1. Lanac polisilicijumske industrije: Proizvodni proces je složen, a nizvodni dio se fokusira na fotonaponske poluprovodnike
Polisilicij se uglavnom proizvodi od industrijskog silicija, hlora i vodonika, a nalazi se uzvodno u lancima fotonaponske i poluprovodničke industrije. Prema podacima CPIA, trenutna glavna metoda proizvodnje polisilicija u svijetu je modificirana Siemensova metoda, osim u Kini, više od 95% polisilicija se proizvodi modificiranom Siemensovom metodom. U procesu pripreme polisilicija poboljšanom Siemensovom metodom, prvo se hlorni gas kombinuje sa vodonikom da bi se dobio hlorovodik, a zatim reaguje sa silicijumskim prahom nakon drobljenja i mljevenja industrijskog silicija da bi se dobio trihlorosilan, koji se dalje reducira vodonikom da bi se dobio polisilicij. Polikristalni silicij se može topiti i hladiti da bi se dobili polikristalni silicijumski ingoti, a monokristalni silicij se također može proizvesti Czochralskim ili zonskim topljenjem. U poređenju sa polikristalnim silicijem, monokristalni silicij se sastoji od kristalnih zrna sa istom kristalnom orijentacijom, tako da ima bolju električnu provodljivost i efikasnost konverzije. I polikristalni silicijumski ingoti i monokristalne silicijumske šipke mogu se dalje rezati i obrađivati u silicijumske pločice i ćelije, koje zauzvrat postaju ključni dijelovi fotonaponskih modula i koriste se u fotonaponskoj oblasti. Osim toga, monokristalne silicijumske pločice mogu se također oblikovati u silicijumske pločice ponovljenim brušenjem, poliranjem, epitaksijom, čišćenjem i drugim procesima, koje se mogu koristiti kao supstratni materijali za poluprovodničke elektronske uređaje.
Sadržaj nečistoća polisilicija je strogo propisan, a industrija ima karakteristike visokih kapitalnih ulaganja i visokih tehničkih barijera. Budući da čistoća polisilicija ozbiljno utiče na proces izvlačenja monokristala silicija, zahtjevi za čistoću su izuzetno strogi. Minimalna čistoća polisilicija je 99,9999%, a najviša je beskonačno blizu 100%. Osim toga, kineski nacionalni standardi postavljaju jasne zahtjeve za sadržaj nečistoća, i na osnovu toga, polisilicij se dijeli na klase I, II i III, od kojih je sadržaj bora, fosfora, kisika i ugljika važan referentni indeks. "Uslovi za pristup industriji polisilicija" propisuju da preduzeća moraju imati dobar sistem inspekcije i upravljanja kvalitetom, a standardi proizvoda strogo su u skladu s nacionalnim standardima; Pored toga, uslovi pristupa također zahtijevaju obim i potrošnju energije preduzeća za proizvodnju polisilicija, kao što su polisilicij solarnog i elektronskog kvaliteta. Obim projekta je veći od 3000 tona godišnje, odnosno 1000 tona godišnje, a minimalni udio kapitala u ulaganju u novu izgradnju i projekte rekonstrukcije i proširenja ne smije biti manji od 30%, tako da je polisilicij industrija koja zahtijeva veliki kapital. Prema statistikama CPIA-e, investicioni trošak opreme za proizvodnu liniju polisilicija od 10.000 tona, puštene u rad 2021. godine, neznatno je porastao na 103 miliona juana/kt. Razlog je porast cijene metalnih materijala u rasutom stanju. Očekuje se da će se investicioni trošak u budućnosti povećavati s napretkom tehnologije proizvodne opreme i smanjenjem monomera kako se veličina povećava. Prema propisima, potrošnja energije polisilicija za solarnu i elektronsku redukciju Czochralskog treba biti manja od 60 kWh/kg, odnosno 100 kWh/kg, a zahtjevi za pokazatelje potrošnje energije su relativno strogi. Proizvodnja polisilicija obično pripada hemijskoj industriji. Proizvodni proces je relativno složen, a prag za tehničke rute, odabir opreme, puštanje u rad i rad je visok. Proizvodni proces uključuje mnoge složene hemijske reakcije, a broj kontrolnih čvorova je veći od 1.000. Novim učesnicima je teško brzo savladati zrele zanatske vještine. Stoga postoje visoke kapitalne i tehničke barijere u industriji proizvodnje polisilicija, što također potiče proizvođače polisilicija da provode strogu tehničku optimizaciju toka procesa, pakiranja i transporta.
