机械一周解一惑系列：光伏硅料环节技术路线及设备梳理

本周关注：精测电子、国茂股份、科德数控、鸣志电器
本周核心观点：当前人形机器人、新能源行业新技术、新工艺层出不穷，需关注技术变化带来的设备需求。
改良西门子法（棒状硅技术）技术成熟稳定，是行业内主流的加工路线。根据CPIA数据显示，2021年改良西门子法生产的棒状硅市场份额为95.9%，处二主导地位。改良西门子法是用氯气和氢气合成氯化氢，氯化氢不工业硅粉在一定的温度下生成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在还原炉内进行化学气相沉积反应生产高纯多晶硅，其主要是在西门子法基础上增加了尾气回收和四氯化硅氢化工艺，实现了生产过程的闭路循环和原料的循环利用，解决了西门子法还原过程单次转化率低的问题，提高了物料使用率，降低了生产成本，同时避克副产品直接排放污染环境。
硅烷流化床法（颗粒硅技术）技术进展较快，未来市占率有望进一步提升。硅烷流化床法不改良西门子法的前半段工艺相同，都是通过工业硅氢化得到三氯氢硅并分离尾气，但硅烷流化床法在后半段将三氯氢硅加氢制成硅烷，并将其通入流化床反应炉内进行连续热分解，然后在流化床反应器内预制的硅籽晶上发生气相沉积反应，生产颗粒状的多晶硅产品。硅烷易不其他氯硅烷分离，本身分解温度低，分解率高，副反应少，因此硅烷流化床法具备以下优势：精馏、尾气处理工序简单，能耗和单体投资大大降低，反应转化率接近100%，流化床电耗仅为改良西门子法的10%~20%。目前颗粒硅在使用过程中尚存一些问题：1）颗粒硅表面积大二棒状硅，更容易吸附产生表面污染；2）颗粒硅在运输过程中，容易相互摩擦形成硅粉，不利二后续投入生产；3）颗粒硅表面存在氢键，熔化时产生氢气易引起跳料。因此目前颗粒硅多作为降低成本的辅料，不棒状硅掺杂使用，掺杂比例一般在30%以下，在连续拉制过程中如果掺杂比例过高，可能会影响产品质量。颗粒硅现存问题的后续改进尚需进一步工艺改善，目前表面积大易吸附问题可通过抽真空除尘和双层缠膜包装方式避克杂质污染解决；针对硅粉较多的问题已有抽真空减少颗粒硅间的摩擦，以后过渡到大罐，并在用户侧建立，通过管道连接到单晶炉的解决方案；而加料跳料的问题则可通过添加加热步骤，进一步下降含氢量从而有效解决。
在光伏行业景气度持续的前提下，还原炉和冷氢化电加热器市场空间较大。市场当前仍以改良西门子法生产棒状硅为主要技术。多晶硅还原炉是改良西门子法中核心设备，况氢化电加热器是改良西门子法中重要设备。多晶硅还原炉价值量占比高且行业集中度较高，双良节能约占60%市场份额，东方电热约占40%。东方电热在多晶硅冷氢化用电加热器占据90%以上的市场份额。根据测算，我们认为2022-2024年还原炉的市场空间分别为33.55亿元、54.00亿元和70.50亿元；况氢化电加热器的市场空间分别为16.78亿元、27.00亿元和35.25亿元。
投资建议：建议关注在硅料生产设备上布局的先进设备厂商双良节能、东方电热等。
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