第一步將工業矽(純度98%-99%)與無水氯化氫反應得到三氯氫矽(SiHCl3)和氫氣,經多級餾化提純得到氣體三氯氫矽(SiHCl3)、二氯二氫矽、或矽烷(SiH4)。

第二步是將上述高純氣體還原成高純矽,生產光伏或半導體行業用的矽料。太陽能級矽料純度大致6、7個9,電子級純度要達到11個9。餾化提純的化工廠如下兩圖,高低不等的精餾塔,管道縱橫,像石油煉化廠、肥料廠、化學原料藥廠。

(圖片來源:上左,筆者中能矽業看廠照片;上右,網絡)

03 西門子法工藝,目前的主流工藝——棒狀矽、塊狀矽

還原爐

大部分西門子工藝採用三氯氫矽作原料氣 (英文名Trichlorosilane/TCS 分子式 SiHCl3),用西門子公司發明的鐘罩式還原爐(化學氣相沉積法(CVD)還原爐),爐裡倒插上一根根像很長的大音叉的矽芯,再蓋上大鐘罩。

三氯氫矽通過管道導入還原爐,在高溫高壓的爐內(二十幾個大氣壓,一千多度),矽芯高溫後導電加上催化劑催化,三氯氫矽熱分解產生矽單質,沉積在吸附力很強的矽芯上,慢慢長成矽棒。

爐內還有幾種平行化學反應,生成二氯二氫矽、氯化氫、氫氣等。還原罐裡各種氣體被抽出分離,分別送回化工過程或還原爐循環(改良西門子冷氫化法閉環生產基本無排放,節能降耗環保)。

幾天幾夜後,還原爐裡矽棒都長成了。斷電、斷氣,降溫冷卻8小時,橫梁吊吊起冷卻後的鐘罩,露出裡面柱樣的矽棒,像太上老君仙丹出爐。

新工廠好容易悶出第一罐,披紅掛彩,鑼鼓喧天。然後用機械臂加人力輔助,把矽棒從還原罐裡拆下,橫落在矽料框裡摔成大段。

再用機器或人工,把矽料砸成一定規格大小的塊,得到西門子塊狀矽,賣給下遊拉晶廠拉晶或鑄錠廠鑄錠。

品質和分類

西門子法多晶矽,國家標準按雜質含量分特、一、二、三級。業界也習慣按棒狀矽緻密度不同,習慣性地分為緻密料和疏鬆料,後者又分別叫菜花料、珊瑚料等。

棒狀緻密料最好,品質達到特級標準的,是西門子法產品的上佳。

塊狀矽品質的另一端,如網上找的各種矽料照片,形狀大小不同,還有回爐料、直拉單晶和鑄錠單多晶生產過程切下的邊皮邊角料,五花八門,像採石場堆放的各種石料,沾染了生產、運輸、使用、下腳料廢料回收過程中的各種灰塵、雜質、工業汙染物。

品質好、乾淨、汙染少的邊皮料,可以破碎後循環用於直拉單晶生產,尤其是用於第一爐冷爐時候的人工鋪底投料,這種也叫循環料。

更差的塊狀雜料,髒得甚至需要用水衝洗。儘管水洗會代進水中的氫、氧原子和各種離子,但水洗衝衝,供鑄錠爐生產低檔便宜多晶電池片,總比沾滿灰塵和工業汙染物好。

這種料,與本文涉及的直拉單晶過程無關。產業裡習慣分緻密料和疏鬆料的原因,一是因為棒狀或塊狀矽料的緻密料和疏鬆料外觀好辨認,更因為後者在工業過程中,本來就是用更低檔的西門子還原爐和更少的電耗和功夫生產的,品質標準本來就低些,而且因疏鬆料像火山石或砂巖破碎後那樣表面和稜角粗糙,更容易受到汙染,混入雜質,因此比較自然地更多對應國家BG2017標準中,比較次級的多晶矽料。

但並不排除菜花料也達到國家特一級品品質,而用在直拉單晶生產中,比如中環股份(002129.SH),就使用協鑫中能矽業在徐州生產的單晶級菜花料。

優點:西門子法工藝成熟穩定,過程簡單可控,設備標化,容易複製和擴大。

生產的矽料質量好緻密度高,一直是全球多晶矽料生產的主要方法,市場佔比超過80%。

西門子法也特別適合重工業基礎好、電力人工成本低、融資擴產也比較便利的中國,尤其是在電價便宜的西部。

中能矽業是先驅

保利協鑫能源旗下的徐州中能矽業,在國內最早探索西門子法多晶矽生產,獨霸矽王寶座若干年。

中能矽業近年在新疆新建的西門子多晶矽廠,其單廠產能、產品品質、生產成本等指標,依然位居行業前沿。

多晶矽的後起之秀有大全、通威、特變電工、亞洲矽業、黃河水電,等等。

不少公司沒有歷史高成本研究探索、設備昂貴和東部高電價包袱,在西部輕裝上陣,成本控制良好,又得資本市場支持,規模迅速拓展,產能排名賽暗流湧動,少數已呈後來居上態勢。

