1, Фотоволтаично крайно търсене: Търсенето на фотоволтаичен инсталиран капацитет е силно, а търсенето на полисилиций е обърнато въз основа на прогнозата за инсталирания капацитет
1.1. Консумация на полисилиций: глобалнотообемът на потреблението нараства стабилно, главно за фотоволтаично производство на електроенергия
Последните десет години, глобалнотополисилицийпотреблението продължава да нараства, а делът на Китай продължава да се увеличава, воден от фотоволтаичната индустрия. От 2012 г. до 2021 г. световното потребление на полисилиций като цяло показва възходяща тенденция, нараствайки от 237 000 тона до около 653 000 тона. През 2018 г. беше въведена новата политика на Китай 531 фотоволтаици, която ясно намали процента на субсидия за фотоволтаично производство на електроенергия. Новоинсталираният фотоволтаичен капацитет спадна с 18% на годишна база и търсенето на полисилиций беше засегнато. От 2019 г. държавата въведе редица политики за насърчаване на мрежовия паритет на фотоволтаиците. С бързото развитие на фотоволтаичната индустрия, търсенето на полисилиций също навлезе в период на бърз растеж. През този период делът на потреблението на полисилиций в Китай в общото световно потребление продължи да нараства от 61,5% през 2012 г. до 93,9% през 2021 г., главно поради бързо развиващата се фотоволтаична индустрия в Китай. От гледна точка на глобалния модел на потребление на различни видове полисилиций през 2021 г., силициевите материали, използвани за фотоволтаични клетки, ще представляват най-малко 94%, от които слънчевият полисилиций и гранулираният силиций представляват съответно 91% и 3%, докато електронен клас полисилиций, който може да се използва за чипове, представлява 94%. Съотношението е 6%, което показва, че настоящото търсене на полисилиций е доминирано от фотоволтаици. Очаква се, че със затоплянето на политиката за двойни въглеродни емисии, търсенето на фотоволтаични инсталирани мощности ще стане по-силно, а потреблението и делът на слънчев клас полисилиций ще продължат да се увеличават.
1.2. Силиконова пластина: монокристалната силициева пластина заема основния поток и непрекъснатата технология на Чохралски се развива бързо
Директната връзка надолу по веригата на полисилиция са силициевите пластини и Китай в момента доминира световния пазар на силициеви пластини. От 2012 г. до 2021 г. глобалният и китайският производствен капацитет и производство на силициеви пластини продължиха да се увеличават, а фотоволтаичната индустрия продължи да процъфтява. Силициевите пластини служат като мост, свързващ силициевите материали и батерии, и няма тежест върху производствения капацитет, така че продължава да привлича голям брой компании да навлязат в индустрията. През 2021 г. китайските производители на силициеви пластини се разшириха значителнопроизводствокапацитет до 213,5 GW, което доведе до увеличаване на глобалното производство на силициеви пластини до 215,4 GW. Според съществуващия и новоувеличения производствен капацитет в Китай се очаква годишният темп на растеж да се поддържа 15-25% през следващите няколко години, а производството на вафли в Китай все още ще поддържа абсолютно господстващо положение в света.
Поликристалният силиций може да бъде направен в блокове от поликристален силиций или монокристални силициеви пръчки. Производственият процес на блокове от поликристален силиций включва главно метод на леене и метод на директно топене. В момента вторият тип е основният метод и процентът на загубите се поддържа основно на около 5%. Методът на леене е основно първо да се разтопи силициевият материал в тигела и след това да се отлее в друг предварително загрят тигел за охлаждане. Чрез контролиране на скоростта на охлаждане, поликристалният силициев слитък се отлива чрез технологията на насочено втвърдяване. Процесът на горещо топене при метода на директно топене е същият като този при метода на леене, при който полисиликонът първо се разтопява директно в тигела, но етапът на охлаждане е различен от метода на леене. Въпреки че двата метода са много сходни по природа, методът на директно топене се нуждае само от един тигел, а произведеният полисилициев продукт е с добро качество, което благоприятства растежа на поликристални силициеви блокове с по-добра ориентация и процесът на растеж е лесен за автоматизирайте, което може да направи вътрешната позиция на кристала намаляване на грешката. Понастоящем водещите предприятия в индустрията за материали за слънчева енергия обикновено използват метода на директно топене, за да направят блокове от поликристален силиций, а съдържанието на въглерод и кислород е относително ниско, което се контролира под 10ppma и 16ppma. В бъдеще производството на поликристални силициеви блокове все още ще бъде доминирано от метода на директно топене и степента на загуба ще остане около 5% в рамките на пет години.
