1, Fotovoltaisk slutbehov: Efterspørgslen efter fotovoltaisk installeret kapacitet er stærk, og efterspørgslen efter polysilicium vendes baseret på den installerede kapacitetsprognose
1.1. Polysilicon -forbrug: Det globaleForbrugsvolumen stiger støt, hovedsageligt til fotovoltaisk kraftproduktion
De sidste ti år, den globalePolysiliconForbruget er fortsat med at stige, og Kinas andel er fortsat med at udvide sig, ledet af den fotovoltaiske industri. Fra 2012 til 2021 viste det globale polysiliconforbrug generelt en opadgående tendens, der steg fra 237.000 tons til ca. 653.000 tons. I 2018 blev Kinas 531 fotovoltaiske nye politik indført, hvilket klart reducerede subsidiefrekvensen for fotovoltaisk kraftproduktion. Den nyligt installerede fotovoltaiske kapacitet faldt med 18% år til år, og efterspørgslen efter polysilicium blev påvirket. Siden 2019 har staten indført en række politikker for at fremme gitterpariteten i fotovoltaik. Med den hurtige udvikling af den fotovoltaiske industri har efterspørgslen efter polysilicon også gået ind i en periode med hurtig vækst. I løbet af denne periode fortsatte andelen af Kinas polysiliconforbrug i det samlede globale forbrug med at stige, fra 61,5% i 2012 til 93,9% i 2021, hovedsageligt på grund af Kinas hurtigt udviklende fotovoltaiske industri. Fra perspektivet af det globale forbrugsmønster for forskellige typer polysilicium i 2021 vil siliciummaterialer, der anvendes til fotovoltaiske celler, tegne sig for mindst 94%, hvoraf polysilicon og granulær siliciumkonti for henholdsvis 94%og granulære silicium tegner sig for henholdsvis 91%og 3%. Forholdet er 6%, hvilket viser, at den nuværende efterspørgsel efter polysilicium domineres af fotovoltaik. Det forventes, at med opvarmningen af dobbeltkarbonpolitikken, vil efterspørgslen efter fotovoltaisk installeret kapacitet blive stærkere, og forbruget og andelen af polysilicium med solgrad vil fortsætte med at stige.
1.2. Silicium Wafer: Monokrystallinsk siliciumskive besætter mainstream, og kontinuerlig czochralski -teknologi udvikler sig hurtigt
Det direkte nedstrøms link på polysilicon er siliciumskiver, og Kina dominerer i øjeblikket det globale Silicon Wafer -marked. Fra 2012 til 2021 fortsatte den globale og kinesiske produktionskapacitet og output for siliciumskiven med at stige, og den fotovoltaiske industri fortsatte med at bo. Siliciumskiver fungerer som en bro, der forbinder siliciummaterialer og batterier, og der er ingen byrde for produktionskapaciteten, så det fortsætter med at tiltrække et stort antal virksomheder til at komme ind i branchen. I 2021 var de kinesiske producenter af siliciumskiver markant udvidetproduktionKapacitet til 213,5GW output, som førte den globale siliciumskiveproduktion for at stige til 215,4GW. I henhold til den eksisterende og nyligt øgede produktionskapacitet i Kina forventes det, at den årlige vækstrate vil opretholde 15-25% i de næste par år, og Kinas Wafer-produktion vil stadig opretholde en absolut dominerende position i verden.
Polykrystallinsk silicium kan fremstilles til polykrystallinske siliciumingots eller monokrystallinske siliciumstænger. Produktionsprocessen for polykrystallinsk siliciumindgang inkluderer hovedsageligt støbningsmetode og direkte smeltningsmetode. På nuværende tidspunkt er den anden type den vigtigste metode, og tabshastigheden opretholdes dybest set på ca. 5%. Støbningsmetoden er hovedsageligt at smelte siliciummaterialet i diglen først og derefter kaste det i en anden forvarmet digel til afkøling. Ved at kontrollere kølingshastigheden støbes den polykrystallinske siliciumingot af den retningsbestemte størkningsteknologi. Den varme-smeltningsproces for direkte-smeltningsmetoden er den samme som for støbemetoden, hvor polysiliconet først smeltes direkte i Crucible, men køletrinnet er forskelligt fra støbemetoden. Selvom de to metoder er meget ens i naturen, har den direkte smeltedygtige metode kun brug for en digel, og det producerede polysiliciumprodukt er af god kvalitet, hvilket er befordrende for væksten af polykrystallinsk siliciumindgang med bedre orientering, og vækstprocessen er let at automatisere, hvilket kan gøre den interne placering af krystalfejlreduktionen. På nuværende tidspunkt bruger de førende virksomheder inden for solenergimaterialindustrien generelt den direkte smeltemetode til at fremstille polykrystallinske siliciumingotter, og carbon- og iltindholdet er relativt lavt, som kontrolleres under 10ppma og 16ppma. I fremtiden vil produktionen af polykrystallinske siliciumingotter stadig blive domineret af den direkte smeltningsmetode, og tabshastigheden forbliver omkring 5% inden for fem år.
