1. Řetězec polykrystalického křemíku: Výrobní proces je složitý a následná fáze se zaměřuje na fotovoltaické polovodiče
Polykřemík se vyrábí převážně z průmyslového křemíku, chloru a vodíku a nachází se v předcházejících fázích fotovoltaického a polovodičového průmyslu. Podle údajů CPIA je v současnosti nejrozšířenější metodou výroby polykřemíku na světě modifikovaná metoda Siemens. S výjimkou Číny se více než 95 % polykřemíku vyrábí touto modifikovanou metodou. Při přípravě polykřemíku vylepšenou metodou Siemens se nejprve plynný chlor kombinuje s plynným vodíkem za vzniku chlorovodíku a poté se po drcení a mletí průmyslového křemíku nechá reagovat s křemíkovým práškem za vzniku trichlorsilanu, který se dále redukuje plynným vodíkem za vzniku polykřemíku. Polykrystalický křemík lze tavit a chladit za vzniku polykrystalických křemíkových ingotů a monokrystalický křemík lze také vyrábět Czochralského metodou nebo zónovým tavením. Ve srovnání s polykrystalickým křemíkem se monokrystalický křemík skládá z krystalových zrn se stejnou krystalovou orientací, takže má lepší elektrickou vodivost a účinnost přeměny. Polykrystalické křemíkové ingoty i monokrystalické křemíkové tyče lze dále řezat a zpracovávat na křemíkové destičky a články, které se stávají klíčovými součástmi fotovoltaických modulů a používají se ve fotovoltaice. Kromě toho lze monokrystalické křemíkové destičky opakovaným broušením, leštěním, epitaxí, čištěním a dalšími procesy formovat do křemíkových destiček, které lze použít jako substrátové materiály pro polovodičová elektronická zařízení.
Obsah nečistot v polykřemíku je přísně vyžadován a toto odvětví se vyznačuje vysokými kapitálovými investicemi a vysokými technickými bariérami. Vzhledem k tomu, že čistota polykřemíku vážně ovlivňuje proces tažení monokrystalického křemíku, jsou požadavky na čistotu extrémně přísné. Minimální čistota polykřemíku je 99,9999 % a nejvyšší je nekonečně blízko 100 %. Čínské národní normy navíc stanoví jasné požadavky na obsah nečistot a na základě toho se polykřemík dělí na třídy I, II a III, přičemž důležitým referenčním ukazatelem je obsah boru, fosforu, kyslíku a uhlíku. „Podmínky přístupu do polykřemíkového průmyslu“ stanoví, že podniky musí mít řádný systém kontroly a řízení kvality a že normy pro výrobky striktně splňují národní normy; Kromě toho podmínky přístupu vyžadují také rozsah a spotřebu energie podniků vyrábějících polykřemík, jako je polykřemík solární a elektronické kvality. Rozsah projektu je větší než 3000 tun/rok, respektive 1000 tun/rok a minimální kapitálový poměr u investic do nové výstavby a rekonstrukcí a rozšíření nesmí být nižší než 30 %, takže polykřemík je kapitálově náročné odvětví. Podle statistik CPIA se investiční náklady na výrobní linku 10 000 tun polykřemíku uvedenou do provozu v roce 2021 mírně zvýšily na 103 milionů juanů/kt. Důvodem je nárůst cen sypkých kovových materiálů. Očekává se, že investiční náklady se v budoucnu budou zvyšovat s pokrokem v technologii výrobních zařízení a s rostoucí velikostí monomerů se bude snižovat spotřeba energie. Podle předpisů by spotřeba energie polykřemíku pro solární a elektronické účely metodou Czochralského měla být nižší než 60 kWh/kg, respektive 100 kWh/kg a požadavky na ukazatele spotřeby energie jsou poměrně přísné. Výroba polykřemíku spadá spíše do chemického průmyslu. Výrobní proces je relativně složitý a požadavky na technické postupy, výběr zařízení, uvedení do provozu a provoz jsou vysoké. Výrobní proces zahrnuje mnoho složitých chemických reakcí a počet řídicích uzlů je více než 1 000. Pro nové účastníky je obtížné rychle zvládnout pokročilé řemeslné dovednosti. Proto v odvětví výroby polykřemíku existují vysoké kapitálové a technické bariéry, což také podporuje výrobce polykřemíku v provádění přísné technické optimalizace procesního toku, balení a přepravy.