2. Klasifikacija polisilicija: čistoća određuje upotrebu, a solarni kvalitet zauzima glavni tok
Polikristalni silicijum, oblik elementarnog silicijuma, sastoji se od kristalnih zrna s različitim kristalnim orijentacijama i uglavnom se pročišćava industrijskom obradom silicijuma. Polisilicijum ima sivi metalni sjaj, a tačka topljenja je oko 1410℃. Neaktivan je na sobnoj temperaturi, a aktivniji u rastopljenom stanju. Polisilicijum ima poluprovodnička svojstva i izuzetno je važan i odličan poluprovodnički materijal, ali mala količina nečistoća može uveliko utjecati na njegovu provodljivost. Postoje mnoge metode klasifikacije polisilicijuma. Pored gore navedene klasifikacije prema kineskim nacionalnim standardima, ovdje su predstavljene još tri važne metode klasifikacije. Prema različitim zahtjevima za čistoću i upotrebi, polisilicijum se može podijeliti na polisilicijum solarne kvalitete i polisilicijum elektronske kvalitete. Polisilicijum solarne kvalitete se uglavnom koristi u proizvodnji fotonaponskih ćelija, dok se polisilicijum elektronske kvalitete široko koristi u industriji integriranih kola kao sirovina za čipove i drugu proizvodnju. Čistoća polisilicija solarne kvalitete je 6~8N, odnosno ukupni sadržaj nečistoća mora biti manji od 10⁻⁶, a čistoća polisilicija mora dostići 99,9999% ili više. Zahtjevi za čistoću polisilicija elektroničke kvalitete su stroži, s minimalnom 9N i trenutnom maksimalnom 12N. Proizvodnja polisilicija elektroničke kvalitete je relativno teška. Postoji nekoliko kineskih poduzeća koja su savladala tehnologiju proizvodnje polisilicija elektroničke kvalitete i ona su i dalje relativno ovisna o uvozu. Trenutno je proizvodnja polisilicija solarne kvalitete mnogo veća od proizvodnje polisilicija elektroničke kvalitete, a prva je oko 13,8 puta veća od druge.
Prema razlici u dopirajućim nečistoćama i vrsti provodljivosti silicijumskog materijala, može se podijeliti na P-tip i N-tip. Kada je silicijum dopiran akceptorskim nečistoćama, kao što su bor, aluminijum, galijum itd., dominira šupljinska provodljivost i on je P-tip. Kada je silicijum dopiran donorskim nečistoćama, kao što su fosfor, arsen, antimon itd., dominira elektronska provodljivost i on je N-tip. Baterije P-tipa uglavnom uključuju BSF baterije i PERC baterije. U 2021. godini, PERC baterije će činiti više od 91% globalnog tržišta, a BSF baterije će biti eliminisane. Tokom perioda kada PERC zamjenjuje BSF, efikasnost konverzije P-tip ćelija se povećala sa manje od 20% na više od 23%, što se približava teorijskoj gornjoj granici od 24,5%, dok je teorijska gornja granica N-tip ćelija 28,7%, a N-tip ćelije imaju visoku efikasnost konverzije. Zbog prednosti visokog bifaznog odnosa i niskog temperaturnog koeficijenta, kompanije su počele da raspoređuju masovne proizvodne linije za N-tip baterije. Prema prognozi CPIA-e, udio N-tip baterija će se značajno povećati sa 3% na 13,4% u 2022. godini. Očekuje se da će u narednih pet godina doći do prelaska sa N-tip baterija na P-tip baterije. Prema različitim kvalitetima površine, mogu se podijeliti na gusti materijal, materijal od karfiola i materijal od koralja. Površina gustog materijala ima najniži stepen konkavnosti, manji od 5 mm, bez abnormalnosti boje, bez oksidacijskog međusloja i najvišu cijenu; Površina materijala od karfiola ima umjeren stepen konkavnosti, 5-20 mm, presjek je umjeren, a cijena je srednjeg raspona; dok površina koraljnog materijala ima ozbiljniju konkavnost, dubina je veća od 20 mm, presjek je rastresit, a cijena je najniža. Gusti materijal se uglavnom koristi za izvlačenje monokristalnog silicija, dok se materijal od karfiola i koraljni materijal uglavnom koriste za izradu polikristalnih silicijumskih pločica. U svakodnevnoj proizvodnji preduzeća, gusti materijal se može dopirati sa najmanje 30% materijala od karfiola da bi se dobio monokristalni silicijum. Troškovi sirovina se mogu uštedjeti, ali upotreba materijala od karfiola će do određene mjere smanjiti efikasnost izvlačenja kristala. Preduzeća trebaju odabrati odgovarajući omjer dopiranja nakon vaganja ta dva. Nedavno se razlika u cijeni između gustog materijala i materijala od karfiola u osnovi stabilizovala na 3 RMB/kg. Ako se razlika u cijeni dodatno poveća, kompanije bi mogle razmotriti dodavanje više materijala od karfiola u izvlačenje monokristalnog silicija.