Produktionen af monokrystallinske siliciumstænger er hovedsageligt baseret på Czochralski -metoden, suppleret med den lodrette suspensionszone -smeltemetode, og de produkter, der er produceret af de to, har forskellige anvendelser. Czochralski-metoden bruger grafitresistens til varmepolykrystallinsk silicium i en høj-rensning kvarts digel i et termisk system med lige rør for at smelte det, indsæt derefter frøkrystallen i overfladen af smeltet til fusion og drej frøkrystallen, mens du inverterer korset. , frøkrystallen hæves langsomt opad, og monokrystallinsk silicium opnås gennem processerne med podning, amplifikation, skulderdrejning, vækst i lige diameter og efterbehandling. Den lodrette flydende zonessmeltningsmetode henviser til at fikse den søjleariske polykrystallinske materiale i ovnkammeret, bevæge metalspiral Smeltrecrystalliser for at danne en enkelt krystal. På grund af de forskellige produktionsprocesser er der forskelle i produktionsudstyr, produktionsomkostninger og produktkvalitet. På nuværende tidspunkt har de produkter, der er opnået ved hjælp af zonesmeltningsmetoden, høj renhed og kan bruges til fremstilling af halvlederenheder, mens Czochralski -metoden kan opfylde betingelserne for at producere enkelt krystalsilicium til fotovoltaiske celler og har en lavere omkostning, så det er mainstream -metoden. I 2021 er markedsandelen for den lige trækmetode ca. 85%, og det forventes at stige lidt i de næste par år. Markedsandelserne i 2025 og 2030 forventes at være henholdsvis 87% og 90%. Med hensyn til distriktssmeltende enkeltkrystallsilicium er industriens koncentration af distriktsmeltende enkeltkrystallsilicium relativt høj i verden. erhvervelse), Topsil (Danmark). I fremtiden vil outputskalaen for smeltet enkelt krystalsilicium ikke stige markant. Årsagen er, at Kinas relaterede teknologier er relativt bagud sammenlignet med Japan og Tyskland, især kapaciteten i højfrekvent opvarmningsudstyr og krystallisationsprocesbetingelser. Teknologien til smeltet silicium enkelt krystal i areal med stor diameter kræver, at kinesiske virksomheder fortsætter med at udforske selv.
Czochralski -metoden kan opdeles i kontinuerlig krystaltrækketeknologi (CCZ) og gentagen Crystal Pullting Technology (RCZ). På nuværende tidspunkt er mainstream -metoden i branchen RCZ, som er i overgangsstadiet fra RCZ til CCZ. Den enkelte krystaltrækning og fodringstrin i RZC er uafhængige af hinanden. Før hver trækning skal den enkelte krystalindgang afkøles og fjernes i portkammeret, mens CCZ kan realisere fodring og smeltning under trækning. RCZ er relativt moden, og der er lidt plads til teknologisk forbedring i fremtiden; Mens CCZ har fordelene ved omkostningsreduktion og forbedring af effektiviteten og er i et stadium af hurtig udvikling. Med hensyn til omkostninger sammenlignet med RCZ, der tager ca. 8 timer, før en enkelt stang trækkes, kan CCZ i høj grad forbedre produktionseffektiviteten, reducere digelomkostninger og energiforbrug ved at eliminere dette trin. Den samlede enkelt ovnudgang er mere end 20% højere end for RCZ. Produktionsomkostningerne er mere end 10% lavere end RCZ. Med hensyn til effektivitet kan CCZ fuldføre tegningen af 8-10 enkelt krystalsiliciumstænger inden for livscyklussen for digelen (250 timer), mens RCZ kun kan afslutte ca. 4, og produktionseffektiviteten kan øges med 100-150%. Med hensyn til kvalitet har CCZ mere ensartet resistivitet, lavere iltindhold og langsommere ophobning af metalforureninger, så det er mere velegnet til fremstilling af N-type enkelt krystalsiliciumskiver, som også er i en periode med hurtig udvikling. På nuværende tidspunkt har nogle kinesiske virksomheder annonceret, at de har CCZ-teknologi, og ruten for granulær silicium-CCZ-N-type monokrystallinske siliciumskiver har dybest set været klar og er endda begyndt at bruge 100% granulære siliciummaterialer. . I fremtiden vil CCZ dybest set erstatte RCZ, men det vil tage en bestemt proces.