2. Klasifikace polykřemíku: čistota určuje použití a solární kvalita zaujímá hlavní proud
Polykrystalický křemík, forma elementárního křemíku, se skládá z krystalových zrn s různou krystalovou orientací a čistí se převážně průmyslovým zpracováním křemíku. Polykřemík má šedý kovový lesk a bod tání je přibližně 1410 °C. Při pokojové teplotě je neaktivní a aktivnější v roztaveném stavu. Polykřemík má polovodičové vlastnosti a je mimořádně důležitým a vynikajícím polovodičovým materiálem, ale malé množství nečistot může výrazně ovlivnit jeho vodivost. Existuje mnoho klasifikačních metod pro polykřemík. Kromě výše uvedené klasifikace podle čínských národních norem zde uvádíme tři další důležité klasifikační metody. Podle různých požadavků na čistotu a použití lze polykřemík rozdělit na polykřemík pro solární energii a polykřemík pro elektroniku. Polykřemík pro solární energii se používá hlavně při výrobě fotovoltaických článků, zatímco polykřemík pro elektroniku se široce používá v průmyslu integrovaných obvodů jako surovina pro čipy a další výrobu. Čistota polykřemíku solární kvality je 6~8N, což znamená, že celkový obsah nečistot musí být nižší než 10⁻⁶ a čistota polykřemíku musí dosáhnout 99,9999 % nebo více. Požadavky na čistotu polykřemíku elektronické kvality jsou přísnější, s minimem 9N a aktuálním maximem 12N. Výroba polykřemíku elektronické kvality je relativně obtížná. Existuje jen málo čínských podniků, které zvládly výrobní technologii polykřemíku elektronické kvality, a ty jsou stále relativně závislé na dovozu. V současné době je produkce polykřemíku solární kvality mnohem větší než produkce polykřemíku elektronické kvality a produkce je asi 13,8krát vyšší než produkce polykřemíku elektronické kvality.
Podle rozdílu v dopujících nečistotách a typu vodivosti křemíkového materiálu jej lze rozdělit na typ P a typ N. Pokud je křemík dopován akceptorovými nečistotami, jako je bor, hliník, galium atd., dominuje mu děrová vodivost a jedná se o typ P. Pokud je křemík dopován donorovými nečistotami, jako je fosfor, arsen, antimon atd., dominuje mu elektronová vodivost a jedná se o typ N. Baterie typu P zahrnují především baterie typu BSF a baterie typu PERC. V roce 2021 budou baterie typu PERC tvořit více než 91 % světového trhu a baterie typu BSF budou eliminovány. Během období, kdy PERC nahrazuje BSF, se účinnost konverze článků typu P zvýšila z méně než 20 % na více než 23 %, což se blíží teoretické horní hranici 24,5 %, zatímco teoretická horní hranice článků typu N je 28,7 % a články typu N mají vysokou účinnost konverze. Vzhledem k výhodám vysokého bifaciálního poměru a nízkého teplotního koeficientu začaly společnosti nasazovat hromadné výrobní linky pro baterie typu N. Podle prognózy CPIA se podíl baterií typu N v roce 2022 výrazně zvýší z 3 % na 13,4 %. Očekává se, že v příštích pěti letech dojde k přechodu z baterií typu N na baterie typu P. Podle odlišné kvality povrchu lze články rozdělit na husté materiály, květákové materiály a korálové materiály. Povrch hustých materiálů má nejnižší stupeň konkávnosti, menší než 5 mm, žádné barevné abnormality, žádnou oxidační mezivrstvu a nejvyšší cenu. Povrch květákového materiálu má střední stupeň konkávnosti, 5-20 mm, průřez je střední a cena je střední; zatímco povrch korálového materiálu má výraznější konkávnost, hloubku větší než 20 mm, průřez je sypký a cena je nejnižší. Hustý materiál se používá hlavně k tažení monokrystalického křemíku, zatímco květákový materiál a korálový materiál se používají hlavně k výrobě polykrystalických křemíkových destiček. V denní výrobě podniků lze hustý materiál dopovat nejméně 30 % květákového materiálu za účelem výroby monokrystalického křemíku. Lze ušetřit náklady na suroviny, ale použití květákového materiálu do určité míry sníží účinnost tažení krystalů. Podniky musí po zvážení obou zvolit vhodný dopovací poměr. V poslední době se cenový rozdíl mezi hustým materiálem a květákovým materiálem v podstatě ustálil na 3 RMB/kg. Pokud se cenový rozdíl dále zvětší, mohou společnosti zvážit dopování většího množství květákového materiálu při tažení monokrystalického křemíku.