3. Proces: Siemensova metoda zauzima glavni tok, a potrošnja energije postaje ključ tehnoloških promjena
Proizvodni proces polisilicija grubo se dijeli na dva koraka. U prvom koraku, industrijski silicijum u prahu reaguje sa bezvodnim hlorovodikom da bi se dobio trihlorosilan i vodonik. Nakon ponovljene destilacije i prečišćavanja, dobijaju se gasoviti trihlorosilan, dihlorodihidrosilicijum i silan; drugi korak je redukcija gore pomenutog gasa visoke čistoće do kristalnog silicija, a korak redukcije se razlikuje kod modifikovane Siemens metode i metode fluidizovanog sloja silana. Poboljšana Siemens metoda ima zrelu tehnologiju proizvodnje i visok kvalitet proizvoda, te je trenutno najšire korištena proizvodna tehnologija. Tradicionalna Siemens metoda proizvodnje je korištenje hlora i vodonika za sintezu bezvodnog hlorovodika, hlorovodika i industrijskog silicija u prahu za sintezu trihlorosilana na određenoj temperaturi, a zatim odvajanje, ispravljanje i prečišćavanje trihlorosilana. Silicij se podvrgava reakciji termičke redukcije u peći za redukciju vodonika da bi se dobio elementarni silicij nanesen na silicijsku jezgru. Na osnovu toga, poboljšani Siemens proces je također opremljen pratećim procesom za recikliranje velike količine nusproizvoda kao što su vodonik, hlorodovodik i silicijum tetrahlorid proizvedenih u proizvodnom procesu, uglavnom uključujući iskorištavanje gasa iz redukcije i tehnologiju ponovne upotrebe silicijum tetrahlorida. Vodonik, hlorovodik, trihlorosilan i silicijum tetrahlorid u izduvnom gasu se odvajaju suhim izdvajanjem. Vodonik i hlorovodik mogu se ponovo koristiti za sintezu i prečišćavanje trihlorosilanom, a trihlorosilan se direktno reciklira u termičku redukciju. Prečišćavanje se vrši u peći, a silicijum tetrahlorid se hidrogenira da bi se dobio trihlorosilan, koji se može koristiti za prečišćavanje. Ovaj korak se naziva i tretman hladnom hidrogenacijom. Realizacijom proizvodnje u zatvorenom krugu, preduzeća mogu značajno smanjiti potrošnju sirovina i električne energije, čime se efikasno štede troškovi proizvodnje.
Troškovi proizvodnje polisilicija korištenjem poboljšane Siemensove metode u Kini uključuju sirovine, potrošnju energije, amortizaciju, troškove obrade itd. Tehnološki napredak u industriji značajno je smanjio troškove. Sirovine se uglavnom odnose na industrijski silicijum i trihlorosilan, potrošnja energije uključuje električnu energiju i paru, a troškovi obrade odnose se na troškove inspekcije i popravke proizvodne opreme. Prema statistikama Baichuan Yingfua o troškovima proizvodnje polisilicija početkom juna 2022. godine, sirovine su najveća stavka troškova, čineći 41% ukupnih troškova, od čega je industrijski silicijum glavni izvor silicija. Potrošnja silicija po jedinici koja se obično koristi u industriji predstavlja količinu silicija potrošenu po jedinici proizvoda od silicija visoke čistoće. Metoda izračuna je pretvaranje svih materijala koji sadrže silicijum, kao što su eksterni industrijski silicijumski prah i trihlorosilan, u čisti silicijum, a zatim oduzimanje eksternog hlorosilana prema količini čistog silicija pretvorenog od omjera sadržaja silicija. Prema podacima CPIA-e, nivo potrošnje silicija će pasti za 0,01 kg/kg-Si na 1,09 kg/kg-Si u 2021. godini. Očekuje se da će se, s poboljšanjem tretmana hladne hidrogenacije i recikliranja nusproizvoda, smanjiti na 1,07 kg/kg do 2030. godine. Prema nepotpunim statistikama, potrošnja silicija pet vodećih kineskih kompanija u industriji polisilicija je niža od prosjeka industrije. Poznato je da će dvije od njih potrošiti 1,08 kg/kg-Si i 1,05 kg/kg-Si respektivno u 2021. godini. Drugi najveći udio je potrošnja energije, koja čini ukupno 32%, od čega električna energija čini 30% ukupnih troškova, što ukazuje na to da su cijena električne energije i efikasnost i dalje važni faktori za proizvodnju polisilicija. Dva glavna pokazatelja za mjerenje energetske efikasnosti su sveobuhvatna potrošnja energije i smanjenje potrošnje energije. Smanjenje potrošnje energije odnosi se na proces redukcije trihlorosilana i vodonika za generiranje silicijumskog materijala visoke čistoće. Potrošnja energije uključuje predgrijavanje i taloženje silicijumskog jezgra, očuvanje toplote, ventilaciju završetaka i ostalu potrošnju energije u procesu. U 2021. godini, s tehnološkim napretkom i sveobuhvatnim korištenjem energije, prosječna sveobuhvatna potrošnja energije u proizvodnji polisilicija će se smanjiti za 5,3% u odnosu na prethodnu godinu na 63 kWh/kg-Si, a prosječna smanjena potrošnja energije će se smanjiti za 6,1% u odnosu na prethodnu godinu na 46 kWh/kg-Si, uz očekivanje daljnjeg smanjenja u budućnosti. Pored toga, amortizacija je također važna stavka troška, koja čini 17%. Vrijedi napomenuti da su, prema podacima Baichuan Yingfu, ukupni troškovi proizvodnje polisilicija početkom juna 2022. godine iznosili oko 55.816 juana/toni, prosječna cijena polisilicija na tržištu bila je oko 260.000 juana/toni, a bruto marža profita bila je čak 70% ili više, što je privuklo veliki broj preduzeća koja ulažu u izgradnju proizvodnih kapaciteta polisilicija.