間斷生產高能耗

西門子法的缺點也很明顯,一是高能耗。它是個間斷的批生產過程。還原爐內和矽芯要加熱到一千多度高溫以促成化學反應和矽的沉積,爐壁要控溫避免矽沉積到鐘罩上。

生產過程要耗電升溫,矽芯要通電加熱,爐體要冷卻控溫,這些都很耗電。一爐矽棒長成後,斷電斷氣降溫出爐,所有熱量能量又都耗散了。

另外,三氯氫矽分解還原成矽單質,單次化學反應還原比例不高,有好幾個伴隨副反應會生成各種化學氣體。這些氣體需分離乾燥回收循環利用。

一次轉換比例低和氣體回收,也是高耗能原因。西門子法多晶矽每公斤耗電大約60度,先進水平也能低到50度,這樣每噸西門子多晶矽耗電5、6萬度。

比較而言,以高耗能聞名的電解鋁,每噸耗電國家指導標準1.25萬度,電爐煉鋼每噸耗電一兩千度。

需破碎

西門子棒狀矽第二個缺點,是需要破碎才能在後續單晶拉制或多晶鑄造晶體的過程中使用。

破碎過程相當麻煩費事,會混入金屬非金屬、灰塵纖維等雜質,影響晶體質量。

破碎成本每公斤1-3元人民幣,在國外要1美元。國內便宜,是因破碎方式人工原始,帶入雜質的可能性更大。

(圖片來源:左上圖為協鑫新疆多晶矽廠,其它均為網絡圖片)

04 流化床顆粒矽——下一代矽料,顆粒狀多晶矽

流化床

針對西門子法生產間斷、能耗高、矽料需多次破碎、塊狀料不方便自動裝填等缺點,科研和工業部門幾乎在西門子法誕生的60年代,就同時開始了流化床法的探索。

流化床,把細小的矽顆粒種子鋪在有氣孔的床層上,從下面通入氣態矽化合物(矽烷或三氯氫矽)和其它反應氣,氣流把矽種吹到飄浮半漂浮的流化狀態,加熱和受到催化的矽化合物氣體分解或與其它氣體反應,生成的矽單質沉積在浮動的矽種上,慢慢長成較大的矽粒,幾毫米到釐米級別都有,大點的顆粒掉入搜集鬥,再由出料管送出流化床反應器。

這有點像冰雹,在上升的潮熱空氣中翻滾升騰吸收水汽長大,到氣流託不住的時候掉落下來。只是流化床矽顆粒,肯定長不到冰雹那麼大。

連續生產低能耗

流化床顆粒矽工藝優點是耗電量低,可以連續生產。其直接電耗只有西門子法的10%,綜合電耗只有西門子法的1/3(生產矽烷氣,上遊化工過程加長,用電增加些),節電2/3。

顆粒矽不需要破碎可直接使用,能填補矽塊間的空隙提高坩堝裝填量,提高拉晶產出。

顆粒矽大小形狀比較均勻,熔化時對拉晶爐熱場擾動小,是重複直拉單晶理想的復投料。

更進一步,顆粒矽流動性好,可以用機器自動加料或連續加料。

連續加料使拉晶效率提高很多,而且晶體質量和矽片的電學性能更均衡穩定,在業界逐漸掌握連續直拉技術的今天,幾乎是連續直拉唯一好用的矽料(目前顆粒矽供應量很少,有拉晶廠用西門子法充分破碎的小塊瓜子料,作連續投料用料)。

(圖片來源:網絡。左二圖為某美國設備公司提供的流化床爐實物樣板圖)

悠久的探索歷史

流化床顆粒矽的產業探索與西門子法一樣悠久,杜邦公司早在1961年就申請了用三氯氫矽流化床製備高純度電子級多晶矽的專利,但他們把專利擱置不用,直到1981年才開始規劃建廠。

德州儀器公司也在60年代嘗試過類似路線,申請專利並建設了供內部用料的生產廠,後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。德國瓦克公司在西門子法多晶矽上成就突出,也在2008年設計建設了年產650噸的流化床顆粒矽生產線,採用三氯矽烷作原料氣,但後來並無擴大產能。

