中国粉体网讯 流化床颗粒硅工艺一直被认为能够颠覆当今多晶硅主流工艺——改良西门子法，世人大多只看到了颗粒硅如今的光芒，但对于其坎坷的发展历史，却知之甚少。今天，中国粉体网小编带你一起开启流化床颗粒硅的自我探索之旅。
图片来源：保利协鑫官网
一、流化床颗粒硅的早期探索
早在1952年，美国联碳公司开发出将硅烷分解沉积在固定床上硅颗粒表面的技术，这也是流化床技术最早的雏形。1961年，杜邦公司申请了使用三氯氢硅为原料在流化床内生产颗粒硅的专利，甚至略早于西门子法的提出。德州仪器公司在60年代也尝试过类似路线，申请专利并建设了供内部用料的生产厂，后因产品含碳量高关闭。
其它很多公司在不同阶段尝试过不同的化学反应路线和流化床设计。德国瓦克公司在2008年设计建设了年产650吨的流化床颗粒硅生产线，采用三氯硅烷作原料气，但后来并无扩大产能。为了生产颗粒硅，瓦克公司甚至绕圈子申请了一种把融熔后的硅液溅入特定溶液中冷却，获得颗粒硅的专利。
二、国外技术最终流向国内
在2013年以前，全球仅有MEMC和REC两家公司有商业化生产颗粒硅的能力。MEMC是全球著名的半导体材料公司，当时公司的硅片市占率一直在20%左右，位于全球第二位，粒状多晶硅基本上自产自销，MEMC颗粒硅能达到电子级标准，并用于半导体用单晶生产中。而REC是一家生产多晶硅圆片、光伏与太阳能应用所用的硅材料、以及太阳能电池和模组的公司，从2006年开始建设流化床颗粒硅生产线。
受2011-2012年国际光伏贸易摩擦及补贴政策大幅降低的影响，国际光伏市场需求增速大幅下滑，国内外光伏企业均受到较大影响。MEMC和REC公司同样也都遭受重创，经营状况不佳，其所拥有的颗粒硅技术分别被保利协鑫和陕西有色天宏硅业通过收购和合作的方式拿到。
原本，REC公司在美国Moses Lake的太阳能颗粒硅工厂产能已达到年产万吨以上，但因各种原因，目前已停业两年。REC公司财务报告显示其中国榆林的合资工厂有1.9万吨颗粒硅产能，但2020年上半年只产出了2681吨颗粒硅。
除REC及其合资企业中瑞硅业有商业颗粒硅供应外，国内甚至全球，只有保利协鑫属下的中能硅业，实现了流化床太阳能颗粒硅工艺的商业化生产，并可用于直拉单晶。
三、颗粒硅王者——保利协鑫
保利协鑫旗下的中能硅业，可以说是国内西门子法多晶硅当之无愧的行业先行者，但在当年西门子法如日中天时，保利协鑫就开始了流化床颗粒硅的探索。
独立探索多年，发展道路艰难
从多年的年报发布中，我们可以看到保利协鑫发展颗粒硅有多不易：
2012年，江苏中能硅烷气首期装置调试成功，顺利产出合格的高纯度硅烷气。
2013年，利用硅烷法顺利产出高品质颗粒硅产品，并达到世界同类生产装置先进水平。
2014年，9月起，电子流化床反应器多晶硅生产设施一期试营运，产能总量为25,000公吨，达到符合设计规格的营运水平。
2015年，硅烷流化床技术进展顺利，初步具备规模化生产条件。
2016年，硅烷法流化床颗粒硅的设施和工艺优化等科研项目取得了令人瞩目的成绩，各项研发成果均处在行业的最前沿。
从2012年到2016年的年报可以看出，4年多的时间，保利协鑫流化床颗粒硅工艺虽有进展，但一直没有实现连续稳定生产。
机遇与挑战并存，保利协鑫静待转机
在保利协鑫自身颗粒硅研究创新进展受阻的时候，SunEdison碰巧在美国申请破产保护。保利协鑫2016年8月26日公告，通过美国破产法院从SunEdison手里收购MEMC硅烷流化床技术、CCZ连续直拉单晶技术和资产。后来，保利协鑫借鉴相关的技术经验，流化床颗粒硅商业化进展明显提速。
根据2019年年报中的大事记要可知，2019年5月7日，江苏中能硅业科技发展有限公司「硅烷流化床颗粒硅关键设备与高效沉积工艺开发及产业化」项目获2018年度江苏省科学技术二等奖，省级科技类最高奖。保利协鑫在业绩回顾中提到，保利协鑫具有自主知识产权的颗粒硅技术在2019年实现连续的稳产和量产，品质获得了客户的认可，完全具备了规范化生产的条件。
在收购MEMC硅烷流化床技术、CCZ连续直拉单晶技术和资产后，又经过两三年励精图治的大规模商业化运行探索，保利协鑫的颗粒硅技术迎来了几楼曙光，但是依然遭遇了市场的深度怀疑。