Postoje dva načina za proizvođače polisilicija da smanje troškove, jedan je smanjenje troškova sirovina, a drugi je smanjenje potrošnje energije. Što se tiče sirovina, proizvođači mogu smanjiti troškove sirovina potpisivanjem dugoročnih sporazuma o saradnji s industrijskim proizvođačima silicija ili izgradnjom integriranih uzvodnih i nizvodnih proizvodnih kapaciteta. Na primjer, pogoni za proizvodnju polisilicija u osnovi se oslanjaju na vlastitu industrijsku opskrbu silicijem. Što se tiče potrošnje električne energije, proizvođači mogu smanjiti troškove električne energije putem niskih cijena električne energije i sveobuhvatnog poboljšanja potrošnje energije. Oko 70% sveobuhvatne potrošnje električne energije otpada na smanjenje potrošnje električne energije, a smanjenje je također ključna karika u proizvodnji kristalnog silicija visoke čistoće. Stoga je većina proizvodnih kapaciteta polisilicija u Kini koncentrirana u regijama s niskim cijenama električne energije kao što su Xinjiang, Unutrašnja Mongolija, Sečuan i Yunnan. Međutim, s napretkom politike dvaju ugljika, teško je dobiti veliku količinu jeftinih energetskih resursa. Stoga je smanjenje potrošnje energije radi smanjenja troškova danas izvodljiviji način smanjenja troškova. Trenutno, efikasan način za smanjenje potrošnje energije za redukciju je povećanje broja silicijumskih jezgara u redukcionoj peći, čime se povećava izlaz jedne jedinice. Trenutno su u Kini uobičajene redukcione peći sa 36 pari šipki, 40 pari šipki i 48 pari šipki. Tip peći je nadograđen na 60 pari šipki i 72 para šipki, ali istovremeno postavlja i veće zahtjeve za nivo proizvodne tehnologije preduzeća.
U poređenju sa poboljšanom Siemensovom metodom, metoda sa silan fluidiziranim slojem ima tri prednosti: jedna je niska potrošnja energije, druga je visok učinak izvlačenja kristala, a treća je povoljnije kombinovati je sa naprednijom CCZ kontinuiranom Czochralski tehnologijom. Prema podacima Odjeljenja za silicijumsku industriju, ukupna potrošnja energije metode sa silan fluidiziranim slojem je 33,33% poboljšane Siemensove metode, a smanjenje potrošnje energije je 10% poboljšane Siemensove metode. Metoda sa silan fluidiziranim slojem ima značajne prednosti u potrošnji energije. Što se tiče izvlačenja kristala, fizička svojstva granuliranog silicija mogu olakšati potpuno punjenje kvarcnog lončića u vezi šipke za izvlačenje monokristalnog silicija. Polikristalni silicijum i granulirani silicijum mogu povećati kapacitet punjenja lončića jedne peći za 29%, uz smanjenje vremena punjenja za 41%, značajno poboljšavajući efikasnost izvlačenja monokristalnog silicija. Osim toga, granulirani silicijum ima mali prečnik i dobru fluidnost, što je pogodnije za CCZ kontinuiranu Czochralski metodu. Trenutno, glavna tehnologija izvlačenja monokristala u srednjem i donjem toku je RCZ metoda ponovnog livenja monokristala, koja se sastoji u ponovnom uvlačenju i izvlačenju kristala nakon izvlačenja monokristalne silicijske šipke. Izvlačenje se vrši istovremeno, što štedi vrijeme hlađenja monokristalne silicijske šipke, pa je efikasnost proizvodnje veća. Brzi razvoj CCZ kontinuirane Czochralski metode također će povećati potražnju za granuliranim silicijumom. Iako granulirani silicijum ima neke nedostatke, kao što su veća količina silicijumskog praha nastalog trenjem, velika površina i laka adsorpcija zagađivača, te vodonik koji se kombinuje u vodonik tokom topljenja, što lako uzrokuje preskakanje, ali prema najnovijim najavama relevantnih preduzeća za granulirani silicijum, ovi problemi se poboljšavaju i postignut je određeni napredak.