3. Proces: Metoda Siemens se stává hlavním proudem a spotřeba energie se stává klíčem k technologickým změnám
Výrobní proces polykřemíku se zhruba dělí na dva kroky. V prvním kroku reaguje průmyslový křemíkový prášek s bezvodým chlorovodíkem za vzniku trichlorsilanu a vodíku. Po opakované destilaci a čištění se získá plynný trichlorsilan, dichlordihydrokřemičitan a silan; druhým krokem je redukce výše uvedeného vysoce čistého plynu na krystalický křemík a redukční krok se liší u modifikované Siemensovy metody a metody fluidního lože silanu. Vylepšená Siemensova metoda má vyspělou výrobní technologii a vysokou kvalitu produktu a v současnosti je nejrozšířenější výrobní technologií. Tradiční Siemensova výrobní metoda spočívá v použití chloru a vodíku k syntéze bezvodého chlorovodíku, chlorovodíku a práškového průmyslového křemíku k syntéze trichlorsilanu při určité teplotě a následném oddělení, rektifikaci a čištění trichlorsilanu. Křemík podléhá tepelné redukční reakci v peci na redukci vodíku za účelem získání elementárního křemíku naneseného na křemíkové jádro. Na tomto základě je vylepšený Siemensův proces také vybaven podpůrným procesem pro recyklaci velkého množství vedlejších produktů, jako je vodík, chlorovodík a chlorid křemičitý, vznikajících ve výrobním procesu, včetně zejména technologie pro regeneraci redukčního zbytkového plynu a opětovné použití chloridu křemičitého. Vodík, chlorovodík, trichlorsilan a tetrachlorid křemičitý se ve výfukových plynech oddělují suchou regenerací. Vodík a chlorovodík lze znovu použít k syntéze a čištění s trichlorsilanem a trichlorsilan se přímo recykluje do tepelné redukce. Čištění se provádí v peci a tetrachlorid křemičitý se hydrogenuje za vzniku trichlorsilanu, který lze použít k čištění. Tento krok se také nazývá studená hydrogenace. Realizací uzavřeného okruhu výroby mohou podniky výrazně snížit spotřebu surovin a elektřiny, čímž efektivně šetří výrobní náklady.
Náklady na výrobu polykřemíku pomocí vylepšené metody Siemens v Číně zahrnují suroviny, spotřebu energie, odpisy, náklady na zpracování atd. Technologický pokrok v tomto odvětví tyto náklady výrazně snížil. Suroviny se vztahují především na průmyslový křemík a trichlorsilan, spotřeba energie zahrnuje elektřinu a páru a náklady na zpracování se vztahují na náklady na kontrolu a opravy výrobních zařízení. Podle statistik společnosti Baichuan Yingfu o nákladech na výrobu polykřemíku na začátku června 2022 jsou suroviny nejvyšší nákladovou položkou a představují 41 % celkových nákladů, přičemž hlavním zdrojem křemíku je průmyslový křemík. Spotřeba křemíku na jednotku běžně používaná v průmyslu představuje množství křemíku spotřebovaného na jednotku vysoce čistých křemíkových produktů. Výpočetní metoda spočívá v přepočtu všech materiálů obsahujících křemík, jako je externě dodávaný průmyslový křemíkový prášek a trichlorsilan, na čistý křemík a následném odečtení externě dodávaného chlorsilanu podle poměru obsahu křemíku. Podle údajů CPIA klesne spotřeba křemíku v roce 2021 o 0,01 kg/kg Si na 1,09 kg/kg Si. Očekává se, že se zlepšením hydrogenace za studena a recyklace vedlejších produktů se do roku 2030 sníží na 1,07 kg/kg Si. Podle neúplných statistik je spotřeba křemíku u pěti největších čínských společností v odvětví polykřemíku nižší než průměr v tomto odvětví. Je známo, že dvě z nich v roce 2021 spotřebují 1,08 kg/kg Si a 1,05 kg/kg Si. Druhým nejvyšším podílem je spotřeba energie, která představuje celkem 32 %, z čehož elektřina tvoří 30 % celkových nákladů, což naznačuje, že cena elektřiny a její účinnost jsou stále důležitými faktory pro výrobu polykřemíku. Dva hlavní ukazatele pro měření energetické účinnosti jsou komplexní spotřeba energie a snížení spotřeby energie. Snížení spotřeby energie se vztahuje k procesu redukce trichlorsilanu a vodíku za účelem výroby vysoce čistého křemíkového materiálu. Spotřeba energie zahrnuje předehřev a nanášení křemíkového jádra, uchování tepla, koncové větrání a další spotřebu energie v procesu. V roce 2021 se s technologickým pokrokem a komplexním využitím energie průměrná komplexní spotřeba energie při výrobě polykřemíku meziročně sníží o 5,3 % na 63 kWh/kg-Si a průměrná spotřeba energie se meziročně sníží o 6,1 % na 46 kWh/kg-Si, přičemž se očekává další pokles v budoucnu. Důležitou položkou nákladů jsou také odpisy, které tvoří 17 %. Za zmínku stojí, že podle údajů společnosti Baichuan Yingfu činily celkové výrobní náklady polykřemíku na začátku června 2022 přibližně 55 816 juanů/tuna, průměrná cena polykřemíku na trhu byla přibližně 260 000 juanů/tuna a hrubá zisková marže dosahovala až 70 % nebo více, což přilákalo velký počet podniků investujících do výstavby výrobních kapacit polykřemíku.