為了生產顆粒矽,瓦克公司甚至繞圈子申請了一種把融熔後的矽液濺入特定溶液中冷卻,獲得顆粒矽的專利。顆粒矽的好用和稀罕,從此可見一般。

專有技術

流化床顆粒矽工藝大都是獨家技術,專利封鎖嚴密,知識和技能分享有限,設備和產線定製,不像西門子法那樣實現了全產業競爭合作協同進步,實現了產業大規模拓展的規模效應。

REC和中瑞矽業 流化床顆粒矽,部分公司有產線用於小規模電子級多晶矽生產。但太陽能多晶矽方面,降低成本、實現大規模商業化才是關鍵。

目前規模相對較大的太陽能級顆粒矽生產商是挪威REC公司和它在中國的合資企業天瑞矽業(中方陝西天宏)。REC公司在美國Moses Lake的太陽能顆粒矽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1.9萬噸顆粒矽產能,但2020年上半年只產出了2681噸顆粒矽(1季度1618噸,2季度1063噸,REC Silicon 季度報告)。

亞洲矽業和三氯氫矽工藝

顆粒矽另外見諸報導的是亞洲矽業(青海)公司,2018年用三氯氫矽流化床試產出了顆粒矽。

三氯氫矽法還原工序難度有所增加,能耗高,尾氣含氯,處理難度較大。亞洲矽業顆粒矽試產後,未見進一步報導。據稱投資超過60億人民幣,未必能見到商業成果。

最新的亞洲矽業國內上市招股說明書揭示,亞洲矽業稱其顆粒矽是為未來儲備的技術。

這個陳述,我們解讀有三層意思:第一,亞洲矽業嘗試過顆粒矽,正如媒體早在2018年就公開報導過;第二,公司可能都還沒中試,目前並未形成商業供應能力;第三,顆粒矽是未來,而這個未來,協鑫的中能矽業已經掌握在手。

中能矽業,直拉單晶矽用顆粒矽供應商

除REC及其合資企業中瑞矽業有商業顆粒矽供應外,國內甚至全球,只有保利協鑫屬下的中能矽業,實現了流化床太陽能顆粒矽工藝的商業化生產,並可用於直拉單晶。

中能矽業目前在徐州本部多晶矽基地,有6000噸左右的顆粒矽產能,每年實際產出大約在4000噸-5000噸,產品品質穩定,超越西門子棒狀矽一級料接近特級料(參見矽料質量標準比較部分)。

05 協鑫中能矽業的流化床顆粒矽

國內西門子法的鼻祖

協鑫旗下的中能矽業,是國內西門子法多晶矽當之無愧的行業先行者,早在2006年就第一個吃螃蟹,引入西門子多晶矽技術,生產出國內第一批量產多晶矽。

當年市場矽料需求旺盛,中能矽業掌握國內獨家供應,產品緊俏得無法形容。靠並不太大的產能,實現了年報表淨利潤40億人民幣,這還不算在渠道裡靠批條子拿貨經銷商每噸賺幾十萬差價的產業鏈利潤。

儘早籌劃顆粒矽

當年西門子法如日中天,協鑫就開始了流化床顆粒矽的探索,打算革自己的命,這個過程曲折艱難。

早先公司基於自己內部的研究力量,取得了相當的成績,但其矽烷流化床顆粒矽獨立探索的艱難,從公開信息中都能看出來。

初嘗成功

最早關於矽烷流化床顆粒矽工藝的公開信息是2012 年10 月3 日,保利協鑫能源控股有限公司宣布「江蘇中能矽烷氣首期裝置調試成功,順利產出合格的高純度矽烷氣」,矽烷氣生產看來非常順利,而後面流化床顆粒矽的運氣,就不大一樣了。

漸進的進步

關於流化床顆粒矽的文字最早出現在保利協鑫2012年年報:「2013年1月,我們利用矽烷法順利產出高品質顆粒矽產品」。——從產出矽烷氣到試產流化床顆粒矽,只相隔了短短一個多季度。

公司上下顯然非常欣喜, 2013年年初才取得顆粒矽的初步成功,就急急寫進了2012年年報。但這以後,就艱難多了。

2013年年報,關於顆粒矽的文字敘述是:「我們利用矽烷法順利產出高品質顆粒矽產品,並達到世界同類生產裝置先進水平,經過一年多的工業化試驗,2014年,我們會商業化量產矽烷法多晶矽。」

2014年年報說:「2014年我們的矽烷流化床法技術投入試生產」,「自2014年9月起,電子流化床反應器多晶矽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。」這是目前能找到的,協鑫關於流化床顆粒矽規劃產能的最早描述,應該是徐州西門子一、二、三期2.5萬噸產能切改顆粒矽的最早設想。

2015年年報說:「矽烷流化床技術進展順利,初步具備規模化生產條件」。2016年年報說:「矽烷法流化床顆粒矽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」。