Производството на монокристални силициеви пръти се основава главно на метода на Чохралски, допълнен от метода на топене на вертикална суспензионна зона, а продуктите, произведени от двете, имат различни приложения. Методът на Чохралски използва устойчивост на графит за нагряване на поликристален силиций в кварцов тигел с висока чистота в термична система с права тръба, за да го разтопи, след това вмъкнете зародишния кристал в повърхността на стопилката за стопяване и завъртете зародишния кристал, докато обръщате тигел. , зародишният кристал бавно се повдига нагоре и се получава монокристален силиций чрез процесите на засяване, усилване, завъртане на рамото, растеж с равен диаметър и завършване. Методът на топене с вертикална плаваща зона се отнася до фиксиране на колонния поликристален материал с висока чистота в камерата на пещта, бавно преместване на металната намотка по дължината на поликристалната посока и преминаване през колонния поликристален и преминаване на високомощен радиочестотен ток в метала намотка, за да се направи. Част от вътрешността на поликристалната намотка на стълба се топи и след като намотката бъде преместена, стопилката рекристализира, за да образува единичен кристал. Поради различните производствени процеси има разлики в производственото оборудване, производствените разходи и качеството на продукта. Понастоящем продуктите, получени чрез метода на зоново топене, имат висока чистота и могат да се използват за производството на полупроводникови устройства, докато методът на Чохралски може да отговори на условията за производство на монокристален силиций за фотоволтаични клетки и има по-ниска цена, така че е основният метод. През 2021 г. пазарният дял на метода straight pull е около 85%, като се очаква леко да се увеличи през следващите няколко години. Пазарните дялове през 2025 г. и 2030 г. се очаква да бъдат съответно 87% и 90%. По отношение на монокристалния силиций за районно топене, индустриалната концентрация на монокристален силиций за районно топене е сравнително висока в света. придобиване), TOPSIL (Дания). В бъдеще мащабът на производството на разтопен монокристален силиций няма да се увеличи значително. Причината е, че свързаните с Китай технологии са относително изостанали в сравнение с Япония и Германия, особено капацитетът на оборудването за високочестотно нагряване и условията на процеса на кристализация. Технологията на разтопен силициев монокристал в зона с голям диаметър изисква китайските предприятия да продължат да изследват сами.
Методът на Чохралски може да бъде разделен на технология за непрекъснато изтегляне на кристали (CCZ) и технология за повтарящо се изтегляне на кристали (RCZ). Понастоящем основният метод в индустрията е RCZ, който е в преходен етап от RCZ към CCZ. Стъпките на издърпване и подаване на монокристал на RZC са независими една от друга. Преди всяко издърпване монокристалният слитък трябва да се охлади и отстрани в камерата на затвора, докато CCZ може да реализира подаване и топене по време на издърпване. RCZ е сравнително зрял и има малко място за технологични подобрения в бъдеще; докато CCZ има предимствата на намаляване на разходите и подобряване на ефективността и е в етап на бързо развитие. По отношение на разходите, в сравнение с RCZ, който отнема около 8 часа, преди да бъде изтеглена една пръчка, CCZ може значително да подобри ефективността на производството, да намали разходите за тигел и консумацията на енергия чрез елиминиране на тази стъпка. Общата производителност на една пещ е с повече от 20% по-висока от тази на RCZ. Производствените разходи са с повече от 10% по-ниски от RCZ. По отношение на ефективността, CCZ може да завърши изтеглянето на 8-10 монокристални силициеви пръта в рамките на жизнения цикъл на тигела (250 часа), докато RCZ може да завърши само около 4, а производствената ефективност може да бъде увеличена със 100-150% . По отношение на качеството, CCZ има по-равномерно съпротивление, по-ниско съдържание на кислород и по-бавно натрупване на метални примеси, така че е по-подходящ за приготвяне на n-тип монокристални силициеви пластини, които също са в период на бързо развитие. Понастоящем някои китайски компании обявиха, че имат CCZ технология и маршрутът на монокристални силициеви пластини тип гранулиран силиций-CCZ-n е основно ясен и дори започна да използва 100% гранулирани силициеви материали. . В бъдеще CCZ основно ще замени RCZ, но ще отнеме определен процес.
Производственият процес на монокристални силициеви пластини е разделен на четири стъпки: издърпване, нарязване, нарязване, почистване и сортиране. Появата на метода за рязане на диамантена тел значително намали степента на загуби при рязане. Процесът на издърпване на кристали е описан по-горе. Процесът на рязане включва операции за отрязване, изправяне под квадрат и скосяване. Нарязването означава да се използва машина за нарязване за нарязване на колонния силиций на силиконови пластини. Почистването и сортирането са последните стъпки в производството на силициеви пластини. Методът за рязане на диамантена тел има очевидни предимства пред традиционния метод за рязане на хоросанова тел, което се отразява главно в кратката консумация на време и ниските загуби. Скоростта на диамантената тел е пет пъти по-висока от тази на традиционното рязане. Например, за рязане на единична пластина, традиционното рязане на хоросанова тел отнема около 10 часа, а рязането с диамантена тел отнема само около 2 часа. Загубата при рязане с диамантена тел също е сравнително малка и повредения слой, причинен от рязане с диамантена тел, е по-малък от този при рязане с хоросанова тел, което е благоприятно за рязане на по-тънки силиконови пластини. През последните години, за да намалят загубите при рязане и производствените разходи, компаниите се обърнаха към методите за рязане на диамантена тел, а диаметърът на шините с диамантена тел става все по-малък. През 2021 г. диаметърът на шината с диамантен проводник ще бъде 43-56 μm, а диаметърът на шината с диамантен проводник, използван за монокристални силициеви пластини, ще намалее значително и ще продължи да намалява. Изчислено е, че през 2025 г. и 2030 г. диаметрите на диамантените проводници, използвани за рязане на монокристални силициеви пластини, ще бъдат съответно 36 μm и 33 μm, а диаметрите на диамантените проводници, използвани за рязане на поликристални силициеви пластини, ще бъдат 51 μm и 51 μm, съответно. Това е така, защото има много дефекти и примеси в поликристалните силициеви пластини, а тънките проводници са склонни към счупване. Следователно диаметърът на шината с диамантена тел, използвана за рязане на поликристални силициеви пластини, е по-голям от този на монокристалните силициеви пластини и тъй като пазарният дял на поликристалните силициеви пластини постепенно намалява, тя се използва за поликристален силиций Намаляването на диаметъра на диаманта телени шини, нарязани на парчета, се забавиха.