Proces silana u fluidiziranom sloju je zreo u Evropi i Sjedinjenim Američkim Državama, a još uvijek je u povojima nakon uvođenja kineskih preduzeća. Već 1980-ih, strani granulirani silicijum, predstavljen od strane REC-a i MEMC-a, počeo je istraživati proizvodnju granuliranog silicija i ostvario proizvodnju velikih razmjera. Među njima, REC-ov ukupni proizvodni kapacitet granuliranog silicija dostigao je 10.500 tona/godišnje u 2010. godini, i u poređenju sa Siemensovim konkurentima u istom periodu, imao je prednost u troškovima od najmanje 2-3 USD/kg. Zbog potreba za izvlačenjem monokristala, proizvodnja granuliranog silicija kompanije je stagnirala i na kraju prestala s proizvodnjom, te se okrenula zajedničkom ulaganju s Kinom kako bi osnovala proizvodno preduzeće za proizvodnju granuliranog silicija.
4. Sirovine: Industrijski silicij je osnovna sirovina, a ponuda može zadovoljiti potrebe širenja polisilicija
Industrijski silicij je osnovna sirovina za proizvodnju polisilicija. Očekuje se da će industrijska proizvodnja silicija u Kini stalno rasti od 2022. do 2025. godine. Od 2010. do 2021. godine, industrijska proizvodnja silicija u Kini je u fazi ekspanzije, s prosječnom godišnjom stopom rasta proizvodnih kapaciteta i proizvodnje od 7,4% odnosno 8,6%. Prema podacima SMM-a, novopovećanaindustrijski proizvodni kapacitet silicijau Kini će biti 890.000 tona, odnosno 1,065 miliona tona u 2022. i 2023. godini. Pod pretpostavkom da će kompanije za industrijsku proizvodnju silicija i dalje održavati stopu iskorištenosti kapaciteta i operativnu stopu od oko 60% u budućnosti, novopovećani kineski...Proizvodni kapacitet u 2022. i 2023. godini donijet će povećanje proizvodnje od 320.000 tona i 383.000 tona. Prema procjenama GFCI-a,Industrijski proizvodni kapaciteti silicija u Kini u periodu 22/23/24/25 iznosili su oko 5,90/697/6,71/6,5 miliona tona, što odgovara 3,55/391/4,18/4,38 miliona tona.
Stopa rasta preostala dva nizvodna područja superponiranog industrijskog silicija je relativno spora, a kineska industrijska proizvodnja silicija u osnovi može zadovoljiti proizvodnju polisilicija. U 2021. godini, proizvodni kapacitet industrijskog silicija u Kini iznosit će 5,385 miliona tona, što odgovara proizvodnji od 3,213 miliona tona, od čega će se 623.000 tona polisilicija, organskog silicija i aluminijskih legura potrošiti 623.000 tona, 898.000 tona i 649.000 tona. Osim toga, gotovo 780.000 tona proizvodnje koristi se za izvoz. U 2021. godini, potrošnja polisilicija, organskog silicija i aluminijskih legura činit će 19%, 28% i 20% industrijskog silicija. Od 2022. do 2025. godine očekuje se da će stopa rasta proizvodnje organskog silicija ostati na oko 10%, a stopa rasta proizvodnje aluminijskih legura niža od 5%. Stoga smatramo da je količina industrijskog silicija koja se može koristiti za polisilicij u periodu 2022-2025 relativno dovoljna, te da u potpunosti može zadovoljiti potrebe proizvodnje polisilicija.