6、7年獨立探索

從以上公開資料能看出來,從2012年到2016年年報間的4年多的時間,協鑫流化床顆粒矽工藝總有進展,但也總沒完全搞定。

期間業內傳顆粒矽產線運行不穩,隨時停機,矽粉導致設備損壞等問題。最大的問題還是基本無法實現連續穩定生產,因而也無法拿出品質穩定一致的顆粒矽產品。

流化床顆粒矽自我探索的道路,似乎比共和國第一顆原子彈還艱難。

顆粒矽行家孟山都電材

地球另一邊,MEMC(孟山都電子材料公司)早年接手了Ethyl公司在80年代申請專利並在90年代工業化的矽烷流化床法,將其繼續發揚光大。

MEMC同時進行了半導體矽料和太陽能矽料的商業化探索(MEMC Semi和MEMC Solar)。後來MEMC與SunEdison公司合併,MEMC不復存在。

MEMC和SunEdison,掌握了最好的矽烷流化床技術並實現了電子級和太陽能級顆粒矽的規模化生產。

SunEdison 破產保護

在協鑫自身顆粒矽研究創新進展受阻的時候,SunEdison碰巧在美國申請破產保護。

SunEdison把其半導體顆粒矽業務MEMC Semi賣給了Global Wafer,在韓國和中國臺灣生產半導體矽料。

其太陽能顆粒矽業務,MEMC Solar,則在後來賣給了中能矽業,下面我們依據協鑫的歷史公告考證這段舊事。

保利協鑫收購MEMC顆粒矽資產

保利協鑫2016年8月26日公告,通過美國破產法院從SunEdison手裡收購MEMC矽烷流化床技術、CCZ連續直拉單晶技術和資產,總代價1.5億美金,UBS任財務顧問。

買賣雙方同時議定,如果按MEMC技術建設的矽烷流化床顆粒矽生產線,一年內達不到約定產能,SunEdison退還協鑫3000萬美金。

如果協鑫8個月內搞不定產線建設,SunEdison得到這3000萬美金。另外2000萬美金,為同時收購的CCZ技術做了類似的安排。

上述收購事項,很快於當年10月26日被美國破產法院批准,最終於2017年8月3日完成並公告。

該交易完成日,SunEdison向協鑫退返了2250萬美元流化床和CCZ產能及品質達標保證(見公告)。當日公告未詳細說明退款對應什麼未達標,大意是目標沒完全達成,5000萬達標保證金雙方各拿部分,以後不再扯皮。

據筆者了解,顆粒矽和CCZ的品質達到電子級多晶矽沒太大問題,但流化床顆粒矽產能目標未完全達成,所以協鑫得以扣減SunEdison的賣價,也算中國公司在國際交易中撈回一點的罕見案例。

此交易完成後,保利協鑫收購流化床和CCZ技術的最後代價,財報附註記載的是1.3億美金(見各年財報)。

顆粒矽產業化商業化進展加快

從SunEdison手中收購MEMC的矽烷流化床顆粒矽技術、團隊和少量固定資產後,協鑫借鑑相關技術經驗,流化床顆粒矽商業化進展明顯提速,公開信息中能找到很清晰的軌跡。

基本解決穩產問題

2017年年報,簡單報告了當年下半年完成流化床顆粒矽技術的收購。2018年年報是近年唯一一份沒有討論流化床顆粒矽的。

但在這份年報尚未付印的2019年3月8日,在阿特斯在蘇州召開的多晶矽行業技術會議上,保利協鑫首席技術官和其他高管,就以答問方式透露矽烷流化床史上第一次連續穩定運行5個月,管理層喜悅流於言表。問題是筆者本人現場提出的。

2019年進步巨大

不久前發布的2019年年報,有了很多關於流化床顆粒矽的內容:「2019年5月7日,江蘇中能矽業科技發展有限公司「矽烷流化床顆粒矽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」。

在業務討論中,有單獨一節「矽烷硫化床(FBR)技術商業化」。詳述「運用積累的具有自主智慧財產權的矽料技術,加上2017年收購的美國SunEdison旗下的FBR技術專利團隊和設備,徐州生產基地將按市場需求及生產營運條件擴充生產,並逐步升級為FBR矽料基地」。

「顆粒矽具有多項天然競爭優勢。第一為其高產品應用性,能更佳應付下遊單晶矽生產商對矽料的需要,以及能100%應付RCZ及CCZ物料。第二,顆粒矽每單位的成本指數遠較棒狀矽為低。保利協鑫有信心此新的粒子矽過程(全取決於獨立創新科研)可填補本地缺口,將為光伏發電提供全新的技術提升,亦可為本集團帶來新的利潤增長點」。

