光伏和半导体的产业链都源于硅。硅构成地壳总质量的26.4%，广泛存在于岩石、沙砾、尘土中，相当常见。硅通常以硅酸盐或二氧化硅的形式存在，储量丰富，价格低廉。经过处理，硅石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼成工业硅。

我国工业硅生产相对分散，前10家工业硅企业产量占到全国产量的34%左右。从工业硅开始，光伏与半导体的产业慢慢产生了分歧。

多晶硅以工业硅为原料，光伏和半导体产业所用的多晶硅纯度不同，通常将多晶硅分为电子级与太阳能级。用于制备半导体单晶硅的电子级多晶硅，与制备光伏硅片的太阳能级多晶硅的区别，主要就在于对纯度的控制。

太阳能能多晶硅纯度要求为99.9999%，小数点后6个9，而电子级多晶硅纯度要求至少小数点后9个9（9N）。在整个工艺流程里，电子级比太阳能级在原料纯度，管道清洗，提纯塔，厂房洁净度等要求都要高得多。

从技术路线来看，电子级多晶硅大多数企业选用改良西门子法和硅烷CVD法，这两种方法相对成熟完善。以改良西门子法为例：该方法主要是借助HCI与硅粉进行结合，形成SiHCl3，然后再将SiHCl3进行提纯，获得高纯度的电子级多晶硅。

该方法的主要优势在于成本低、效率高，提纯效果相对较好，而且对环境的污染相对较低。不过，其劣势同样明显，那就是改良西门子法所生产的电子级多晶硅，在产品质量上一直不尽如人意。在生产时，通常要借助较大的还原炉，会带来极高的工艺控制要求。

对于太阳能级多晶硅，TCS西门子法和硅烷流化床法是最主流的技术。太阳能多晶硅的改良西门子法的生产流程为：将硅粉和HCl两种物质投入到还原炉中，在一定条件下进行反应，生成产物三氯氢硅(SiHCl3)。接着通过蒸馏的方式对SiHCl3进行提纯。最后对SiHCl3进行还原，采用气相沉积的方法，在密封环境中进行反应，得到高纯度的多晶硅。

改良西门子法同电子级多晶硅的制备类似，优点是安全风险适中，纯度可以达到11N，工艺和设备成熟度高，还原炉易操作，目前成本依然是最低的。缺点是系统较复杂，沉积电耗和综合电耗较高。未来高效率单晶硅电池(比如现在正在进行量产试验的N型电池)，将要求多晶硅纯度达到电子级。

未来5至10年内，改良西门子法和硅烷流化床法两种工艺将并存。改良西门子法占主导地位，流化床法的市占率提升需要伴随设备的成熟与技术的支持，在光伏产业环节里处在发展的初级阶段。硅烷流化床法比较适合高电价地区，而改良西门子法在低电价区域或煤电硅联营项目更有竞争力。

从半导体的发展脉络来看，光伏势必追求更高效率、更高精度的生产。因此，光伏硅片现在的发展趋势就是向半导体的大尺寸、高纯度、高工艺水平看齐。硅基材料技术上的统一性会随着行业的演变慢慢体现出来。

中国电子级多晶硅主要产能在国家电投集团黄河水电和鑫华半导体，通威股份有1000吨的电子级多晶硅产能在建，总共在1万吨左右。多晶硅环节主要依赖进口。半导体硅片市场同样是海外企业的高度垄断，信越化学、SUMCO、Siltronic、环球晶圆和SK Siltron等龙头公司占据97%市场份额。

半导体产业链原材料的国产替代处于起步阶段，国内硅片制造主要企业立昂微、沪硅、中环，刚刚实现12英寸大尺寸硅片的国产替代，还需要时间进行量产的验证。国内12英寸大尺寸半导体硅片的国产化率较低，主要依赖进口。

中国太阳能级多晶硅则不在同一个数量级，光是2021上半年就有23.8万吨的太阳能级多晶硅出货。多晶硅产业龙头企业仍在持续扩张产能，光伏产业各环节已开启强强联合、合作共赢的模式。目前中国大陆生产的多晶硅、硅片、电池片、组件在全球的占比分别为76%、96.2%、82.5%和76.1%，光伏产业链领跑世界。

当下，光伏产业链各环节也在进行半导体领域的横向拓展尝试，以光伏业务为基本盘，将自身的竞争优势扩散到半导体这个正待崛起的赛道。光伏和半导体的路径正在交汇，在技术上半导体的工艺给予光伏以充分支持，满足日益增长的产品质量需求。

从宏观格局上，光伏作为一个竞争格局相对成熟的行业，产业结构、供需关系、发展路线都给予半导体的崛起充足的指导作用。

光伏与半导体源于硅，它们的发展必然不是孤立的。在国产替代的大环境下，光伏与半导体的路线会形成交汇，二者的协同效应一定会在更多的环节释放出来，产生巨大的促进作用。

原标题： 半导体：向光伏产业学习