2020年9月8日，保利协鑫宣布首期5.4万吨颗粒硅扩产项目开工，虽有徐州市党政要员站台剪彩，但是市场的质疑声不断。有人说颗粒硅品质差，只相当于棒状硅珊瑚料。再加上当时的保利协鑫因太阳能发电站的投资，过高的负债和严重的补贴拖欠使其陷入危机。2021年4月保利协鑫发布公告，公司股票停牌，并延期发布2020年度业绩。
攻克多重难关，保利协鑫屡签大单
虽然遭遇接连的危机，保利协鑫并未倒下。保利协鑫因战略和业务失误，硅料上被业界对手追赶，有些甚至暂时超越，但它能在自己的新疆西门子多晶硅资产的产能、成本、品质等方面仍然位居行业前列的前提下，毅然决定未来专注发展硅烷流化床颗粒硅，这已然令人佩服，而时代必然不会淘汰站在行业前沿进行产业革命的勇士！
2021年5月，中国质量认证中心根据相关核查程序为颗粒硅颁发了首张碳足迹认证书。这是5月17日生态环境部发文以来，颗粒硅获取的国内首张碳足迹身份证和权威认定书，是GCL硅烷硫化床法颗粒硅在碳排放大数据方面取得绝对优势的重要背书。
图片来源：保利协鑫官网
保利协鑫在2021年半年报中表示，深耕十年的硅烷硫化床法颗粒硅技术在年初正式实现万吨级产能的稳定生产和运营，同时，公司已分别在江苏徐州、四川乐山和内蒙古包头战略布局，形成了三足鼎立式的多个十万吨级产能基地。
图片来源：保利协鑫官网
保利协鑫精准把握行业供给趋势，回归初心，将战略重点重新聚焦于公司擅长的硅料领域，终于迎来了多个订购长单。
2月2日，保利协鑫向隆基股份及其7家附属公司销售合共不少于9.14万吨多晶硅，为满足买方对颗粒硅的期待，多晶硅供应量之中将包括颗粒硅产品。
2月2日，天津环睿与保利协鑫签订多晶硅采购协议，在2022年1月至2026年12月期间向保利协鑫采购包括颗粒硅在内的多晶硅料合计共35万吨。
5月27日，晶澳科技与保利协鑫签订多晶硅采购协议，晶澳科技下属全资子公司东海晶澳将于2021年7月1日至2026年6月30日期间向江苏中能采购颗粒硅，预计总采购量约14.58万吨。
9月23日，双良节能全资子公司双良硅材料（包头）有限公司与江苏中能签订《硅料战略合作协议书》，双方约定2021年9月-2026年12月期间，双良节能将向江苏中能采购原材料多晶硅料(包括块状硅和颗粒硅)5.275万吨。
11月18日，上机数控全资子公司弘元新材与江苏中能签订了《多晶硅购销合作长单框架协议》，预计2022年1月至2026年12月采购数量为9.75万吨。
图片来源：保利协鑫官网
开放研发制造基地，彰显实力与底气
11月23日-24日，保利协鑫入局FBR颗粒硅10多年以来的首场最高规格、最大规模、最广范围、最具专业性的零距离考察调研，也是新落成的FBR颗粒硅生产运营现场、中央控制中心首次揭开神秘面纱。数十家券商、基金及银行等机构的80余名代表分批次来到了该基地，调研FBR颗粒硅。
图片来源：保利协鑫官网
在中央控制中心，调研人员可以云上感受科技赋能下由机器人巡检的FBR颗粒硅生产设备。工作人员介绍说，未来乐山、包头等项目也将通过徐州基地中央控制中心进行远程数字智控。据了解，在保利协鑫5GW颗粒硅技术应用示范项目现场，调研人员还在现场见证了FBR颗粒硅投料应用的全过程。
东方财富研究所负责人周旭辉说，FBR颗粒硅科技属性很强，创新成果显著。传统工艺生产棒状硅有很多尾气回收管道，而FBR颗粒硅主要是硅烷生成装置和流化床，生产流程短，占地面积小，投资成本低。
多位银行机构负责人则表示，随着“双碳”目标向纵深推进，新批项目“双控”准入门槛将越来越高，生产能耗更低、碳排放更少的FBR颗粒硅必将成为推动光伏行业进入蝶变期的最优选择，助力光伏行业供给端深度脱碳，实现光伏原材料“低耗能、高效能”的行业嬗变。
图片来源：保利协鑫官网
结语
在“碳达峰、碳中和”的大背景下，符合能耗“双控”趋势的颗粒硅产品将更具有市场主动权，颗粒硅的问世实现了光伏产业原材料生产端“低耗能、高效能”的行业转变。保利协鑫颗粒硅作为下一代硅基新材料，将以其低本高效与优异碳足迹的多重优势，对未来光伏行业发展和清洁能源革命产生深远影响。
参考资料：保利协鑫2012年-2020年年报、保利协鑫官网、雪球网
（中国粉体网编辑整理/初心）
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