「公司目前已形成GCL法高純顆粒矽生產技術路線,具備年產6,000噸顆粒矽的有效產能,並通過下遊單晶客戶顆粒矽替代塊狀矽使用的認可。我們量產顆粒矽的同時,也大力提升顆粒矽產品質量,並取得以下成果:

顆粒矽產品質量大幅提升,其中總金屬含量小於10ppbw,碳含量小於1ppma;

部分顆粒矽產品質量達到光伏特級料、電子級三級水平,充分證明顆粒矽技術能夠生產達到光伏特級料質量的顆粒料。」

若干年探索的艱辛 從2012年開始,協鑫獨立艱難探索流化床顆粒矽工藝,很快初試勝利,後來4年進展遲緩。

年報中也只能用模糊籠統相近的文字,安撫投資者的期盼,卻換來質疑和憤怒,甚至吹牛撒謊的責難。

為了推進顆粒矽的進步,協鑫決意收購海外優質流化床智慧產權,剛巧碰到SunEdison申請破產保護,隨後獲得了SunEdison的相關資產。

又經過兩三年勵精圖治的大規模商業化運行探索,終于于近期迎來幾縷晨光。

2019年年報中關於流化床顆粒矽業務進展的細節,在我們最近的獨立調查中基本全部核實。可悲的是,這也是保利協鑫股價屢創歷史新低的艱難時刻。

06 保利協鑫顆粒矽產品客戶使用實證調查——連續直拉呼喚新材料

徐州5.4萬噸顆粒矽付諸實施 保利協鑫不久前宣布在徐州基地改建擴建5.4萬噸矽烷流化床顆粒矽產能,雖有徐州市黨政要員站臺剪彩,依然遭遇市場深度懷疑和冷處理對待,甚至有人懷疑協鑫鋪攤子唱戲騙政府資金。

看過本文詳述史料和公開信息所展示的協鑫顆粒矽自主研發和技術收購吸收過程歷史後,讀者應該會對協鑫改建擴建顆粒矽的真實性和合理性有所認識。

我們一眾保利協鑫中小投資者,為系統驗證相關資訊,花了很大的功夫。

持續的獨立跟蹤和驗證 早在2018年底或2019年初的多晶矽行業產業新聞中,就有市場上每月大約有500噸顆粒矽供應的報導。

2019年3月8日,保利協鑫高管在多晶矽會議上透露顆粒矽連續5個月穩產的信息。

今年7、8月,我們聯繫的協鑫人士,告知顆粒矽4代線已穩定運行6個月後檢修,同時5代線已穩定運行5個月,向6個月邁進。

不久後協鑫中報業績電話會議,管理層證實4代線、5代線都分別安全穩定運行超過6個月,且後者打破了MEMC韓國團隊(協鑫技術收購中涉及的少許顆粒矽固定資產)6個月的商業規模穩定運行記錄。

用戶調查和產業進展 為了解協鑫顆粒矽在下遊的應用情況,我們調研了中環天津環歐半導體公司、中環內蒙直拉單晶廠、協鑫寧夏中衛直拉單晶廠、隆基雲南保山工廠、徐州中能矽業、徐州某物流公司等若干實體。

涉及高管、技術人員、拉晶工、物流司機不下二十人,得到以下確鑿信息:

(圖片來源:自由投資者、本報告草根調研功臣、民間偵探家、實業家「最美的距離」。右為視頻截屏)

1、中能矽業目前月供顆粒矽500噸左右,按中能矽業顆粒矽901A標準交貨,貨號ZN901A;

2、中環內蒙、協鑫中衛,還有隆基、晶澳,都試用驗證過協鑫的顆粒矽產品,目前不大的產量應該主要供應協鑫內部、中環、少量供應隆基;

3、901A顆粒矽產品按每袋10公斤、每件84袋、每件840公斤規格包裝,每車運輸30多件,20-30多噸不等;

4、包裝上有「顆粒矽,真空*雙除粉,雙層纏膜」等大號字體標籤,付發貨清單;

5、10公斤小袋分裝,是為下遊工人搬運倒料方便,抽真空除塵和雙層纏膜包裝是為避免雜質汙染,減少顆粒矽運輸過程中相互摩擦產生矽粉;

6、拉晶工反應見過或使用過顆粒矽,有人說都是矽料,給什麼用什麼,有人說與矽塊混合著用。還有工人反應顆粒矽使用中一些操作問題,比如矽粉,比如附著氫,但說可以克服和解決;

7、我們在調研過程中同時獲悉,業界已經全面掌握連續直拉單晶技術,每臺拉晶爐可以連續拉制10根單晶矽棒;

8、我們也了解到協鑫寧夏中衛拉制半導體單晶矽棒,可能也是使用的顆粒矽連續投料。

(圖片來源:協鑫顆粒矽推廣資料)

顆粒矽是連續直拉單晶的優選料 在拉晶工藝越來越向自動化連續直拉的產業演變中,顆粒矽是未來自動連續投料的理想矽料。

其均勻渾圓滑溜的外形,使自動連續投料特別順滑,不傷害石英加料口,不會像塊料那樣卡在投料口下部,不會像大塊料那樣砸進融熔矽液,影響拉晶。

07 顆粒矽好不好,誰的好?