Výrobci polykřemíku mohou snížit náklady dvěma způsoby: jedním je snížení nákladů na suroviny a druhým je snížení spotřeby energie. Pokud jde o suroviny, mohou výrobci snížit náklady na suroviny podpisem dlouhodobých dohod o spolupráci s průmyslovými výrobci křemíku nebo vybudováním integrovaných výrobních kapacit. Například závody na výrobu polykřemíku se v podstatě spoléhají na vlastní dodávky průmyslového křemíku. Pokud jde o spotřebu elektřiny, mohou výrobci snížit náklady na elektřinu nízkými cenami elektřiny a komplexním zlepšením spotřeby energie. Přibližně 70 % komplexní spotřeby elektřiny představuje snížení spotřeby elektřiny a snížení je také klíčovým článkem ve výrobě vysoce čistého krystalického křemíku. Většina výrobních kapacit polykřemíku v Číně je proto soustředěna v regionech s nízkými cenami elektřiny, jako je Sin-ťiang, Vnitřní Mongolsko, S'-čchuan a Jün-nan. S pokrokem v politice dvou uhlíkových emisí je však obtížné získat velké množství levných energetických zdrojů. Snižování spotřeby energie za účelem snížení nákladů je proto dnes proveditelnější cestou ke snížení nákladů. V současné době je účinným způsobem, jak snížit spotřebu energie při redukci, zvýšení počtu křemíkových jader v redukční peci, čímž se zvýší výkon jedné jednotky. V současné době jsou v Číně běžné typy redukčních pecí s 36 páry tyčí, 40 páry tyčí a 48 páry tyčí. Typ pece byl modernizován na 60 párů tyčí a 72 párů tyčí, ale zároveň klade vyšší požadavky na úroveň výrobních technologií podniků.
Ve srovnání s vylepšenou metodou Siemens má metoda silanového fluidního lože tři výhody: jednou je nízká spotřeba energie, druhou je vysoký výkon při tažení krystalů a třetí je výhodnější kombinace s pokročilejší kontinuální Czochralského technologií CCZ. Podle údajů oddělení křemíkového průmyslu je celková spotřeba energie metody silanového fluidního lože 33,33 % oproti vylepšené metodě Siemens a snížení spotřeby energie je o 10 % oproti vylepšené metodě Siemens. Metoda silanového fluidního lože má významné výhody ve spotřebě energie. Pokud jde o tažení krystalů, fyzikální vlastnosti granulovaného křemíku usnadňují úplné naplnění křemenného kelímku v tažné tyči monokrystalického křemíku. Polykrystalický křemík a granulovaný křemík mohou zvýšit kapacitu vkládání kelímku do jedné pece o 29 % a zároveň zkrátit dobu vkládání o 41 %, čímž se výrazně zlepší účinnost tažení monokrystalického křemíku. Granulovaný křemík má navíc malý průměr a dobrou tekutost, což je vhodnější pro kontinuální Czochralského metodu CCZ. V současné době je hlavní technologií tažení monokrystalů ve středním a dolním toku metodou opětovného odlévání monokrystalů RCZ, která spočívá v opětovném podávání a tažení krystalu po tažení monokrystalické křemíkové tyče. Tažení se provádí současně, což šetří dobu chlazení monokrystalické křemíkové tyče a zvyšuje efektivitu výroby. Rychlý rozvoj kontinuální Czochralského metody CCZ také zvýší poptávku po granulovaném křemíku. Ačkoli má granulovaný křemík určité nevýhody, jako je větší množství křemíkového prášku generovaného třením, velký povrch a snadná adsorpce znečišťujících látek a vodík se během tavení spojuje do vodíku, což snadno způsobuje přeskakování, podle nejnovějších oznámení příslušných podniků zabývajících se granulovaným křemíkem se tyto problémy zlepšují a bylo dosaženo určitého pokroku.