Produktionsprocessen for monokrystallinske siliciumskiver er opdelt i fire trin: at trække, skære, skære, rengøre og sortere. Fremkomsten af diamanttrådskæringsmetoden har i høj grad reduceret skæringstabshastigheden. Krystalltrækprocessen er beskrevet ovenfor. Skæringsprocessen inkluderer trunkering, kvadrering og affasningsoperationer. Skæring er at bruge en skæringsmaskine til at skære den søjle silicium i siliciumskiver. Rengøring og sortering er de sidste trin i produktionen af siliciumskiver. Metoden med diamanttrådskæring har åbenlyse fordele i forhold til den traditionelle mørteltrådskæringsmetode, hvilket hovedsageligt afspejles i det korte tidsforbrug og lavt tab. Hastigheden på diamanttråden er fem gange den traditionelle skæring. For eksempel tager det kun ca. 10 timer til skæring til en enkelt-vandrerskæring tager ca. 10 timer, og klipning af diamanttråd tager kun ca. 2 timer. Tabet af klipning af diamanttråd er også relativt lille, og det skadelaget, der er forårsaget af klipning af diamanttråd, er mindre end mørteltrådskæring, hvilket er befordrende for at skære tyndere siliciumskiver. I de senere år har virksomheder for at reducere nedskæringstab og produktionsomkostninger henvendt sig til diamanttrådskæringsmetoder, og diamanttrådbjælkers diameter bliver lavere og lavere. I 2021 vil diameteren af diamanttrådbusslinjen være 43-56 μm, og diameteren af diamanttråden, der bruges til monokrystallinske siliciumskiver, falder meget og fortsætter med at falde. Det anslås, at i 2025 og 2030 vil diametterne af diamanttrådbusbjælker, der bruges til at skære monokrystallinske siliciumskiver, være henholdsvis 36 μm og 33 μm, og diametterne på henholdsvis diamanttrådene, der bruges til at skære polykrystallinske siliciumskiver, vil være 51 μm og 51 um. Dette skyldes, at der er mange defekter og urenheder i polykrystallinske siliciumskiver, og tynde ledninger er tilbøjelige til at bryde. Derfor er diameteren af den diamanttrådbusslinj, der blev anvendt til polykrystallinsk siliciumskivning, større end den monokrystallinske siliciumskiver, og da markedsandelen af polykrystallinske siliciumskiver gradvist falder ned, er den brugt til polykrystallinsk silicon, reduktionen i diameteren af diamantrådbusbarerne er langsomt ned.
På nuværende tidspunkt er siliciumskiver hovedsageligt opdelt i to typer: polykrystallinske siliciumskiver og monokrystallinske siliciumskiver. Monokrystallinske siliciumskiver har fordelene ved lang levetid og høj fotoelektrisk konverteringseffektivitet. Polykrystallinske siliciumskiver er sammensat af krystalkorn med forskellige krystalplanorienteringer, mens enkeltkrystallsiliciumskiver er lavet af polykrystallinsk silicium som råvarer og har den samme krystalplanorientering. I udseende er polykrystallinske siliciumskiver og enkelt krystalsiliciumskiver blå-sort og sortbrun. Da de to er skåret fra henholdsvis polykrystallinske siliciumindhold og monokrystallinske siliciumstænger, er formerne firkantede og kvasi-kvadrat. Polykrystallinske siliciumskiver og monokrystallinske siliciumskiver er omkring 20 år. Hvis emballagemetoden og brugsmiljøet er passende, kan levetiden nå mere end 25 år. Generelt set er levetiden for monokrystallinske siliciumskiver lidt længere end for polykrystallinske siliciumskiver. Derudover er monokrystallinske siliciumskiver også lidt bedre i fotoelektrisk konverteringseffektivitet, og deres dislokationstæthed og metalforureninger er meget mindre end dem fra polykrystallinske siliciumskiver. Den kombinerede virkning af forskellige faktorer gør mindretals bærer levetid for enkeltkrystaller snesevis af gange højere end for polykrystallinske siliciumskiver. Derved viser fordelen ved konverteringseffektivitet. I 2021 vil den højeste omdannelseseffektivitet af polykrystallinske siliciumskiver være omkring 21%, og den for monokrystallinske siliciumskiver vil nå op til 24,2%.