REC合資、協鑫顆粒矽產品標準對比 目前能找到產品資料、公開供應的太陽能顆粒矽只有REC合資企業中瑞矽業和協鑫中能矽業生產的兩種。筆者找到了它們的產品品質標準,相互對比並與國家標準對比如下:

(資料來源:陝西中瑞矽業資料、協鑫中能901A供貨標準、國家標準、協鑫推廣材料、筆者計算)

接近一個數量級的品質差異 上表可見,2017年制定的顆粒矽特級料國家標準,其實比棒狀矽特級料國家標準要高,這是顆粒矽未來的品質空間。

業內人士說,目前光伏不需要這麼好的料,所以也不用出這麼高級的貨。以目前市場供貨產品來比較,協鑫ZN901A顆粒矽的受主、施主、金屬雜質標準嚴於國家標準西門子多晶矽一級料,略低於西門子特級料,也低於顆粒矽特級料國家標準。

對比天瑞矽材料的68003產品,因金屬含量天瑞採用ppba(十億原子中雜質原子數)量度,協鑫採用ppbw(十億分之一質量)量度,需轉換單位。

銅鐵等金屬雜質原子量大約是矽的兩倍,所以天瑞矽業的金屬雜質標準乘以2,才能與協鑫901A標準對比。

按逐個指標,協鑫901A受主雜質標準比天瑞矽業68003嚴格10倍,施主雜質標準嚴格4倍,金屬雜質只有天瑞矽業68003的六分之一不到,碳含量標準近似。

協鑫產品標明了顆粒矽吸附氫的含量每公斤不超過30毫克,中瑞矽業產品沒這項。中瑞矽業產品直徑多在4毫米以下,中能901A顆粒矽直徑多在1-1.5釐米範圍。後者顆粒大小也更好,下遊更好用。

協鑫901A顆粒矽堪比特級料 大體而言,協鑫901A產品雜質標準介於棒狀矽一級料和特級料之間,比REC合資企業中瑞矽業68003要嚴格6-10倍,高一數量級,後者大體相當於棒狀矽三級料!

這或許能解釋市場上廣泛傳播的「顆粒矽品質低,比不上棒狀矽,只能用於鑄錠爐」的說法,可能人們還沒來得及見證可用於直拉單晶的高品質顆粒矽。

我們的調研和對比結論是,協鑫的顆粒矽交貨標準接近棒狀矽特級料,比可比廠家的顆粒矽雜質含量低差不多一個數量級(受主、施主、金屬雜質是矽料的關鍵品質指標)。

據我們多方了解,顆粒矽碳、氫含量會給拉晶帶來些操作上的麻煩,但可通過上下遊合作調整投料和拉晶工藝解決。

據稱,協鑫目前已基本解決供貨顆粒矽的含碳問題、矽粉問題,氫含量也已經降低到20毫克以下,年底還會進一步降低。

有道是:此顆粒矽非彼顆粒矽,都長黑乎乎,彼顆粒矽似炭黑,此顆粒矽像珍珠。

更有道是:顆粒矽好不好,看你碰上啥!

太陽能直拉單晶用顆粒矽全球唯一提供商

鑑於以上歷史考證和對比分析,我們不難得出一個很重要的結論,保利協鑫旗下的中能矽業,是目前世界上提供太陽能直拉單晶品質顆粒矽的唯一廠家(若干國外公司有小規模高品質顆粒矽,但都集中用於了半導體生產)。

08 顆粒矽 = 珊瑚料?!

對質疑的辨證

有人在公開場合批顆粒矽疏鬆,類似棒狀矽珊瑚料(見某A公司的投資者問答記錄)。

據我們所知,珊瑚料因為是塊狀疏鬆料,所以在破碎過程中容易沾染雜質灰塵,而且珊瑚料塊狀矽在坩堝填料的時候,佔位與緻密料一樣多,但加熱熔化後矽液少,影響拉晶產出效率。

因同樣要加熱拉晶爐熔化一坩堝矽料,耗能又差不多。矽液少拉晶少,耗能和雜質偏高,珊瑚料自然是低一檔的塊狀料。

但顆粒矽包裝運輸與使用過程中沾染雜質的機會很少,它雖然也不夠緻密,但因顆粒小能填縫,單獨裝填坩堝比緻密料還多裝4%(REC)- 10%(協鑫),混合裝填能多裝30%(REC),所以完全沒有珊瑚料的那些所謂問題。

難怪有人說,把顆粒矽比作珊瑚料的,完全是外行!