Proces výroby silanového fluidního lože je v Evropě a Spojených státech vyspělý a po zavedení čínských podniků je teprve v plenkách. Již v 80. letech 20. století začaly zahraniční společnosti REC a MEMC zkoumat možnosti výroby granulovaného křemíku a realizovaly velkovýrobu. Celková výrobní kapacita společnosti REC v oblasti granulovaného křemíku dosáhla v roce 2010 10 500 tun ročně a ve srovnání s konkurenty společnosti Siemens ve stejném období měla cenovou výhodu nejméně 2–3 USD/kg. Vzhledem k potřebám tažení monokrystalů výroba granulovaného křemíku ve společnosti stagnovala a nakonec ji zastavila. Společnost se obrátila na společný podnik s Čínou, aby založila výrobní podnik zabývající se výrobou granulovaného křemíku.
4. Suroviny: Průmyslový křemík je hlavní surovinou a dodávky mohou uspokojit potřeby expanze polykřemíku
Průmyslový křemík je hlavní surovinou pro výrobu polykrystalického křemíku. Očekává se, že čínská průmyslová produkce křemíku bude v letech 2022 až 2025 stabilně růst. V letech 2010 až 2021 se čínská průmyslová produkce křemíku nachází ve fázi expanze, přičemž průměrné roční tempo růstu výrobní kapacity a produkce dosahuje 7,4 %, respektive 8,6 %. Podle údajů SMM se nově zvýšenáprůmyslová výrobní kapacita křemíkuv Číně bude v letech 2022 a 2023 890 000 tun a 1,065 milionu tun. Za předpokladu, že si průmyslové křemíkové společnosti v budoucnu udrží míru využití kapacity a provozní výkonnost přibližně 60 %, nově zvýšená čínskáVýrobní kapacita v letech 2022 a 2023 povede ke zvýšení produkce o 320 000 tun a 383 000 tun. Podle odhadů GFCIČínská průmyslová výrobní kapacita křemíku v letech 22/23/24/25 činila přibližně 5,90/697/6,71/6,5 milionu tun, což odpovídá 3,55/391/4,18/4,38 milionu tun.
Tempo růstu zbývajících dvou navazujících oblastí superponovaného průmyslového křemíku je relativně pomalé a čínská průmyslová produkce křemíku může v podstatě pokrýt produkci polykřemíku. V roce 2021 dosáhne čínská průmyslová výrobní kapacita křemíku 5,385 milionu tun, což odpovídá produkci 3,213 milionu tun, z čehož polykřemík, organický křemík a hliníkové slitiny spotřebují 623 000 tun, 898 000 tun a 649 000 tun. Kromě toho bude téměř 780 000 tun produkce spotřebováno na export. V roce 2021 bude spotřeba polykřemíku, organického křemíku a hliníkových slitin tvořit 19 %, 28 % a 20 % průmyslového křemíku. V letech 2022 až 2025 se očekává, že tempo růstu produkce organického křemíku zůstane na přibližně 10 % a tempo růstu produkce hliníkových slitin bude nižší než 5 %. Proto se domníváme, že množství průmyslového křemíku, které lze v letech 2022–2025 použít pro výrobu polykřemíku, je relativně dostatečné a může plně uspokojit potřeby výroby polykřemíku.