Понастоящем силициевите пластини се разделят основно на два вида: поликристални силициеви пластини и монокристални силициеви пластини. Монокристалните силициеви пластини имат предимствата на дълъг експлоатационен живот и висока ефективност на фотоелектрическо преобразуване. Поликристалните силициеви пластини са съставени от кристални зърна с различна ориентация на кристалната равнина, докато монокристалните силициеви пластини са направени от поликристален силиций като суровини и имат същата ориентация на кристалната равнина. На външен вид поликристалните силициеви пластини и монокристалните силициеви пластини са синьо-черни и черно-кафяви. Тъй като двете са изрязани съответно от поликристални силициеви блокове и монокристални силициеви пръти, формите са квадратни и квазиквадратни. Срокът на експлоатация на поликристалните силициеви пластини и монокристалните силициеви пластини е около 20 години. Ако методът на опаковане и средата на използване са подходящи, експлоатационният живот може да достигне повече от 25 години. Най-общо казано, животът на монокристалните силициеви пластини е малко по-дълъг от този на поликристалните силициеви пластини. В допълнение, монокристалните силициеви пластини също са малко по-добри в ефективността на фотоелектричното преобразуване и тяхната плътност на дислокация и метални примеси са много по-малки от тези на поликристалните силициеви пластини. Комбинираният ефект от различни фактори прави живота на незначителния носител на единичните кристали десетки пъти по-висок от този на поликристалните силициеви пластини. По този начин се показва предимството на ефективността на преобразуване. През 2021 г. най-високата ефективност на преобразуване на поликристалните силициеви пластини ще бъде около 21%, а тази на монокристалните силициеви пластини ще достигне до 24,2%.
В допълнение към дългия живот и високата ефективност на преобразуване, монокристалните силициеви пластини също имат предимството на изтъняване, което е благоприятно за намаляване на потреблението на силиций и разходите за силициеви пластини, но обърнете внимание на увеличаването на скоростта на фрагментация. Изтъняването на силициевите пластини помага за намаляване на производствените разходи и настоящият процес на рязане може напълно да отговори на нуждите от изтъняване, но дебелината на силициевите пластини трябва също така да отговаря на нуждите на производството на клетки и компоненти надолу по веригата. Като цяло, дебелината на силициевите пластини намалява през последните години и дебелината на поликристалните силициеви пластини е значително по-голяма от тази на монокристалните силициеви пластини. Монокристалните силициеви пластини се разделят допълнително на силициеви пластини от n-тип и силициеви пластини от p-тип, докато силициевите пластини от n-тип включват основно използване на батерия TOPCon и използване на батерия HJT. През 2021 г. средната дебелина на поликристалните силициеви пластини е 178 μm и липсата на търсене в бъдеще ще ги накара да продължат да изтъняват. Поради това се прогнозира, че дебелината ще намалее леко от 2022 до 2024 г. и дебелината ще остане около 170 μm след 2025 г.; средната дебелина на p-тип монокристални силициеви пластини е около 170 μm и се очаква да спадне до 155 μm и 140 μm през 2025 г. и 2030 г. Сред n-тип монокристални силициеви пластини, дебелината на силициевите пластини, използвани за HJT клетки, е около 150 μm, а средната дебелина на n-тип силициеви пластини, използвани за TOPCon клетки, е 165 μm. 135 μm.
В допълнение, производството на поликристални силициеви пластини изразходва повече силиций, отколкото монокристалните силициеви пластини, но производствените стъпки са относително прости, което носи предимства в разходите за поликристалните силициеви пластини. Поликристалният силиций, като обща суровина за поликристални силициеви пластини и монокристални силициеви пластини, има различно потребление при производството на двете, което се дължи на разликите в чистотата и производствените стъпки на двете. През 2021 г. потреблението на силиций на поликристален слитък е 1,10 kg/kg. Очаква се ограничените инвестиции в научноизследователска и развойна дейност да доведат до малки промени в бъдеще. Консумацията на силиций на дърпащата щанга е 1,066 kg/kg и има известно място за оптимизация. Очаква се да бъде съответно 1,05 kg/kg и 1,043 kg/kg през 2025 г. и 2030 г. В процеса на издърпване на единичен кристал, намаляването на потреблението на силиций на издърпващия прът може да бъде постигнато чрез намаляване на загубата от почистване и смачкване, строго контролиране на производствената среда, намаляване на дела на грундовете, подобряване на прецизния контрол и оптимизиране на класификацията и технология за обработка на разградени силициеви материали. Въпреки че консумацията на силиций на поликристалните силициеви пластини е висока, производствените разходи за поликристални силициеви пластини са относително високи, тъй като поликристалните силициеви блокове се произвеждат чрез леене на топящи се слитъци, докато монокристалните силициеви блокове обикновено се произвеждат чрез бавен растеж в монокристални пещи на Чохралски, който консумира сравнително висока мощност. ниско. През 2021 г. средната производствена цена на монокристалните силициеви пластини ще бъде около 0,673 юана/W, а тази на поликристалните силициеви пластини ще бъде 0,66 юана/W.