09 協鑫的路是探索的路

產業探索有過成功 回顧十幾年的矽業發展,2006年協鑫開全國之先引進消化西門子還原法,在國內第一個吃螃蟹產出太陽能商業多晶矽。

後來又改良西門子法發展冷氫化,節能環保也開行業之先。搞定矽料後,協鑫走鑄錠路線,發展了多晶矽太陽能電池片業務,也曾把矽片價格大幅降低,佔到市場份額85%以上,引領太陽能綠電新潮。

在徐州西門子產能因高電價失去競爭優勢後,公司投資建設新疆產能的速度和執行力也可圈可點。

顆粒矽方面,協鑫經過七八年的獨立探索和努力,如今又把太陽能級顆粒矽大規模商業化,做到曙光初現,產品品質優良。

總體而言,協鑫一直在走產業探索的道路,很多工作是開創性的。近年的部分失誤和挫折,並不掩蓋協鑫在矽料領域的先鋒性和探索性貢獻。

最優原則的違背

這些年協鑫鑄錠路線陷入困難,也舉全力開展了自救。

回頭看,協鑫鑄錠路線陷入被動有兩個原因,一是鑄錠晶體是非完美的,在與直拉單晶晶體接近完美的競爭中始終是次優,當性價比優勢慢慢消失後,次優產品在終端市場陷入被動。

第二個原因,是鑄錠和鑄錠電池片,客觀上使協鑫放棄了自己在矽料上的優勢,而與客戶在電池片領域有了競爭。

換句話說,協鑫有品質最好的矽料不外賣,卻用鑄錠把矽料變成了次優的電池片去賣,這直接導致了後面多年的業務被動。

協鑫另外的被動在其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,若不是這些,太陽能電站業務也應該算是高效和成功的。

轉機已近

嚴肅的調研質證,使我們現在有充分理由相信,雖然這些年協鑫有些戰略和業務失誤,矽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矽資產的產能、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矽烷流化床顆粒矽,這之中,自有公司內部知其然也知其所以然的嚴肅決定,也有基於它7、8年產業技術探索的發展必然。

10 顆粒矽是太陽能矽料製造和下遊使用的革命性產品

顆粒矽的基本優勢 對顆粒矽生產工藝原理、流化床生產過程、各種專業資料包括外文資料的全面研究、對行業下遊客戶使用的跟蹤、對行業內外對顆粒矽公開評價的跟蹤分析和質證,使我們對流化床顆粒矽道路充滿信心。

首先最重要的,流化床顆粒矽可能成為最優矽料產品,而不是次優。

流化床顆粒矽還原過程簡單轉換率高(單一化學反應過程、顆粒矽總體表面積大過西門子棒狀矽法若干倍大幅促進化學還原過程)、生產過程連續、節能降耗明顯、下遊使用便利並可能實現自動化、拉出的矽棒質量和電學性能更均勻穩定,是其成為最優產品的天然優勢。

產品質量上,流化床顆粒矽特級料一級料國家標準均高於西門子棒狀矽特級料和一級料標準,說明棒狀矽並不是流化床顆粒矽的品質天花板,未來顆粒矽有潛力超越。

而流化床顆粒矽品質超越的基礎,也在於其更短更單一的反應過程,加之矽烷流化床工藝僅僅使用矽烷氣和氫氣兩種非常簡單的材料,只有矽、氫元素兩種單質參與矽烷流化床的還原過程。

其次是便利,便利,便利。顆粒矽生產連續,產品形態為珍珠大小的顆粒狀,從流化床出來的過程是連續的,顆粒矽能直接進入自動包裝機,抽真空精密包裝,甚至直接進入真空或惰性氣體保護的大型工業材料罐,罐車直送下遊客戶。

客戶或者把袋裝顆粒矽倒入加料罐,或者直接把上遊過來的工業材料罐,接駁到自己的加料系統上。這是對西門子法上遊間斷生產,出棒、卸棒、破碎、包裝、運輸,到下遊人工卸料、鋪料裝爐的現有工業過程的徹底變革。

再次是顆粒矽支持連續投料連續拉晶的CCZ工藝,能大幅度革命性地提高下遊拉晶工藝的效率、節約坩堝消耗、節約保護氬氣、縮短生產時間間隙,提高直拉單晶品質的均勻性和穩定性。

不遠的將來,不用連續直拉工藝、拒絕或無法獲得顆粒矽的下遊廠家,會輸在起跑線上。

最後才是上下遊生產成本和電能消耗的大幅度的節約。

太陽能產業的材料革命已經到來。協鑫掌握著這次材料和產業革命的先機,站在行業的最前沿,卡在全產業最關鍵最甜蜜的節點,是全球唯一攻克了這個節點所有難關的唯一一家,是目前全球唯一的,全面掌握太陽能直拉單晶級顆粒矽生產技術秘密的商業規模供應商。

矽種已播,期待收穫。

基於以上分析和判斷,我們外行小股東,樂意看到協鑫重新站起來,重拾矽業主業的輝煌,走得更好更遠。協鑫顆粒矽,矽種已播下,期待成長和收穫!