Foruden lang levetid og høj konverteringseffektivitet har monokrystallinske siliciumskiver også fordelen ved udtynding, hvilket er befordrende for at reducere siliciumforbrug og omkostninger til siliciumskiven, men vær opmærksom på stigningen i fragmenteringshastighed. Udtynding af siliciumskiver hjælper med at reducere produktionsomkostningerne, og den aktuelle skæringsproces kan fuldt ud imødekomme behovene ved udtynding, men tykkelsen af siliciumskiver skal også imødekomme behovene for nedstrøms celle og komponentfremstilling. Generelt er tykkelsen af siliciumskiver faldet i de senere år, og tykkelsen af polykrystallinske siliciumskiver er markant større end for monokrystallinske siliciumskiver. Monokrystallinske siliciumskiver er yderligere opdelt i N-type siliciumskiver og siliciumskiver af P-type, mens siliciumskiver af N-type hovedsageligt inkluderer brug af topcon-batteri og HJT-batteriforbrug. I 2021 er den gennemsnitlige tykkelse af polykrystallinske siliciumskiver 178μm, og den manglende efterspørgsel i fremtiden får dem til at fortsætte med at tynde. Derfor er det forudsagt, at tykkelsen falder lidt fra 2022 til 2024, og tykkelsen forbliver på ca. 170μm efter 2025; the average thickness of p-type monocrystalline silicon wafers is about 170μm, and it is expected to drop to 155μm and 140μm in 2025 and 2030. Among the n-type monocrystalline silicon wafers, the thickness of the silicon wafers used for HJT cells is about 150μm, and the average thickness of n-type silicon wafers used for TOPCon Celler er 165μm. 135μm.
Derudover forbruger produktionen af polykrystallinske siliciumskiver mere silicium end monokrystallinske siliciumskiver, men produktionstrinnene er relativt enkle, hvilket bringer omkostningsfordele til polykrystallinske siliciumskiver. Polykrystallinsk silicium, som et almindeligt råmateriale til polykrystallinske siliciumskiver og monokrystallinske siliciumskiver, har forskellige forbrug i produktionen af de to, hvilket skyldes forskellene i renheds- og produktionstrinnene for de to. I 2021 er siliciumforbruget af polykrystallinsk ingot 1,10 kg/kg. Det forventes, at de begrænsede investeringer i forskning og udvikling vil føre til små ændringer i fremtiden. Siliciumforbruget af trækstangen er 1,066 kg/kg, og der er et bestemt rum til optimering. Det forventes at være 1,05 kg/kg og 1,043 kg/kg i henholdsvis 2025 og 2030. I den enkelte krystaltrækningsproces kan reduktionen af siliciumforbruget af trækstangen opnås ved at reducere tabet af rengøring og knusning, strengt kontrol af produktionsmiljøet, reducere andelen af primere, forbedre præcisionskontrollen og optimere klassificeringen og forarbejdningsteknologien for nedbrudt siliciummaterialer. Selvom siliciumforbruget af polykrystallinske siliciumskiver er høje, er produktionsomkostningerne for polykrystallinske siliciumskiver relativt høje, fordi polycrystallinske siliciumingotter produceres ved varmsmeltende ingot-støbning, mens monokrystalline siliciumindføringer normalt produceres ved langsom vækst i czochralski enkelt krystal møbler, hvilket giver relativt kraft. Lav. I 2021 vil de gennemsnitlige produktionsomkostninger for monokrystallinske siliciumskiver være ca. 0,673 yuan/w, og det for polykrystallinske siliciumskiver vil være 0,66 yuan/w.