5. Dodávka polykrystalického křemíku:Čínazaujímá dominantní postavení a výroba se postupně shromažďuje ve vedoucích podnicích
V posledních letech se celosvětová produkce polykřemíku rok od roku zvyšovala a postupně se koncentrovala v Číně. Od roku 2017 do roku 2021 se celosvětová roční produkce polykřemíku zvýšila ze 432 000 tun na 631 000 tun, s nejrychlejším růstem v roce 2021, kdy tempo růstu činilo 21,11 %. Během tohoto období se celosvětová produkce polykřemíku postupně koncentrovala v Číně a podíl čínské produkce polykřemíku se zvýšil z 56,02 % v roce 2017 na 80,03 % v roce 2021. Při porovnání deseti největších společností v celosvětové výrobní kapacitě polykřemíku v letech 2010 a 2021 lze zjistit, že počet čínských společností se zvýšil ze 4 na 8 a podíl výrobní kapacity některých amerických a korejských společností se výrazně snížil a mimo první desítku se nedostaly ani společnosti, jako například HEMOLOCK, OCI, REC a MEMC. Koncentrace průmyslu se výrazně zvýšila a celková výrobní kapacita deseti největších společností v oboru se zvýšila z 57,7 % na 90,3 %. V roce 2021 existovalo pět čínských společností, které se podílely na výrobní kapacitě více než 10 %, což představuje celkem 65,7 %. Existují tři hlavní důvody pro postupný přesun průmyslu polykřemíku do Číny. Zaprvé, čínští výrobci polykřemíku mají značné výhody, pokud jde o suroviny, elektřinu a náklady na práci. Mzdy pracovníků jsou nižší než v zahraničí, takže celkové výrobní náklady v Číně jsou mnohem nižší než v zahraničí a s technologickým pokrokem budou i nadále klesat; zadruhé, kvalita čínských polykřemíkových produktů se neustále zlepšuje, většina z nich je na úrovni první třídy solární energie a jednotlivé pokročilé podniky splňují požadavky na čistotu. Bylo dosaženo průlomů v technologii výroby polykřemíku vyšší elektronické kvality, což postupně vedlo k nahrazování dováženého polykřemíku domácí elektronickou jakostí a přední čínské podniky aktivně podporují výstavbu projektů s polykřemíkovou elektronickou jakostí. Produkce křemíkových destiček v Číně představuje více než 95 % celkové světové produkce, což postupně zvyšuje míru soběstačnosti Číny v oblasti polykřemíku a do určité míry omezuje trh zahraničních podniků zabývajících se polykřemíkem.
V letech 2017 až 2021 se bude roční produkce polykřemíku v Číně stabilně zvyšovat, zejména v oblastech bohatých na energetické zdroje, jako je Sin-ťiang, Vnitřní Mongolsko a S'-čchuan. V roce 2021 se produkce polykřemíku v Číně zvýší z 392 000 tun na 505 000 tun, což představuje nárůst o 28,83 %. Pokud jde o výrobní kapacitu, výrobní kapacita polykřemíku v Číně obecně roste, ale v roce 2020 klesla v důsledku uzavření některých výrobců. Míra využití kapacity čínských podniků zabývajících se polykřemíkem navíc od roku 2018 neustále roste a v roce 2021 dosáhne 97,12 %. Pokud jde o provincie, produkce polykřemíku v Číně se v roce 2021 soustředí především v oblastech s nízkými cenami elektřiny, jako je Sin-ťiang, Vnitřní Mongolsko a S'-čchuan. Produkce Sin-ťiangu je 270 400 tun, což je více než polovina celkové produkce v Číně.
Čínský průmysl polykřemíku se vyznačuje vysokým stupněm koncentrace s hodnotou CR6 77 % a v budoucnu bude mít další vzestupný trend. Výroba polykřemíku je odvětví s vysokými kapitálovými nároky a vysokými technickými bariérami. Cyklus výstavby a výroby projektů obvykle trvá dva roky nebo déle. Pro nové výrobce je obtížné vstoupit do tohoto odvětví. Soudě dle známé plánované expanze a nových projektů v příštích třech letech budou oligopolističtí výrobci v tomto odvětví i nadále rozšiřovat svou výrobní kapacitu díky vlastním technologickým a rozsahovým výhodám a jejich monopolní postavení bude i nadále růst.
Odhaduje se, že čínské dodávky polykřemíku povedou k velkému růstu v letech 2022 až 2025 a produkce polykřemíku dosáhne v roce 2025 1,194 milionu tun, což povede k rozšíření globální produkce polykřemíku. V roce 2021, s prudkým nárůstem ceny polykřemíku v Číně, investovali velcí výrobci do výstavby nových výrobních linek a zároveň přilákali nové výrobce, aby se do tohoto odvětví zapojili. Vzhledem k tomu, že projekty s polykřemíkem trvají od výstavby do výroby nejméně jeden a půl až dva roky, bude nová výstavba dokončena v roce 2021. Výrobní kapacita je obvykle uvedena do provozu ve druhé polovině roku 2022 a 2023. To je velmi v souladu s novými projektovými plány, které v současné době oznamují velcí výrobci. Nová výrobní kapacita v letech 2022–2025 se soustředí především na roky 2022 a 2023. Poté, jak se nabídka a poptávka po polykřemíku a cena postupně stabilizují, se celková výrobní kapacita v odvětví postupně stabilizuje. Tempo růstu výrobní kapacity se bude postupně snižovat. Míra využití kapacity podniků zabývajících se polykřemíkem se navíc v posledních dvou letech udržela na vysoké úrovni, ale zvýšení výrobní kapacity nových projektů bude nějakou dobu trvat a noví účastníci budou muset zvládnout příslušnou technologii přípravy. Míra využití kapacity nových projektů v oblasti polykřemíku bude proto v příštích několika letech nízká. Z toho lze předpovědět produkci polykřemíku v letech 2022–2025 a očekává se, že produkce polykřemíku v roce 2025 dosáhne přibližně 1,194 milionu tun.