5. Opskrba polisilicijem:Kinazauzima dominantnu poziciju, a proizvodnja se postepeno okuplja oko vodećih preduzeća
Posljednjih godina, globalna proizvodnja polisilicija se povećavala iz godine u godinu, postepeno se povećavajući u Kini. Od 2017. do 2021. godine, globalna godišnja proizvodnja polisilicija porasla je sa 432.000 tona na 631.000 tona, s najbržim rastom u 2021. godini, sa stopom rasta od 21,11%. Tokom ovog perioda, globalna proizvodnja polisilicija se postepeno koncentrisala u Kini, a udio kineske proizvodnje polisilicija porastao je sa 56,02% u 2017. na 80,03% u 2021. godini. Upoređujući deset najvećih kompanija u globalnom proizvodnom kapacitetu polisilicija u 2010. i 2021. godini, može se vidjeti da se broj kineskih kompanija povećao sa 4 na 8, a udio proizvodnog kapaciteta nekih američkih i korejskih kompanija je značajno opao, ispadajući iz top deset timova, kao što su HEMOLOCK, OCI, REC i MEMC; Koncentracija industrije se značajno povećala, a ukupni proizvodni kapacitet deset vodećih kompanija u industriji porastao je sa 57,7% na 90,3%. U 2021. godini, pet kineskih kompanija činilo je više od 10% proizvodnih kapaciteta, što ukupno čini 65,7%. Tri su glavna razloga za postepeni transfer industrije polisilicija u Kinu. Prvo, kineski proizvođači polisilicija imaju značajne prednosti u pogledu sirovina, električne energije i troškova rada. Plate radnika su niže nego u stranim zemljama, tako da su ukupni troškovi proizvodnje u Kini mnogo niži nego u stranim zemljama i nastavit će opadati s tehnološkim napretkom; drugo, kvalitet kineskih polisilicijskih proizvoda se stalno poboljšava, od kojih je većina na nivou prve klase solarne energije, a pojedinačna napredna preduzeća ispunjavaju zahtjeve za čistoću. Ostvaren je napredak u tehnologiji proizvodnje polisiliciju višeg elektronskog kvaliteta, postepeno uvodeći zamjenu domaćeg polisilicijuma elektronskog kvaliteta uvozom, a vodeća kineska preduzeća aktivno promoviraju izgradnju projekata polisilicijuma elektronskog kvaliteta. Proizvodnja silicijumskih pločica u Kini iznosi više od 95% ukupne globalne proizvodnje, što je postepeno povećalo stopu samodovoljnosti polisilicija za Kinu, što je donekle suzilo tržište stranih preduzeća koja se bave proizvodnjom polisilicija.
Od 2017. do 2021. godine, godišnja proizvodnja polisilicija u Kini će stalno rasti, uglavnom u područjima bogatim energetskim resursima kao što su Xinjiang, Unutrašnja Mongolija i Sečuan. U 2021. godini, proizvodnja polisilicija u Kini će se povećati sa 392.000 tona na 505.000 tona, što je povećanje od 28,83%. Što se tiče proizvodnih kapaciteta, proizvodni kapaciteti polisilicija u Kini su uglavnom imali uzlazni trend, ali su se u 2020. godini smanjili zbog zatvaranja nekih proizvođača. Osim toga, stopa iskorištenosti kapaciteta kineskih preduzeća za proizvodnju polisilicija kontinuirano raste od 2018. godine, a stopa iskorištenosti kapaciteta u 2021. godini će dostići 97,12%. Što se tiče provincija, proizvodnja polisilicija u Kini u 2021. godini uglavnom je koncentrirana u područjima s niskim cijenama električne energije kao što su Xinjiang, Unutrašnja Mongolija i Sečuan. Proizvodnja Xinjianga je 270.400 tona, što je više od polovine ukupne proizvodnje u Kini.
Kineska industrija polisilicija karakterizira visok stepen koncentracije, sa CR6 vrijednošću od 77%, a u budućnosti će postojati daljnji uzlazni trend. Proizvodnja polisilicija je industrija sa visokim kapitalom i visokim tehničkim barijerama. Ciklus izgradnje i proizvodnje projekta obično traje dvije godine ili više. Novim proizvođačima je teško ući u industriju. Sudeći po poznatom planiranom širenju i novim projektima u naredne tri godine, oligopolistički proizvođači u industriji će nastaviti da proširuju svoje proizvodne kapacitete zahvaljujući vlastitoj tehnologiji i prednostima obima, a njihov monopolski položaj će nastaviti da raste.
Procjenjuje se da će kineska ponuda polisilicija dovesti do velikog rasta od 2022. do 2025. godine, te da će proizvodnja polisilicija dostići 1,194 miliona tona u 2025. godini, što će potaknuti širenje globalne proizvodnje polisilicija. U 2021. godini, s naglim porastom cijene polisilicija u Kini, veliki proizvođači su investirali u izgradnju novih proizvodnih linija, a istovremeno su privukli nove proizvođače da se pridruže industriji. Budući da će projekti polisilicija trajati najmanje godinu i po do dvije od izgradnje do proizvodnje, nova izgradnja će biti završena 2021. godine. Proizvodni kapaciteti se uglavnom puštaju u proizvodnju u drugoj polovini 2022. i 2023. godine. Ovo je vrlo u skladu s novim projektnim planovima koje su trenutno najavili veliki proizvođači. Novi proizvodni kapaciteti u periodu 2022-2025 uglavnom su koncentrisani u 2022. i 2023. godini. Nakon toga, kako se ponuda i potražnja polisilicija i cijena budu postepeno stabilizovali, ukupni proizvodni kapaciteti u industriji će se postepeno stabilizovati. Sniženje, odnosno stopa rasta proizvodnih kapaciteta će se postepeno smanjivati. Pored toga, stopa iskorištenosti kapaciteta preduzeća koja se bave polisilicijem ostala je na visokom nivou u protekle dvije godine, ali će trebati vremena da se proizvodni kapaciteti novih projekata povećaju, a novim učesnicima će biti potreban proces da savladaju relevantnu tehnologiju pripreme. Stoga će stopa iskorištenosti kapaciteta novih projekata polisilicija u narednih nekoliko godina biti niska. Na osnovu ovoga, može se predvidjeti proizvodnja polisilicija u periodu 2022-2025, a očekuje se da će proizvodnja polisilicija u 2025. godini iznositi oko 1,194 miliona tona.