Når tykkelsen af siliciumskiven falder, og diameteren af diamanttrådbusslinjen falder, vil output fra siliciumstænger/ingots med samme diameter pr. Kg øges, og antallet af enkelt krystalsiliciumstænger af samme vægt vil være højere end for polykrystallin silicon -ingots. Med hensyn til magt varierer den effekt, der anvendes af hver siliciumskive, afhængigt af typen og størrelsen. I 2021 er output fra P-type 166 mm størrelse monokrystallinske firkantede stænger ca. 64 stykker pr. Kg, og output fra polykrystallinske firkantede ingots er omkring 59 stykker. Blandt p-typen enkeltkrystallsiliciumskiver er output på 158,75 mm størrelse monokrystallinske firkantede stænger ca. 70 stykker pr. Kg, udgangen af p-type 182 mm størrelse enkelt krystalkvadratstænger er ca. 53 stykker pr. Kilogram, og udgangen af p-typen 210 mm størrelse en enkelt krystal stænger pr. Kilogram er ca. stykker. Outputet fra Square Bar er omkring 40 stykker. Fra 2022 til 2030 vil den kontinuerlige udtynding af siliciumskiver uden tvivl føre til en stigning i antallet af siliciumstænger/ingots af samme volumen. Den mindre diameter af diamanttrådens busbar og medium partikelstørrelse vil også hjælpe med at reducere nedskæringstab og derved øge antallet af producerede skiver. mængde. Det anslås, at i 2025 og 2030 er output af P-type 166 mm størrelse monokrystallinske firkantede stænger omkring 71 og 78 stykker pr. Kg, og output fra polykrystallinske firkantede ingots er omkring 62 og 62 stykker, hvilket skyldes den lave markedsandel af polykrystallinske silicon-wafers, det er vanskeligt at forårsage en betydelig teknologisk fremgang. Der er forskelle i kraften i forskellige typer og størrelser af siliciumskiver. I henhold til meddelelsesdataene for den gennemsnitlige effekt på 158,75 mm siliciumskiver er ca. 5,8W/stykke, er den gennemsnitlige effekt på 166 mm størrelse siliciumskiver ca. 6,25W/stykke, og den gennemsnitlige effekt på 182 mm siliciumskiver er ca. 6,25W/stykke. Den gennemsnitlige effekt af størrelsen siliciumskiven er ca. 7,49W/stykke, og den gennemsnitlige effekt i siliciumskiven på 210 mm er ca. 10W/stykke.
I de senere år har siliciumskiver gradvist udviklet sig i retning af stor størrelse, og stor størrelse er befordrende for at øge kraften i en enkelt chip og derved fortynde de ikke-siliciumomkostninger for celler. Imidlertid er størrelsesjusteringen af siliciumskiver også nødt til at overveje opstrøms og nedstrøms matchning og standardiseringsproblemer, især belastningen og høje aktuelle problemer. På nuværende tidspunkt er der to lejre på markedet vedrørende den fremtidige udviklingsretning af siliciumskivestørrelse, nemlig 182 mm størrelse og 210 mm størrelse. Forslaget fra 182 mm er hovedsageligt fra perspektivet af den vertikale industriens integration, baseret på overvejelsen af installationen og transporten af fotovoltaiske celler, effekten og effektiviteten af moduler og synergien mellem opstrøms og nedstrøms; mens 210 mm hovedsageligt er fra perspektivet af produktionsomkostninger og systemomkostninger. Outputet af 210 mm siliciumskiver steg med mere end 15% i en-furnace-stangtegningsprocessen, downstream-batteriproduktionsomkostningerne blev reduceret med ca. 0,02 yuan/W, og de samlede omkostningsstationskonstruktion blev reduceret med ca. 0,1 yuan/w. I de næste par år forventes det, at siliciumskiver med en størrelse under 166 mm gradvist vil blive elimineret; Opstrøms og nedstrøms matchende problemer på 210 mm siliciumskiver vil gradvist blive løst effektivt, og omkostningerne vil blive en vigtigere faktor, der påvirker investeringen og produktionen af virksomheder. Derfor vil markedsandelen på 210 mm siliciumskiver stige. Stabil stigning; 182 mm siliciumskive vil blive mainstream -størrelsen på markedet i kraft af dets fordele i vertikalt integreret produktion, men med gennembrudets udvikling af 210 mm silicium wafer applikationsteknologi vil 182 mm give plads til det. Derudover er det vanskeligt for siliciumskiver i større størrelse at blive vidt brugt på markedet i de næste par år, fordi arbejdsomkostninger og installationsrisiko for store siliciumskiver vil stige i høj grad, hvilket er vanskeligt at blive modregnet af besparelserne i produktionsomkostninger og systemomkostninger. . I 2021 inkluderer siliciumskivestørrelser på markedet 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm osv. Blandt dem faldt størrelsen på 158,75 mm og 166 mm udgjort til 50% af det samlede beløb, og størrelsen på 156,75 mm faldt til 5%, hvilket vil gradvis erstattes i fremtiden; 166 mm er den største størrelse løsning, der kan opgraderes til den eksisterende batteriproduktionslinje, som vil være den største størrelse i de sidste to år. Med hensyn til overgangsstørrelse forventes det, at markedsandelen vil være mindre end 2% i 2030; Den samlede størrelse på 182 mm og 210 mm vil tegne sig for 45% i 2021, og markedsandelen vil stige hurtigt i fremtiden. Det forventes, at den samlede markedsandel i 2030 vil overstige 98%.