Koncentrace zahraničních výrobních kapacit je relativně vysoká a tempo a rychlost růstu produkce v příštích třech letech nebudou tak vysoké jako v Číně. Zahraniční výrobní kapacita polykřemíku je soustředěna hlavně ve čtyřech předních společnostech a zbytek tvoří převážně malé výrobní kapacity. Pokud jde o výrobní kapacitu, Wacker Chem zabírá polovinu zahraniční výrobní kapacity polykřemíku. Její továrny v Německu a Spojených státech mají výrobní kapacity 60 000 tun, respektive 20 000 tun. Prudký nárůst globální výrobní kapacity polykřemíku v roce 2022 a dále může vést k... Z obavy z nadměrné nabídky se společnost stále nachází ve vyčkávací situaci a neplánuje přidávat nové výrobní kapacity. Jihokorejský gigant v oblasti polykřemíku OCI postupně přesouvá svou výrobní linku na polykřemík pro solární účely do Malajsie a zároveň si zachovává původní výrobní linku na polykřemík pro elektronické účely v Číně, která by podle plánu měla v roce 2022 dosáhnout 5 000 tun. Výrobní kapacita společnosti OCI v Malajsii dosáhne v letech 2020 a 2021 27 000 tun, respektive 30 000 tun, čímž dosáhne nízkých nákladů na spotřebu energie a vyhne se vysokým čínským clům na polykřemík ve Spojených státech a Jižní Koreji. Společnost plánuje vyrobit 95 000 tun, ale datum zahájení je nejasné. Očekává se, že v příštích čtyřech letech se produkce zvýší na 5 000 tun ročně. Norská společnost REC má dvě výrobní základny ve státě Washington a v Montaně v USA s roční výrobní kapacitou 18 000 tun polykřemíku pro solární účely a 2 000 tun polykřemíku pro elektronické účely. Společnost REC, která se nacházela v hluboké finanční tísni, se rozhodla pozastavit výrobu. Poté, co ji v roce 2021 stimuloval prudký růst cen polykřemíku, se rozhodla do konce roku 2023 obnovit výrobu 18 000 tun v projektech ve státě Washington a 2 000 tun v Montaně a v roce 2024 dokončit nárůst výrobní kapacity. Společnost Hemlock je největším producentem polykřemíku ve Spojených státech a specializuje se na vysoce čistý polykřemík elektronické kvality. Vysoce technologické bariéry ve výrobě ztěžují nahrazení produktů společnosti na trhu. V kombinaci s tím, že společnost neplánuje v příštích několika letech stavět nové projekty, se očekává, že výrobní kapacita společnosti bude v letech 2022–2025. Roční produkce zůstává na 18 000 tunách. Kromě toho v roce 2021 dosáhne nová výrobní kapacita společností kromě výše uvedených čtyř společností 5 000 tun. Vzhledem k nedostatečnému pochopení výrobních plánů všech společností se zde předpokládá, že nová výrobní kapacita bude v letech 2022 až 2025 činit 5 000 tun ročně.