Koncentracija proizvodnih kapaciteta u inostranstvu je relativno visoka, a stopa i brzina povećanja proizvodnje u naredne tri godine neće biti tako visoke kao u Kini. Proizvodni kapaciteti polisilicija u inostranstvu uglavnom su koncentrisani u četiri vodeće kompanije, a ostatak su uglavnom mali proizvodni kapaciteti. Što se tiče proizvodnih kapaciteta, Wacker Chem zauzima polovinu proizvodnih kapaciteta polisilicija u inostranstvu. Njegove fabrike u Njemačkoj i Sjedinjenim Državama imaju proizvodne kapacitete od 60.000 tona, odnosno 20.000 tona. Naglo širenje globalnih proizvodnih kapaciteta polisilicija u 2022. godini i kasnije moglo bi dovesti do... Zabrinuta zbog prevelike ponude, kompanija je i dalje u stanju čekanja i nije planirala dodavanje novih proizvodnih kapaciteta. Južnokorejski gigant u proizvodnji polisilicija, OCI, postepeno premješta svoju proizvodnu liniju polisilicija solarne klase u Maleziju, zadržavajući originalnu proizvodnu liniju polisilicija elektronske klase u Kini, koja bi trebala dostići 5.000 tona u 2022. godini. Proizvodni kapacitet OCI-ja u Maleziji dostići će 27.000 tona, odnosno 30.000 tona u 2020. i 2021. godini, postižući niske troškove potrošnje energije i izbjegavajući visoke kineske tarife na polisilicij u Sjedinjenim Američkim Državama i Južnoj Koreji. Kompanija planira proizvoditi 95.000 tona, ali datum početka proizvodnje nije jasan. Očekuje se da će se proizvodnja povećati na 5.000 tona godišnje u naredne četiri godine. Norveška kompanija REC ima dvije proizvodne baze u državama Washington i Montani, SAD, s godišnjim proizvodnim kapacitetom od 18.000 tona polisilicija solarne klase i 2.000 tona polisilicija elektronske klase. REC, koji je bio u dubokoj finansijskoj krizi, odlučio je obustaviti proizvodnju, a zatim, podstaknuta naglim porastom cijena polisilicija 2021. godine, kompanija je odlučila ponovo pokrenuti proizvodnju od 18.000 tona projekata u državi Washington i 2.000 tona u Montani do kraja 2023. godine, te može završiti povećanje proizvodnih kapaciteta 2024. godine. Hemlock je najveći proizvođač polisilicija u Sjedinjenim Državama, specijaliziran za visokočisti polisilicij elektroničkog kvaliteta. Visokotehnološke barijere u proizvodnji otežavaju zamjenu proizvoda kompanije na tržištu. U kombinaciji s činjenicom da kompanija ne planira izgradnju novih projekata u roku od nekoliko godina, očekuje se da će proizvodni kapacitet kompanije biti 2022-2025. Godišnja proizvodnja ostaje na 18.000 tona. Osim toga, u 2021. godini, novi proizvodni kapacitet kompanija osim gore navedene četiri kompanije bit će 5.000 tona. Zbog nerazumijevanja proizvodnih planova svih kompanija, ovdje se pretpostavlja da će novi proizvodni kapacitet biti 5.000 tona godišnje od 2022. do 2025. godine.