I de senere år er markedsandelen for monokrystallinsk silicium fortsat med at stige, og det har besat mainstream -positionen på markedet. Fra 2012 til 2021 steg andelen af monokrystallinsk silicium fra mindre end 20% til 93,3%, en betydelig stigning. I 2018 er siliciumskiverne på markedet hovedsageligt polykrystallinske siliciumskiver og tegner sig for mere end 50%. Hovedårsagen er, at de tekniske fordele ved monokrystallinske siliciumskiver ikke kan dække omkostnings ulemperne. Siden 2019, som den fotoelektriske konverteringseffektivitet af monokrystallinske siliciumskiver, har overskredet polykrystallinsk siliciumskiver markant, og produktionsomkostningerne for monokrystallinsk siliciumskiver er fortsat med at falde med teknologisk fremskridt, er markedet for monokrystallinsk silikonskiver fortsat med at øge, og er blevet deltaget i markedet. produkt. Det forventes, at andelen af monokrystallinske siliciumskiver når ca. 96% i 2025, og markedsandelen af monokrystallinske siliciumskiver når 97,7% i 2030. (Rapportkilde: Fremtidens tænketank)
1.3. Batterier: PERC-batterier dominerer markedet, og udviklingen af N-type batterier skubber produktkvaliteten op
Midtstrømslinket til den fotovoltaiske industrikæde inkluderer fotovoltaiske celler og fotovoltaiske cellemoduler. Behandlingen af siliciumskiver til celler er det vigtigste trin i at realisere fotoelektrisk konvertering. Det tager omkring syv trin at behandle en konventionel celle fra en siliciumskiver. Sæt først siliciumskiven i hydrofluorinsyre for at producere en pyramidlignende ruskindstruktur på dens overflade og derved reducere refleksionsevnen af sollys og øge lysabsorptionen; Det andet er fosfor diffunderes på overfladen af den ene side af siliciumskiven for at danne et PN -kryds, og dens kvalitet påvirker direkte effektiviteten af cellen; Den tredje er at fjerne PN -krydset dannet på siden af siliciumskiven i diffusionstrinnet for at forhindre kortslutning af cellen; Et lag af siliciumnitridfilm er belagt på den side, hvor PN -krydset dannes for at reducere lysreflektion og samtidig øge effektiviteten; Den femte er at udskrive metalelektroder foran og bagpå siliciumskiven for at indsamle minoritetsbærere genereret af fotovoltaik; Kredsløbet, der er trykt i trykstadiet, er sintret og dannet, og det er integreret med siliciumskiven, det vil sige cellen; Endelig klassificeres cellerne med forskellige effektiviteter.
Krystallinske siliciumceller fremstilles normalt med siliciumskiver som substrater og kan opdeles i P-type celler og N-type celler i henhold til typen af siliciumskiver. Blandt dem har celler af N-type højere konverteringseffektivitet og erstatter gradvist celler i P-typen i de senere år. P-type siliciumskiver fremstilles ved doping-silicium med bor, og siliciumskiver af N-type er lavet af fosfor. Derfor er koncentrationen af borelementet i N-type siliciumskiven lavere, hvilket hæmmer bindingen af bor-iltkomplekser, hvilket forbedrer minoritetsbærerens levetid for siliciummaterialet, og på samme tid er der ingen fotoinduceret dæmpning i batteriet. Derudover er minoritetsbærerne i N-typen huller, P-typen minoritetsbærere er elektroner, og fangstens tværsnit af de fleste urenhedatomer for huller er mindre end elektroner. Derfor er minoritetsbærerens levetid for N-type cellen højere, og den fotoelektriske konverteringsfrekvens er højere. I henhold til laboratoriedata er den øvre grænse for konverteringseffektiviteten af P-type celler 24,5%, og konverteringseffektiviteten af N-type celler er op til 28,7%, så N-type celler repræsenterer udviklingsretningen for fremtidig teknologi. I 2021 har N-type celler (hovedsageligt inklusive heterojunctionsceller og topcon-celler) relativt høje omkostninger, og omfanget af masseproduktion er stadig lille. Den nuværende markedsandel er ca. 3%, hvilket dybest set er den samme som i 2020.