Podle zahraniční výrobní kapacity se odhaduje, že produkce polykřemíku v zahraničí v roce 2025 dosáhne přibližně 176 000 tun, za předpokladu, že míra využití výrobní kapacity polykřemíku v zahraničí zůstane nezměněna. Poté, co cena polykřemíku v roce 2021 prudce vzrostla, čínské společnosti zvýšily a rozšířily produkci. Naproti tomu zahraniční společnosti jsou ve svých plánech na nové projekty opatrnější. Je to proto, že dominance polykřemíkového průmyslu je již pod kontrolou Číny a slepé zvyšování produkce může vést ke ztrátám. Z hlediska nákladů je spotřeba energie největší složkou nákladů na polykřemík, takže cena elektřiny je velmi důležitá a regiony Sin-ťiang, Vnitřní Mongolsko, S'-čchuan a další mají zjevné výhody. Z hlediska poptávky, jakožto přímý downstream polykřemíku, tvoří čínská produkce křemíkových destiček více než 99 % světové produkce. Následný průmysl polykřemíku je soustředěn především v Číně. Cena vyrobeného polykřemíku je nízká, náklady na dopravu jsou nízké a poptávka je plně zaručena. Za druhé, Čína uvalila relativně vysoká antidumpingová cla na dovoz polykřemíku solární kvality ze Spojených států a Jižní Koreje, což výrazně snížilo spotřebu polykřemíku ze Spojených států a Jižní Koreje. Při budování nových projektů buďte opatrní; navíc se v posledních letech čínské zahraniční podniky zabývající se polykřemíkem v důsledku dopadu cel rozvíjely pomalu a některé výrobní linky byly omezeny nebo dokonce uzavřeny a jejich podíl na celosvětové produkci se rok od roku snižuje, takže nebudou srovnatelné s růstem cen polykřemíku v roce 2021, jelikož čínské společnosti mají vysoké zisky a finanční podmínky nejsou dostatečné k podpoře jejich rychlého a rozsáhlého rozšíření výrobní kapacity.
Na základě příslušných prognóz produkce polykřemíku v Číně a v zahraničí v letech 2022 až 2025 lze shrnout předpokládanou hodnotu globální produkce polykřemíku. Odhaduje se, že globální produkce polykřemíku v roce 2025 dosáhne 1,371 milionu tun. Podle předpokládané hodnoty produkce polykřemíku lze zhruba vypočítat podíl Číny na globálním podílu. Očekává se, že podíl Číny se bude v letech 2022 až 2025 postupně zvyšovat a v roce 2025 překročí 87 %.
6, Shrnutí a výhled
Polykřemík se nachází v řetězci průmyslového křemíku a před ním v celém řetězci fotovoltaického a polovodičového průmyslu, a jeho status je velmi důležitý. Řetězec fotovoltaického průmyslu je obecně polykřemík-křemíková destička-články-moduly-fotovoltaika s instalovanou kapacitou a řetězec polovodičového průmyslu je obecně polykřemík-monokrystalická křemíková destička-křemíková destička-čip. Různá použití mají různé požadavky na čistotu polykřemíku. Fotovoltaický průmysl používá hlavně polykřemík solární kvality a polovodičový průmysl používá polykřemík elektronické kvality. První má čistotu v rozmezí 6N-8N, zatímco druhý vyžaduje čistotu 9N nebo vyšší.
Po mnoho let byl hlavním výrobním procesem polykřemíku po celém světě vylepšená metoda Siemens. V posledních letech některé společnosti aktivně zkoumaly levnější metodu silanového fluidního lože, což mohlo mít vliv na výrobní strukturu. Tyčinkovitý polykřemík vyrobený modifikovanou metodou Siemens se vyznačuje vysokou spotřebou energie, vysokými náklady a vysokou čistotou, zatímco granulovaný křemík vyrobený metodou silanového fluidního lože se vyznačuje nízkou spotřebou energie, nízkými náklady a relativně nízkou čistotou. Některé čínské společnosti realizovaly masovou výrobu granulovaného křemíku a technologii použití granulovaného křemíku k tažení polykřemíku, ale tato technologie nebyla dosud široce propagována. Zda granulovaný křemík dokáže v budoucnu nahradit předchozí, závisí na tom, zda cenová výhoda pokryje nevýhody v kvalitě, vliv následných aplikací a zlepšení bezpečnosti silanu. V posledních letech se celosvětová produkce polykřemíku rok od roku zvyšuje a v Číně se postupně shromažďuje. Od roku 2017 do roku 2021 se celosvětová roční produkce polykřemíku zvýší ze 432 000 tun na 631 000 tun, s nejrychlejším růstem v roce 2021. Během tohoto období se celosvětová produkce polykřemíku postupně stále více koncentrovala v Číně a podíl Číny na produkci polykřemíku se zvýšil z 56,02 % v roce 2017 na 80,03 % v roce 2021. Od roku 2022 do roku 2025 dojde k velkému růstu dodávek polykřemíku. Odhaduje se, že produkce polykřemíku v Číně v roce 2025 dosáhne 1,194 milionu tun a v zahraničí dosáhne 176 000 tun. Celosvětová produkce polykřemíku v roce 2025 tak dosáhne přibližně 1,37 milionu tun.
(Tento článek je určen pouze pro informaci zákazníků UrbanMines a nepředstavuje žádné investiční poradenství.)