Prema kapacitetima proizvodnje u inostranstvu, procjenjuje se da će proizvodnja polisilicija u inostranstvu u 2025. godini iznositi oko 176.000 tona, pod pretpostavkom da stopa iskorištenosti proizvodnih kapaciteta polisilicija u inostranstvu ostane nepromijenjena. Nakon što je cijena polisilicija naglo porasla u 2021. godini, kineske kompanije su povećale proizvodnju i proširile proizvodnju. Nasuprot tome, strane kompanije su opreznije u svojim planovima za nove projekte. To je zato što je dominacija industrije polisilicija već pod kontrolom Kine, a slijepo povećanje proizvodnje može donijeti gubitke. Sa strane troškova, potrošnja energije je najveća komponenta cijene polisilicija, tako da je cijena električne energije vrlo važna, a Xinjiang, Unutrašnja Mongolija, Sečuan i druge regije imaju očigledne prednosti. Sa strane potražnje, kao direktni nizvodni lanac polisilicija, kineska proizvodnja silicijumskih pločica čini više od 99% ukupne svjetske proizvodnje. Nizvodna industrija polisilicija uglavnom je koncentrisana u Kini. Cijena proizvedenog polisilicija je niska, troškovi transporta su niski, a potražnja je u potpunosti zagarantovana. Drugo, Kina je uvela relativno visoke antidampinške tarife na uvoz polisilicija solarne klase iz Sjedinjenih Država i Južne Koreje, što je uveliko smanjilo potrošnju polisilicija iz Sjedinjenih Država i Južne Koreje. Budite oprezni pri izgradnji novih projekata; osim toga, posljednjih godina, kineska prekomorska preduzeća za polisilicij sporo su se razvijala zbog utjecaja tarifa, a neke proizvodne linije su smanjene ili čak zatvorene, a njihov udio u globalnoj proizvodnji se smanjuje iz godine u godinu, tako da se neće moći usporediti s porastom cijena polisilicija u 2021. godini zbog visokih profita kineske kompanije, a financijski uvjeti nisu dovoljni da podrže brzo i veliko širenje proizvodnih kapaciteta.
Na osnovu odgovarajućih prognoza proizvodnje polisilicija u Kini i inostranstvu od 2022. do 2025. godine, može se sumirati predviđena vrijednost globalne proizvodnje polisilicija. Procjenjuje se da će globalna proizvodnja polisilicija u 2025. godini dostići 1,371 milion tona. Prema predviđenoj vrijednosti proizvodnje polisilicija, može se okvirno dobiti udio Kine u globalnoj proizvodnji. Očekuje se da će se udio Kine postepeno povećavati od 2022. do 2025. godine i da će premašiti 87% u 2025. godini.
6, Sažetak i perspektive
Polisilicij se nalazi nizvodno od industrijskog silicija i uzvodno od cijelog lanca fotonaponske i poluprovodničke industrije, te je njegov status vrlo važan. Lanac fotonaponske industrije je uglavnom polisilicij-silicijska pločica-ćelija-modul-fotonaponski instalirani kapacitet, a lanac poluprovodničke industrije je uglavnom polisilicij-monokristalna silicijska pločica-silicijska pločica-čip. Različite upotrebe imaju različite zahtjeve u pogledu čistoće polisilicija. Fotonaponska industrija uglavnom koristi polisilicij solarne kvalitete, dok poluprovodnička industrija koristi polisilicij elektroničke kvalitete. Prvi ima raspon čistoće od 6N-8N, dok drugi zahtijeva čistoću od 9N ili više.
Godinama je glavni proizvodni proces polisilicija širom svijeta bila poboljšana Siemensova metoda. Posljednjih godina, neke kompanije su aktivno istraživale jeftiniju metodu fluidiziranog sloja silana, što bi moglo utjecati na proizvodni obrazac. Polisilicij u obliku šipke proizveden modificiranom Siemensovom metodom ima karakteristike visoke potrošnje energije, visoke cijene i visoke čistoće, dok granulirani silicij proizveden metodom fluidiziranog sloja silana ima karakteristike niske potrošnje energije, niske cijene i relativno niske čistoće. Neke kineske kompanije su ostvarile masovnu proizvodnju granuliranog silicija i tehnologiju korištenja granuliranog silicija za izvlačenje polisilicija, ali to nije široko promovirano. Hoće li granulirani silicij u budućnosti moći zamijeniti prethodni ovisi o tome hoće li prednost u troškovima pokriti nedostatak kvalitete, učinak naknadnih primjena i poboljšanje sigurnosti silana. Posljednjih godina, globalna proizvodnja polisilicija se povećavala iz godine u godinu i postepeno se okuplja u Kini. Od 2017. do 2021. godine, globalna godišnja proizvodnja polisilicija će se povećati sa 432.000 tona na 631.000 tona, s najbržim rastom u 2021. godini. Tokom tog perioda, globalna proizvodnja polisilicija postepeno se sve više koncentrirala u Kini, a udio Kine u proizvodnji polisilicija povećao se sa 56,02% u 2017. na 80,03% u 2021. godini. Od 2022. do 2025. godine, ponuda polisilicija će dovesti do velikog rasta. Procjenjuje se da će proizvodnja polisilicija u Kini u 2025. godini iznositi 1,194 miliona tona, a proizvodnja u inostranstvu će dostići 176.000 tona. Stoga će globalna proizvodnja polisilicija u 2025. godini iznositi oko 1,37 miliona tona.
(Ovaj članak je samo za referencu korisnika UrbanMinesa i ne predstavlja nikakav investicijski savjet.)