图表 11：美国太阳能产品市场份额变化
季度报告/光伏产业
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根据现有的数据进行分析，薄膜太阳能电池子市场将会在今后以快于整个光伏产业的速度发展，且应用范围逐步扩大。这个趋势可能将导致对高纯硅材料需求增速的减缓甚至降低，同时也会相应影响提炼、切片、处理企业的市场前景和盈利预期。
2、硅原料及电池生产技术创新：挑战西门子法统治地位
硅料分为冶金级硅(MG-Si 或MGS)、太阳能级硅(SG-Si 或SGS)、电子级硅(EG-Si 或EGS)，高纯硅料的纯度从3N（纯度为99.9%的MGS）到12N（纯度为99.9999999999%的EGS）不等，根据其下游对纯度要求的不同，可满足的市场需求也各异：3N 以下的冶金级硅料主要用于硅铝合金等领域，来自有机硅市场的需求也迅速发展；太阳能产业所需的多晶硅6N-12N 均可，性价比是其考虑的重要因素，而11-12N 级别的EGS 主要用于集成电路行业。因此6N-12N 的多晶硅生产商都是太阳能用多晶硅市场中的竞争者。
直到目前为止，生产太阳能用多晶硅原料80%以上来自于改良西门子工艺流程，但下游生产工艺的改进以及新市场进入者带来的冶金法（又称物理法）多晶硅生产工艺都将对投资西门子法的多晶硅生产企业发出有力挑战。
改良西门子法是目前国际上发展时间最久，最为成熟的多晶硅生产方法，如果完全掌握核心技术，保持稳定生产，实现完全闭路循环，是环保并且高效的，能够生产出适合半导体工业需求的高达99.9999999999%（12N）的多晶硅，满足太阳能产业的需求更是绰绰有余。其生产流程如
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下：
季度报告/光伏产业 （1）把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应，在一个流化床反应器中生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)，该反应属于放热反应，反应温度为300 度。同时形成气态混合物（Н2、НCl、SiНСl3、SiCl4、Si）。
其主要化学反应为：Si+3HCl→SiHCl3+H2↑
（2）第二步中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解、过滤硅粉，冷凝SiНСl3、SiCl4，而气态Н2、НСl 返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiНСl3， SiCl4，净化三氯氢硅（多级精馏）。
（3）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiНСl3 在气氛中还原沉积而生成多晶硅。
其主要化学反应为：SiHCl3+H2→Si+2HCl。
多晶硅的反应容器为密封的，大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同Н2、НС1、SiНСl3、SiCl4从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该工艺的竞争力。国外运用西门子法生产多晶硅的巨头企业，如国际7大主要多晶硅供应商Hemlock，MEMC，Wacker，REC，SGS，Tokuyama，Mitsubishi，其单位成本在30美元/kg左右，国内投产的多晶硅项目由于技术尚不成熟，单位成本在60-80美元/kg区间。
除西门子法外，有两种新工艺有潜力降低多晶硅的生产成本正在快速发展，一种是化学法新工艺流化床法（Fluid Bed Reactor），一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器；另一种则是物理法新工艺冶金法，在生产过程中硅不发生从单质到化合物再到单质的转变，总体技术路线和传统冶金工艺类似，分为火法和湿法。这两种方法目前都能生产出6N 甚至7N 级别的多晶硅，且都有已经商业化的成功生产线。
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季度报告/光伏产业 图表 12：西门子法、流化床法和冶金法多晶硅生产成本及能耗对比
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流化床法的多晶硅生产成本比西门子法低约30%，约20 美元/kg 左右，能耗低且所需初始建设投资小。目前，已有一些国际多晶硅巨头开始采用该方法生产颗粒状多晶硅，其中主要有：挪威可再生能源公司（REC）、德国瓦克公司（Wacker）、美国Hemlock 和M E M C 公司等。
R E C 公司利用硅烷气为原料，采用流化床反应炉闭环工艺分解出颗粒状多晶硅，且基本上不产生副产品和废弃物。这一特有专利技术使得R E C 在全球太阳能行业中处于独一无二的地位。REC 还积极致力于新型流化床反应器技术（FBR）的开发，该技术使多晶硅在流化床反应器中沉积，而不是在传统的热解沉积炉或西门子反应器中沉积，因而可极大地降低建厂投资和生产能耗。在过去几年中，REC进行了该技术的试产。2006 年新建利用该技术生产太阳能级多晶硅的工厂，2008年达产，使其多晶硅总产能达到7000t。此外，REC 正积极开发流化床多晶硅沉积技术（Fluidized bed polysilicon deposition）和改良的西门子- 反应器技术（ModifiedSiemens-reactor technology）。