С намаляването на дебелината на силициевата пластина и намаляването на диаметъра на шината с диамантена тел, производството на силициеви пръти/блокове с еднакъв диаметър на килограм ще се увеличи и броят на монокристалните силиконови пръти със същото тегло ще бъде по-висок от този от блокове поликристален силиций. По отношение на мощността мощността, използвана от всяка силиконова пластина, варира в зависимост от вида и размера. През 2021 г. производството на монокристални квадратни пръти с размер p-тип 166 mm е около 64 броя на килограм, а производството на поликристални квадратни блокове е около 59 броя. Сред p-тип монокристални силициеви пластини, производството на монокристални квадратни пръти с размер 158,75 mm е около 70 броя на килограм, производството на p-тип с размер 182 mm монокристални квадратни пръти е около 53 броя на килограм, а продукцията на p -тип 210 мм размер монокристални пръти на килограм е около 53 броя. Изходът от квадратната лента е около 40 бр. От 2022 до 2030 г. непрекъснатото изтъняване на силициевите пластини несъмнено ще доведе до увеличаване на броя на силициевите пръти/блокове със същия обем. По-малкият диаметър на шината с диамантен проводник и средният размер на частиците също ще помогнат за намаляване на загубите при рязане, като по този начин ще увеличат броя на произведените пластини. количество. Изчислено е, че през 2025 г. и 2030 г. производството на монокристални квадратни пръти с размер p-тип 166 mm е около 71 и 78 броя на килограм, а производството на поликристални квадратни блокове е около 62 и 62 броя, което се дължи на ниския пазар дял на поликристалните силициеви пластини Трудно е да се предизвика значителен технологичен прогрес. Има разлики в мощността на различните видове и размери силициеви пластини. Според данните от съобщението за средната мощност на 158,75 mm силициеви пластини е около 5,8 W/парче, средната мощност на силициеви пластини с размер 166 mm е около 6,25 W/парче, а средната мощност на 182 mm силициеви пластини е около 6,25 W/парче . Средната мощност на силициевата пластина с размер е около 7,49 W/парче, а средната мощност на силициевата пластина с размер 210 mm е около 10W/парче.
През последните години силициевите пластини постепенно се развиха в посока на големи размери, а големият размер е благоприятен за увеличаване на мощността на един чип, като по този начин намалява несилициевите разходи за клетки. Въпреки това, регулирането на размера на силициевите пластини също трябва да вземе предвид съвпадението нагоре и надолу по веригата и проблемите със стандартизацията, особено проблемите с натоварването и високия ток. В момента има два лагера на пазара по отношение на бъдещата посока на развитие на размера на силициевата пластина, а именно размер 182 mm и размер 210 mm. Предложението за 182 mm е главно от гледна точка на вертикалната индустриална интеграция, базирано на разглеждането на инсталирането и транспортирането на фотоволтаични клетки, мощността и ефективността на модулите и синергията между нагоре и надолу по веригата; докато 210 mm е главно от гледна точка на производствените разходи и разходите на системата. Производството на 210 mm силициеви пластини се увеличи с повече от 15% в процеса на изтегляне на пръти в една пещ, разходите за производство на батерии надолу по веригата бяха намалени с около 0,02 юана/W, а общите разходи за изграждане на електроцентрала бяха намалени с около 0,1 юана/ У. През следващите няколко години се очаква силициевите пластини с размер под 166 мм постепенно да бъдат премахнати; проблемите със съвпадението нагоре и надолу по веригата на 210 mm силициеви пластини ще бъдат постепенно решени ефективно и разходите ще станат по-важен фактор, засягащ инвестициите и производството на предприятията. Следователно пазарният дял на 210 мм силициеви пластини ще се увеличи. Равномерно покачване; 182 mm силиконова пластина ще се превърне в основния размер на пазара благодарение на своите предимства във вертикално интегрираното производство, но с пробивното развитие на технологията за приложение на силиконова пластина 210 mm, 182 mm ще отстъпи място на нея. Освен това е трудно силициевите пластини с по-голям размер да бъдат широко използвани на пазара през следващите няколко години, тъй като разходите за труд и рискът от монтаж на силициеви пластини с голям размер ще се увеличат значително, което е трудно да се компенсира от спестяване на производствени разходи и системни разходи. . През 2021 г. размерите на силициевите пластини на пазара включват 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm и т.н. Сред тях размерът от 158,75 mm и 166 mm представлява 50% от общия брой, а размерът от 156,75 mm намалени до 5%, които ще бъдат постепенно заменени в бъдеще; 166 mm е решението с най-голям размер, което може да бъде надстроено за съществуващата линия за производство на батерии, което ще бъде най-големият размер през последните две години. По отношение на размера на прехода се очаква пазарният дял да бъде под 2% през 2030 г.; комбинираният размер от 182 mm и 210 mm ще представлява 45% през 2021 г. и пазарният дял ще се увеличи бързо в бъдеще. Очаква се през 2030 г. общият пазарен дял да надхвърли 98%.
През последните години пазарният дял на монокристалния силиций продължава да се увеличава и той заема водеща позиция на пазара. От 2012 г. до 2021 г. делът на монокристалния силиций се е повишил от по-малко от 20% до 93,3%, значително увеличение. През 2018 г. силициевите пластини на пазара са предимно поликристални силициеви пластини, представляващи повече от 50%. Основната причина е, че техническите предимства на монокристалните силициеви пластини не могат да покрият недостатъците на разходите. От 2019 г., тъй като ефективността на фотоелектричното преобразуване на монокристалните силициеви пластини значително надхвърли тази на поликристалните силициеви пластини, а производствените разходи на монокристалните силициеви пластини продължиха да намаляват с технологичния прогрес, пазарният дял на монокристалните силициеви пластини продължи да се увеличава, превръщайки се в мейнстрийма на пазара. продукт. Очаква се делът на монокристалните силициеви пластини да достигне около 96% през 2025 г., а пазарният дял на монокристалните силициеви пластини ще достигне 97,7% през 2030 г. (Източник на доклада: Future Think Tank)
1.3. Батерии: PERC батериите доминират на пазара, а развитието на n-тип батерии повишава качеството на продукта
Средното звено на веригата на фотоволтаичната промишленост включва фотоволтаични клетки и модули за фотоволтаични клетки. Преработката на силициеви пластини в клетки е най-важната стъпка в осъществяването на фотоелектрично преобразуване. Необходими са около седем стъпки за обработка на конвенционална клетка от силиконова пластина. Първо, поставете силиконовата пластина във флуороводородна киселина, за да създадете подобна на пирамида велурена структура на нейната повърхност, като по този начин намалите отразяващата способност на слънчевата светлина и увеличите абсорбцията на светлина; второто е, че фосфорът се разпръсква върху повърхността на едната страна на силиконовата пластина, за да образува PN преход и качеството му пряко влияе върху ефективността на клетката; третото е да се премахне PN преходът, образуван от страната на силиконовата пластина по време на етапа на дифузия, за да се предотврати късо съединение на клетката; Слой от филм от силициев нитрид е покрит от страната, където се формира PN преходът, за да се намали отразяването на светлината и в същото време да се увеличи ефективността; петият е да се отпечатат метални електроди отпред и отзад на силиконовата пластина за събиране на малцинствени носители, генерирани от фотоволтаици; Веригата, отпечатана в етапа на печат, се синтерова и формира и се интегрира със силиконовата пластина, тоест клетката; накрая се класифицират клетките с различна ефективност.