I 2021 vil konverteringseffektiviteten af N-type celler blive forbedret markant, og det forventes, at der vil være mere plads til teknologiske fremskridt i de næste fem år. I 2021 vil den store produktion af P-type monokrystallinske celler bruge PERC-teknologi, og den gennemsnitlige konverteringseffektivitet vil nå 23,1%, en stigning på 0,3 procentpoint sammenlignet med 2020; Konverteringseffektiviteten af polykrystallinske sorte siliciumceller ved anvendelse af PERC -teknologi når 21,0%sammenlignet med 2020. Årlig stigning på 0,2 procentpoint; Konventionel polykrystallinsk sort siliciumcelleffektivitetsforbedring er ikke stærk, konverteringseffektiviteten i 2021 vil være ca. 19,5%, kun 0,1 procentpoint højere, og den fremtidige effektivitetsforbedringsrum er begrænset; Den gennemsnitlige konverteringseffektivitet af INGOT -monokrystallinske PERC -celler er 22,4%, hvilket er 0,7 procentpoint lavere end for monokrystallinske PERC -celler; Den gennemsnitlige konverteringseffektivitet af Topcon-celler af N-type når 24%, og den gennemsnitlige konverteringseffektivitet af heterojunctionsceller når 24,2%, som begge er blevet meget forbedret sammenlignet med 2020, og den gennemsnitlige konverteringseffektivitet af IBC-celler når 24,2%. Med udviklingen af teknologi i fremtiden kan batteriteknologier som TBC og HBC også fortsætte med at gøre fremskridt. I fremtiden, med reduktion af produktionsomkostninger og forbedring af udbyttet, vil N-type batterier være en af de vigtigste udviklingsretninger for batteriteknologi.
Set fra batteriteknologiruten har den iterative opdatering af batteriteknologi hovedsageligt gennemgået BSF, PERC, Topcon baseret på PERC -forbedring, og HJT, en ny teknologi, der undergraver PERC; Topcon kan kombineres yderligere med IBC for at danne TBC, og HJT kan også kombineres med IBC for at blive HBC. P-type monocrystalline cells mainly use PERC technology, p-type polycrystalline cells include polycrystalline black silicon cells and ingot monocrystalline cells, the latter refers to the addition of monocrystalline seed crystals on the basis of conventional polycrystalline ingot process, directional solidification After that, a square silicon ingot is formed, and a silicon wafer Blandet med enkelt krystal og polykrystallinsk fremstilles gennem en række behandlingsprocesser. Fordi det i det væsentlige bruger en polykrystallinsk forberedelsesrute, er den inkluderet i kategorien af P-type polykrystallinske celler. N-type celler inkluderer hovedsageligt topcon-monokrystallinske celler, HJT monokrystallinske celler og IBC monokrystallinske celler. I 2021 vil de nye masseproduktionslinjer stadig blive domineret af PERC -celleproduktionslinjer, og markedsandelen for PERC -celler vil yderligere stige til 91,2%. Da produktets efterspørgsel efter udendørs og husholdningsprojekter har koncentreret sig om højeffektive produkter, falder markedsandelen for BSF-batterier fra 8,8% til 5% i 2021.
1.4. Moduler: Omkostningerne ved cellerne tegner sig for hoveddelen, og modulernes kraft afhænger af cellerne
Produktionstrinnene for fotovoltaiske moduler inkluderer hovedsageligt celleforbindelser og laminering, og celler tegner sig for en stor del af de samlede omkostninger ved modulet. Da den nuværende og spænding af en enkelt celle er meget små, skal cellerne sammenkobles gennem busstænger. Her er de forbundet i serie for at øge spændingen og derefter forbundet parallelt med at opnå høj strøm, og derefter forsegles det fotovoltaiske glas, EVA eller POE, batteriark, EVA eller POE, bagpladen og opvarmes i en bestemt rækkefølge og til sidst beskyttet af aluminiumsramme og silikoneforseglingskant. Set fra komponentproduktionsomkostningssammensætning tegner sig materialomkostninger for 75%, hvor de besætter hovedpositionen, efterfulgt af produktionsomkostninger, ydelsesomkostninger og arbejdsomkostninger. Omkostningerne ved materialer ledes af omkostningerne ved celler. I henhold til meddelelser fra mange virksomheder tegner celler ca. 2/3 af de samlede omkostninger ved fotovoltaiske moduler.
Fotovoltaiske moduler er normalt opdelt efter celletype, størrelse og mængde. Der er forskelle i kraften i forskellige moduler, men de er alle i stigende fase. Strøm er en nøgleindikator for fotovoltaiske moduler, der repræsenterer modulets evne til at konvertere solenergi til elektricitet. Det kan ses fra effektstatistikken for forskellige typer fotovoltaiske moduler, at når størrelsen og antallet af celler i modulet er den samme, er modulets kraft N-type enkelt krystal> P-type enkelt krystal> polykrystallinsk; Jo større størrelse og mængde, jo større er modulets kraft; For topcon -krystalmoduler og heterojunction -moduler med samme specifikation er sidstnævnte magt større end den førstnævnte. Ifølge CPIA-prognosen vil modulmagten stige med 5-10W om året i de næste par år. Derudover vil modulemballage medføre et bestemt strømtab, hovedsageligt inklusive optisk tab og elektrisk tab. Førstnævnte er forårsaget af transmission og optisk uoverensstemmelse af emballagematerialer såsom fotovoltaisk glas og EVA, og sidstnævnte henviser hovedsageligt til brugen af solceller i serie. Kredsløbstabet forårsaget af modstanden for svejsningsbåndet og selve busstangen og det aktuelle misforholdstab forårsaget af den parallelle forbindelse af cellerne, det samlede effekttab af de to tegner sig for ca. 8%.