Wacker 公司开发了一套全新的粒状多晶硅流体化反应器技术生产工艺,该工艺基于流化床技术（以三氯硅烷为给料），已在两台实验反应堆中进行了工业化规模生产试验，Wacker 公司最近投资了约2 亿欧元，在德
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季度报告/光伏产业 国博格豪森建立新的超纯太阳能多晶硅工厂，年生产能力为2500t，加上其它扩建措施，新工厂的投产使Wacker公司在2008 年达到13500t 的年生产能力。
另外，美国Hemlock 公司将开设实验性颗粒硅生产线来降低硅的成本，Hemlock 公司计划在2010 年将产能提高至19 000t。
冶金法制备多晶硅经过近几年国内外的研发和论证，结合了传统的冶金工艺和创新的除杂工艺，其多晶硅生产成本有望将低于10 美元/kg，其能耗和初始建设投资甚至比流化床工艺更小。国际业界通常把物理法称为冶金法(MetallurgicalMethod)，把物理法提纯的硅称为UMG-Si（Upgraded Metallurgical Grade Silicon）。
就项目总投资而言，西门子法多晶硅生产装置如果从三氯氢硅进料开始直至多晶硅产出，1000 吨产能大约需要投资12 亿到15 亿元人民币，而UMG-Si 制备由于采取的工艺路径和原材料冶金硅品质的区别，其初始投资以年产1000 吨计算，大约仅在2—4 亿元人民币。采用冶金法的代表性公司主要有已经量产的挪威Elkem、美国道康宁（DC Chemical）旗下的Hemlock、Wacker 试验线、Bayer AG 等。实际上，早在2006 年，道康宁便通过物理法生产出高纯度的1101 多晶硅（4 个数字意味着金属硅中四种关键杂质的含量小于1ppm，即达到约5N-6N 及多晶硅的水平）。
2006 年，Timminco，一家加拿大上市有色金属公司，旗下的BSI 公司月产量30吨冶金法多晶硅中试工厂正式投产，目前产能已扩展至3600 吨/年，计划扩产至14400 吨/年。而冶金法多晶硅电池生产方面，全球太阳能电池龙头Q-cell 与Timminco 签订了5 年4000 吨的供货协议，用于同化学法硅料参杂使用；苏州阿斯特太阳能（CSI，华裔科学家创办的美国上市光伏企业），也与其签订1500—5000吨5 年供货协议，用于CSI 的E-module 生产(100%采用UMG-Si)，平均转换效率约在13.3%，售价比较相同转换效率的化学法低约15%，但衰减指标不详。订单情况理想，08 年约35MW 产量签约德国Solar Solarstrom and Iliotec 公司，此外，还与美国Conergy 签订9MW 的09 年订单，韩国也取得了少量意向性订单。挪威ELKEM 是世界最大的硅金属供应商，市场份额占全球的15%以上，其冶金法多晶硅采用的是湿法工艺路线，其中试产品取得了不错的转换率和稳定性，参杂25%-100%的UMG-Si 转换效率在15%-16.5%之间，工艺改进仍在继续。
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季度报告/光伏产业 国内物理法提纯硅起步与大规模的西门子法多晶硅投资几乎是同步，同是受到多晶硅暴利的驱动，同时，我国冶金工业发展时间长，金属硅产量达，生产力市长，成熟的冶金硅生产对物理法提纯硅提供了支撑，而且其相对化学法的巨额投资较小的投资规模，及其可能的高投资收益，也吸引了多家公司的进入。目前可以生产出能够制造太阳能电池的冶金法多晶硅的国内企业至少已经有上海普罗、宁夏银星、南安三晶、厦门佳科等四家。如果把那些将其物理法产品与西门子法多晶硅混合，再铸锭或提拉为单晶后才能生产太阳能电池的厂家算进来，数量则还要多得多。
下游的电池生产厂家为了尽早实现太阳能电池的大规模应用，也致力于研发使用略低纯度的多晶硅生产太阳能电池。国际太阳能电池巨头Q-CELL，尚德电力（Suntech Power）都在投入力量研究使用冶金法多晶硅生产电池，而除了苏州阿斯特CSI 的E-module 之外，常州天合Trina Solar（美国上市企业）也在近日宣布试产出冶金法多晶硅电池。同时，介于多晶硅和电池企业之间的切片加工环节也在不断进步，成品硅片厚度不断下降，加工过程中硅材料的回收利用也不断加强，精益生产水平不断提高，这些都降低了单位电池生产对晶体硅材料的需求。Q-CELL 电池产品中硅材料的厚度正在不断降低，2007 年厚度较2003 年水平下降了50%。
图表 13：Q-CELL 电池硅材料厚度，单位：微米（μm）
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综上所述，产业链上下游降低发电成本的共同努力将会改变多晶硅需求格局，薄膜技术的发展很可能将减缓对高纯硅材料需求的增速，而新电池技术则只需要低成本的冶金法多晶硅即可，而未来可能更加倾向于低能耗低污染的多晶硅新技术。
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