Кристалните силициеви клетки обикновено се правят със силициеви пластини като субстрати и могат да бъдат разделени на p-тип клетки и n-тип клетки според вида на силициевите пластини. Сред тях n-тип клетките имат по-висока ефективност на преобразуване и постепенно заместват p-тип клетките през последните години. Силициевите пластини от P-тип се правят чрез допиране на силиций с бор, а силициевите пластини от n-тип са направени от фосфор. Следователно, концентрацията на борен елемент в силициевата пластина от n-тип е по-ниска, като по този начин инхибира свързването на комплекси бор-кислород, подобрявайки живота на малцинствения носител на силициевия материал и в същото време няма фото-индуцирано затихване в батерията. В допълнение, миноритарните носители от n-тип са дупки, малцинствените носители от p-тип са електрони и напречното сечение на улавяне на повечето примесни атоми за дупки е по-малко от това на електроните. Следователно животът на малцинствения носител на клетката от n-тип е по-висок и степента на фотоелектрично преобразуване е по-висока. Според лабораторни данни горната граница на ефективността на преобразуване на p-тип клетки е 24,5%, а ефективността на преобразуване на n-тип клетки е до 28,7%, така че n-тип клетките представляват посоката на развитие на бъдещата технология. През 2021 г. клетките от тип n (включително хетеропреходни клетки и клетки TOPCon) имат относително високи разходи и мащабът на масовото производство все още е малък. Текущият пазарен дял е около 3%, което е общо взето същото като този през 2020 г.
През 2021 г. ефективността на преобразуване на n-тип клетки ще бъде значително подобрена и се очаква, че ще има повече място за технологичен прогрес през следващите пет години. През 2021 г. широкомащабното производство на p-тип монокристални клетки ще използва технологията PERC, а средната ефективност на преобразуване ще достигне 23,1%, увеличение от 0,3 процентни пункта в сравнение с 2020 г.; ефективността на преобразуване на поликристални черни силициеви клетки, използващи технологията PERC, ще достигне 21,0%, в сравнение с 2020 г. Годишно увеличение от 0,2 процентни пункта; подобряването на ефективността на конвенционалните поликристални черни силициеви клетки не е силно, ефективността на преобразуване през 2021 г. ще бъде около 19,5%, само с 0,1 процентен пункт по-висока и бъдещото пространство за подобряване на ефективността е ограничено; средната ефективност на преобразуване на блокови монокристални PERC клетки е 22,4%, което е с 0,7 процентни пункта по-ниско от това на монокристалните PERC клетки; средната ефективност на преобразуване на n-тип TOPCon клетки достига 24%, а средната ефективност на преобразуване на хетеропреходните клетки достига 24,2%, като и двете са значително подобрени в сравнение с 2020 г., а средната ефективност на преобразуване на IBC клетките достига 24,2%. С развитието на технологиите в бъдеще технологиите за батерии като TBC и HBC също могат да продължат да напредват. В бъдеще, с намаляването на производствените разходи и подобряването на добива, n-тип батериите ще бъдат една от основните посоки на развитие на батерийната технология.
От гледна точка на пътя на технологията за батерии, итеративното актуализиране на технологията за батерии премина главно през BSF, PERC, TOPCon, базирано на подобрение на PERC, и HJT, нова технология, която подкопава PERC; TOPCon може допълнително да се комбинира с IBC, за да образува TBC, а HJT също може да се комбинира с IBC, за да стане HBC. P-тип монокристални клетки използват главно PERC технология, p-тип поликристални клетки включват поликристални черни силициеви клетки и слитък монокристални клетки, последното се отнася до добавянето на монокристални зародишни кристали на базата на конвенционален процес на поликристален слитък, насочено втвърдяване След това, a се формира квадратен силициев слитък и силиконова пластина, смесена с монокристал и поликристален, се прави чрез серия от процеси на обработка. Тъй като по същество използва поликристален път на получаване, той е включен в категорията на p-тип поликристални клетки. Клетките от n-тип включват главно монокристални клетки TOPCon, монокристални клетки HJT и монокристални клетки IBC. През 2021 г. новите линии за масово производство все още ще бъдат доминирани от линии за производство на клетки PERC, а пазарният дял на клетките PERC ще се увеличи допълнително до 91,2%. Тъй като търсенето на продукти за външни и домакински проекти се концентрира върху високоефективни продукти, пазарният дял на батериите BSF ще спадне от 8,8% на 5% през 2021 г.