本文初次發表後的最新進展簡述:

1、據悉,下遊客戶顆粒矽使用試驗的反饋報告已經完成並已送達協鑫中能矽業。顆粒矽在拉晶放肩、拉晶產棒和效率、單班和機臺產能、電池片少數載流子壽命等反應拉晶效率和電池片質量的關鍵指標上,全面達到和超越西門子純料;

2、目前業內幾大重要玩家對協鑫流化床顆粒矽均發表了不少公開半公開的評論,依據筆者不完全跟蹤,大致是:通威股份最早說協鑫流化床顆粒矽不值一提,有品質差像珊瑚料、成本不低、生產使用不安全等三大致命問題。

後來改稱流化床顆粒矽品質還不夠好,到上周末公開承認顆粒矽有競爭力,全成本只有30多元人民幣。

中環在答投資者問中,則說顆粒矽中環能用、好用,替代目前原生料的菜花料或珊瑚料用,節約成本,強調顆粒矽他們得到的比別人多,使用時間長,甚至有獨家技術能力消化顆粒矽。

隆基說顆粒矽用於直拉沒問題,在他們的原材料分級中處於一至五級的中間位置,以後有規模供應、成本優勢和使用便利,品質再進一步提高的話,應該會用更多,顆粒矽也能把西門子棒狀矽甩開距離。

3、流化床顆粒矽工藝的顆粒矽特級料與多晶矽電子三級料一起,被工業信息化部寫進了《光伏產業規範管理辦法(徵求意見稿)》的附表,業界和市場對此有正面的解讀;

4、協鑫在中能矽業徐州西門子基地進行顆粒矽改造升級,從現有6000噸產能擴能提升到年底的1萬噸,因為可利用現有1.2萬噸矽烷氣,只需很少投資增加兩臺套流化床,目前設備正陸續到位,11月份安裝調試,計劃12月中下旬點火生產;

5、徐州西門子法將逐步切接轉換為流化床法,明年上半年增加流化床產能到3萬噸,年底增加到5.4萬噸(一說6萬噸),西門子法的化學精餾部分可以全部利用,只需增加一段矽烷氣流程。徐州基地有空間容納最終10萬噸顆粒矽產能,更多的顆粒矽產能只能異地新建;

6、協鑫樂山10萬噸顆粒矽新建項目已於幾天前舉行開工剪彩,計劃2022年建成一期工程。顆粒矽的產能投資大大提前,快於筆者以前的了解和預期;

7、徐州市政法系統已經設立協鑫顆粒矽智慧財產權保護辦公室,協助企業嚴密防控,防止協鑫中能千辛萬苦研發開拓、跨洋收購、中美歐合作研製試產累積的世界級顆粒矽智慧財產權,被不壞好意的人或競爭對手偷竊。

像過去的西門子法和冷氫化法一樣,很快仿製甚至超越,用協鑫經過長達8年5代流化床試製定型以後更便宜的標準設備,大上產能再次打敗探索技術的前沿先鋒;

8、本文發表在3800股價再次探底0.285港幣的周末,國內投資者看過報告後因報告內容太過詳實可靠,很多直接掏錢買了保利協鑫3800股票,抄到本人褲襠(恭喜投資功夫深的兄弟姐妹們,褲襠被你們踢得很痛)。

港股通持有保利協鑫股票的比例也大幅上升,目前已接近20%,股價迅速恢復到0.40左右,並在這幾天開始了火箭發射式上漲,有讀者有超過150%的收益。本人得到股友踴躍打賞的幾千塊錢,足夠幾瓶新產茅臺。

9、本人因投資不慎和風險管理不慎造成的投資損失,目前已小部分挽回。雖然回家的路還很遙遠,但也多少有了些自己買的股票還識得「漲」字的釋懷。

鳴謝

感謝投資界朋友「距離」前線調研,不辭辛苦,千裡問廠,廣泛求證,收穫真實可靠的產業情報。

聲明

本研究報告完全獨立完成,未曾接受任何人任何授意或任何好處。本報告不作任何投資建議。

2020年9月27日,初稿,上海浦東

2020年11月29日,增補修改,上海浦東

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