1.4. Модули: Цената на клетките представлява основната част, а мощността на модулите зависи от клетките
Производствените стъпки на фотоволтаичните модули включват основно свързване на клетки и ламиниране, а клетките представляват основна част от общата цена на модула. Тъй като токът и напрежението на една клетка са много малки, клетките трябва да бъдат свързани помежду си чрез шини. Тук те се свързват последователно, за да увеличат напрежението и след това се свързват паралелно, за да се получи висок ток, след което фотоволтаичното стъкло, EVA или POE, листът на батерията, EVA или POE, задният лист се запечатват и топлинно пресовани в определен ред , и накрая защитен с алуминиева рамка и силиконов уплътнителен ръб. От гледна точка на състава на производствените разходи на компонентите, разходите за материали представляват 75%, заемайки основната позиция, следвани от производствените разходи, разходите за изпълнение и разходите за труд. Цената на материалите се ръководи от цената на клетките. Според съобщения на много компании клетките представляват около 2/3 от общата цена на фотоволтаичните модули.
Фотоволтаичните модули обикновено се разделят според типа на клетката, размера и количеството. Има разлики в мощността на различните модули, но всички те са в етап на нарастване. Мощността е ключов показател за фотоволтаичните модули, представляващ способността на модула да преобразува слънчевата енергия в електричество. Може да се види от статистиката на мощността на различни видове фотоволтаични модули, че когато размерът и броят на клетките в модула са еднакви, мощността на модула е n-тип монокристал > p-тип монокристал > поликристален; Колкото по-голям е размерът и количеството, толкова по-голяма е мощността на модула; за монокристални модули TOPCon и хетеропреходни модули със същата спецификация, мощността на последните е по-голяма от тази на първите. Според прогнозата на CPIA мощността на модула ще се увеличава с 5-10 W на година през следващите няколко години. В допълнение, опаковката на модула ще доведе до известна загуба на мощност, включително главно оптична загуба и електрическа загуба. Първото е причинено от пропускливостта и оптичното несъответствие на опаковъчните материали като фотоволтаично стъкло и EVA, а второто се отнася главно до използването на слънчеви клетки в серии. Загубата на веригата, причинена от съпротивлението на заваръчната лента и самата шина, и загубата на текущо несъответствие, причинена от паралелното свързване на клетките, общата загуба на мощност на двете сметки за около 8%.
1.5. Фотоволтаичен инсталиран капацитет: Политиките на различни държави очевидно се ръководят и има огромно пространство за нов инсталиран капацитет в бъдеще
Светът по същество е постигнал консенсус относно нетните нулеви емисии в рамките на целта за опазване на околната среда и икономиката на насложените фотоволтаични проекти постепенно се появи. Страните активно проучват развитието на производството на енергия от възобновяеми източници. През последните години страните по света поеха ангажименти за намаляване на въглеродните емисии. Повечето от големите източници на парникови газове са формулирали съответните цели за възобновяема енергия, а инсталираният капацитет на възобновяема енергия е огромен. Въз основа на целта за контрол на температурата от 1,5 ℃, IRENA прогнозира, че глобалният инсталиран капацитет за възобновяема енергия ще достигне 10,8 TW през 2030 г. В допълнение, според данните на WOODMac, нивото на разходите за електроенергия (LCOE) за производство на слънчева енергия в Китай, Индия, Съединените щати и други страни вече е по-ниска от най-евтината енергия от изкопаеми горива и ще продължи да намалява в бъдеще. Активното насърчаване на политиките в различни страни и икономиката на фотоволтаичното производство на електроенергия доведоха до стабилно увеличаване на кумулативния инсталиран капацитет на фотоволтаиците в света и Китай през последните години. От 2012 г. до 2021 г. кумулативният инсталиран капацитет на фотоволтаиците в света ще се увеличи от 104,3 GW на 849,5 GW, а кумулативният инсталиран капацитет на фотоволтаиците в Китай ще се увеличи от 6,7 GW на 307 GW, увеличение от над 44 пъти. В допълнение, новоинсталираният фотоволтаичен капацитет в Китай представлява повече от 20% от общия инсталиран капацитет в света. През 2021 г. новоинсталираният фотоволтаичен капацитет в Китай е 53 GW, което представлява около 40% от новоинсталирания капацитет в света. Това се дължи главно на обилното и равномерно разпределение на източниците на лека енергия в Китай, добре развитите нагоре и надолу по течението и силната подкрепа на националните политики. През този период Китай играе огромна роля в производството на фотоволтаична енергия, а кумулативният инсталиран капацитет възлиза на по-малко от 6,5%. скочи до 36,14%.
Въз основа на горния анализ CPIA даде прогноза за новоувеличени фотоволтаични инсталации от 2022 до 2030 г. по целия свят. Изчислено е, че както при оптимистични, така и при консервативни условия, глобалният новоинсталиран капацитет през 2030 г. ще бъде съответно 366 и 315 GW, а новоинсталираният капацитет на Китай ще бъде 128, 105 GW. По-долу ще прогнозираме търсенето на полисилиций въз основа на мащаба на новоинсталирания капацитет всяка година.
1.6. Прогноза за търсенето на полисилиций за фотоволтаични приложения
От 2022 г. до 2030 г., въз основа на прогнозата на CPIA за глобалните новоувеличени фотоволтаични инсталации както при оптимистични, така и при консервативни сценарии, може да се предвиди търсенето на полисилиций за фотоволтаични приложения. Клетките са ключова стъпка за реализиране на фотоелектрическо преобразуване, а силициевите пластини са основните суровини за клетките и директното надолу по веригата на полисилиция, така че това е важна част от прогнозирането на търсенето на полисилиций. Претегленият брой парчета на килограм силициеви пръти и слитъци може да се изчисли от броя на парчетата на килограм и пазарния дял на силициевите пръчки и слитъци. След това, според мощността и пазарния дял на силиконовите пластини с различни размери, може да се получи претеглената мощност на силициевите пластини и след това необходимият брой силиконови пластини може да бъде оценен според новоинсталирания фотоволтаичен капацитет. След това теглото на необходимите силициеви пръчки и слитъци може да се получи според количествената връзка между броя на силициевите пластини и претегления брой силициеви пръчки и силициеви слитъци на килограм. Допълнително комбинирано с претегленото потребление на силиций на силициеви пръти/силициеви слитъци, търсенето на полисилиций за новоинсталирани фотоволтаични мощности може най-накрая да бъде получено. Според прогнозните резултати глобалното търсене на полисилиций за нови фотоволтаични инсталации през последните пет години ще продължи да нараства, достигайки своя връх през 2027 г. и след това леко да спадне през следващите три години. Изчислено е, че при оптимистични и консервативни условия през 2025 г. глобалното годишно търсене на полисилиций за фотоволтаични инсталации ще бъде съответно 1 108 900 тона и 907 800 тона, а глобалното търсене на полисилиций за фотоволтаични приложения през 2030 г. ще бъде 1 042 100 тона при оптимистични и консервативни условия . , 896 900 тона. Според Китайдял от глобалния фотоволтаичен инсталиран капацитет,Търсенето на полисилиций в Китай за фотоволтаична употреба през 2025 гсе очаква да бъде съответно 369 600 тона и 302 600 тона при оптимистични и консервативни условия и съответно 739 300 тона и 605 200 тона в чужбина.
2, Крайно търсене на полупроводници: Мащабът е много по-малък от търсенето във фотоволтаичната област и може да се очаква бъдещ растеж
В допълнение към производството на фотоволтаични клетки, полисилицийът може да се използва и като суровина за производство на чипове и се използва в областта на полупроводниците, която може да бъде разделена на автомобилостроене, индустриална електроника, електронни комуникации, домакински уреди и други области. Процесът от полисилиций до чип е разделен главно на три стъпки. Първо, полисилицийът се изтегля в монокристални силициеви слитъци и след това се нарязва на тънки силиконови пластини. Силиконовите пластини се произвеждат чрез серия от операции на шлайфане, скосяване и полиране. , което е основната суровина на фабриката за полупроводници. Накрая, силиконовата пластина се нарязва и лазерно гравира в различни верижни структури, за да се направят чипове с определени характеристики. Обикновените силициеви пластини включват главно полирани пластини, епитаксиални пластини и SOI пластини. Полираната пластина е материал за производство на чипове с висока плоскост, получена чрез полиране на силиконовата пластина за отстраняване на повредения слой на повърхността, който може директно да се използва за производство на чипове, епитаксиални пластини и силициеви пластини SOI. Епитаксиалните вафли се получават чрез епитаксиално израстване на полирани вафли, докато SOI силиконовите вафли се произвеждат чрез свързване или йонна имплантация върху полирани подложки на вафли и процесът на подготовка е относително труден.
Чрез търсенето на полисилиций от страна на полупроводниците през 2021 г., съчетано с прогнозата на агенцията за темпа на растеж на полупроводниковата индустрия през следващите няколко години, търсенето на полисилиций в областта на полупроводниците от 2022 до 2025 г. може да бъде грубо оценено. През 2021 г. глобалното производство на полисилиций от електронен клас ще представлява около 6% от общото производство на полисилиций, а полисилиций от соларен клас и гранулиран силиций ще представляват около 94%. Повечето полисилиций от електронен клас се използват в областта на полупроводниците, а другият полисилиций се използва основно във фотоволтаичната индустрия. . Следователно може да се приеме, че количеството полисилиций, използвано в полупроводниковата индустрия през 2021 г., е около 37 000 тона. В допълнение, според бъдещия темп на растеж на съединенията на полупроводниковата индустрия, прогнозиран от FortuneBusiness Insights, търсенето на полисилиций за използване в полупроводници ще се увеличи с годишен темп от 8,6% от 2022 до 2025 г. Изчислено е, че през 2025 г. търсенето на полисилиций в областта на полупроводниците ще бъде около 51 500 тона. (Източник на доклада: Future Think Tank)
3, Внос и износ на полисилиций: вносът далеч надхвърля износа, като Германия и Малайзия представляват по-висок дял
През 2021 г. около 18,63% от търсенето на полисилиций в Китай ще идва от внос, а мащабът на вноса далеч надхвърля мащаба на износа. От 2017 г. до 2021 г. моделът на внос и износ на полисилиций е доминиран от вноса, което може да се дължи на силното търсене надолу по веригата на фотоволтаичната индустрия, която се разви бързо през последните години, а търсенето на полисилиций представлява повече от 94% от общо търсене; В допълнение, компанията все още не е усвоила производствената технология на електронен клас полисилиций с висока чистота, така че част от полисилиция, необходима за производството на интегрални схеми, все още трябва да разчита на внос. Според данните на Silicon Industry Branch обемът на вноса продължава да намалява през 2019 г. и 2020 г. Основната причина за спада на вноса на полисилиций през 2019 г. е значителното увеличение на производствения капацитет, който се повиши от 388 000 тона през 2018 г. на 452 000 тона през 2019 г. В същото време OCI, REC, HANWHA Някои задгранични компании, като например някои задгранични компании, са се оттеглили от производството на полисилиций поради загуби, така че зависимостта от внос на полисилиций е много по-ниска; въпреки че производственият капацитет не се е увеличил през 2020 г., въздействието на епидемията доведе до забавяне на изграждането на фотоволтаични проекти, а броят на поръчките на полисилиций е намалял през същия период. През 2021 г. фотоволтаичният пазар на Китай ще се развива бързо и очевидното потребление на полисилиций ще достигне 613 000 тона, което ще доведе до възстановяване на обема на вноса. През последните пет години нетният обем на внос на полисилиций в Китай е между 90 000 и 140 000 тона, от които около 103 800 тона през 2021 г. Очаква се нетният обем на внос на полисилиций в Китай да остане около 100 000 тона годишно от 2022 до 2025 г.
Вносът на полисилиций в Китай идва главно от Германия, Малайзия, Япония и Тайван, Китай, като общият внос от тези четири страни ще възлиза на 90,51% през 2021 г. Около 45% от вноса на полисилиций в Китай идва от Германия, 26% от Малайзия, 13,5% от Япония и 6% от Тайван. Германия притежава световния полисилициев гигант WACKER, който е най-големият източник на отвъдморски полисилиций, представляващ 12,7% от общия глобален производствен капацитет през 2021 г.; Малайзия има голям брой производствени линии за полисилиций от южнокорейската компания OCI, която произхожда от оригиналната производствена линия в Малайзия на TOKUYAMA, японска компания, придобита от OCI. Има фабрики и някои фабрики, които OCI премести от Южна Корея в Малайзия. Причината за преместването е, че Малайзия предоставя безплатно производствено пространство и цената на електроенергията е с една трета по-ниска от тази в Южна Корея; Япония и Тайван, Китай имат TOKUYAMA, GET и други компании, които заемат голям дял от производството на полисилиций. място. През 2021 г. производството на полисилиций ще бъде 492 000 тона, като новоинсталираният фотоволтаичен капацитет и търсенето на производство на чипове ще бъдат съответно 206 400 тона и 1500 тона, а останалите 284 100 тона ще се използват главно за обработка надолу по веригата и ще бъдат изнесени в чужбина. В връзките надолу по веригата на полисилиция се изнасят предимно силициеви пластини, клетки и модули, сред които износът на модули е особено важен. През 2021 г. са били произведени 4,64 милиарда силициеви пластини и 3,2 милиарда фотоволтаични клеткиизнесениот Китай, с общ износ съответно от 22,6 GW и 10,3 GW, а износът на фотоволтаични модули е 98,5 GW, с много малък внос. По отношение на структурата на стойността на износа, износът на модули през 2021 г. ще достигне 24,61 милиарда щатски долара, което представлява 86%, следван от силициеви пластини и батерии. През 2021 г. глобалното производство на силициеви пластини, фотоволтаични клетки и фотоволтаични модули ще достигне съответно 97,3%, 85,1% и 82,3%. Очаква се глобалната фотоволтаична индустрия да продължи да се концентрира в Китай през следващите три години и обемът на производството и износа на всяка връзка ще бъде значителен. Следователно се изчислява, че от 2022 г. до 2025 г. количеството полисилиций, използвано за обработка и производство на продукти надолу по веригата и изнасяно в чужбина, постепенно ще се увеличи. Изчислява се чрез изваждане на задграничното производство от задграничното търсене на полисилиций. През 2025 г. полисилиций, произведен чрез преработка в продукти надолу по веригата, се очаква да изнесе 583 000 тона в чужди страни от Китай
4, Резюме и Outlook
Глобалното търсене на полисилиций е концентрирано главно във фотоволтаичната област, а търсенето в областта на полупроводниците не е от порядък. Търсенето на полисилиций се задвижва от фотоволтаични инсталации и постепенно се предава на полисилиций чрез връзката фотоволтаични модули-клетка-пластина, генерирайки търсене за него. В бъдеще, с разширяването на глобалния фотоволтаичен инсталиран капацитет, търсенето на полисилиций като цяло е оптимистично. Оптимистично погледнато, наскоро увеличените фотоволтаични инсталации в Китай и в чужбина, причиняващи търсенето на полисилиций през 2025 г., ще бъдат съответно 36,96 GW и 73,93 GW, а търсенето при консервативни условия също ще достигне съответно 30,24 GW и 60,49 GW. През 2021 г. глобалното търсене и предлагане на полисилиций ще бъде ограничено, което ще доведе до високи глобални цени на полисилиция. Тази ситуация може да продължи до 2022 г. и постепенно да премине към етапа на слабо предлагане след 2023 г. През втората половина на 2020 г. въздействието на епидемията започна да отслабва и разширяването на производството надолу по веригата доведе до търсенето на полисилиций и някои водещи компании планираха за разширяване на производството. Въпреки това, цикълът на разширяване от повече от година и половина доведе до освобождаване на производствения капацитет в края на 2021 г. и 2022 г., което доведе до увеличение от 4,24% през 2021 г. Има недостиг на предлагане от 10 000 тона, така че цените са се повишили рязко. Прогнозира се, че през 2022 г., при оптимистичните и консервативни условия на фотоволтаичния инсталиран капацитет, разликата в търсенето и предлагането ще бъде съответно -156 500 тона и 2400 тона, а общото предлагане все още ще бъде в състояние на относително недостиг. През 2023 г. и след това новите проекти, които започнаха да се строят в края на 2021 г. и началото на 2022 г., ще започнат производство и ще постигнат увеличение на производствения капацитет. Търсенето и предлагането постепенно ще се разхлабят и цените може да са под натиск надолу. В последващите действия трябва да се обърне внимание на въздействието на руско-украинската война върху глобалния енергиен модел, което може да промени глобалния план за новоинсталирани фотоволтаични мощности, което ще се отрази на търсенето на полисилиций.
(Тази статия е само за справка на клиентите на UrbanMines и не представлява инвестиционен съвет）