1.5. Photovoltaic Installeret kapacitet: Politikkerne i forskellige lande er åbenlyst drevet, og der er enorm plads til ny installeret kapacitet i fremtiden
Verden har dybest set nået en konsensus om netto -nulemissioner under miljøbeskyttelsesmålet, og økonomien i overlagrede fotovoltaiske projekter er gradvist fremkommet. Lande undersøger aktivt udviklingen af kraftproduktion af vedvarende energi. I de senere år har lande over hele verden forpligtet sig til at reducere kulstofemissioner. De fleste af de store drivhusgasemittere har formuleret tilsvarende mål for vedvarende energi, og den installerede kapacitet af vedvarende energi er enorm. Baseret på 1,5 ℃ temperaturstyringsmålet forudsiger Irena, at den globale installerede vedvarende energikapacitet vil nå 10,8TW i 2030. Derudover er ifølge WoodMAC -data ifølge WoodMAC -data, at niveauomkostningerne for elektricitet (LCOE) af solenergiproduktion i Kina, Indien, De Forenede Stater og andre lande allerede er lavere end den billigste fossile energi og vil yderligere falde i fremtiden. Den aktive fremme af politikker i forskellige lande og økonomien i fotovoltaisk kraftproduktion har ført til en stabil stigning i den kumulative installerede kapacitet af fotovoltaik i verden og Kina i de senere år. Fra 2012 til 2021 vil den kumulative installerede kapacitet af fotovoltaik i verden stige fra 104,3 GW til 849,5GW, og den kumulative installerede kapacitet af fotovoltaik i Kina vil stige fra 6,7 GW til 307GW, en stigning på over 44 gange. Derudover tegner Kinas nyligt installerede fotovoltaiske kapacitet mere end 20% af verdens samlede installerede kapacitet. I 2021 er Kinas nyligt installerede fotovoltaiske kapacitet 53 GW, hvilket tegner sig for ca. 40% af verdens nyligt installerede kapacitet. Dette skyldes hovedsageligt den rigelige og ensartede fordeling af lysenergiressourcer i Kina, den veludviklede opstrøms og nedstrøms og den stærke støtte fra nationale politikker. I denne periode har Kina spillet en enorm rolle i fotovoltaisk kraftproduktion, og den kumulative installerede kapacitet har tegnet sig for mindre end 6,5%. sprang til 36,14%.
Baseret på ovenstående analyse har CPIA givet prognosen for nyligt øgede fotovoltaiske installationer fra 2022 til 2030 over hele verden. Det anslås, at den globale nyligt installerede kapacitet i 2030 under både optimistiske og konservative forhold vil være henholdsvis 366 og 315GW, og Kinas nyinstallerede kapacitet vil være 128., 105GW. Nedenfor vil vi forudsige efterspørgslen efter polysilicium baseret på omfanget af nyligt installeret kapacitet hvert år.
1.6. Efterspørgselsprognose for polysilicium til fotovoltaiske anvendelser
Fra 2022 til 2030, baseret på CPIAs prognose for de globale nyligt øgede PV -installationer under både optimistiske og konservative scenarier, kan efterspørgslen efter polysilicium til PV -applikationer forudsiges. Celler er et vigtigt trin til at realisere fotoelektrisk konvertering, og siliciumskiver er de grundlæggende råmaterialer i celler og den direkte nedstrøms for polysilicium, så det er en vigtig del af polysilicium -efterspørgselsforudsigelsen. Det vægtede antal stykker pr. Kg siliciumstænger og ingots kan beregnes ud fra antallet af stykker pr. Kg og markedsandelen af siliciumstænger og ingots. Derefter, i henhold til strømmen og markedsandelen af siliciumskiver i forskellige størrelser, kan den vægtede effekt af siliciumskiver opnås, og derefter kan det krævede antal siliciumskiver estimeres i henhold til den nyligt installerede fotovoltaiske kapacitet. Dernæst kan vægten af de krævede siliciumstænger og ingots opnås i henhold til det kvantitative forhold mellem antallet af siliciumskiver og det vægtede antal siliciumstænger og siliciumindhold pr. Kg. Yderligere kombineret med det vægtede siliciumforbrug af siliciumstænger/siliciumingotter kan efterspørgslen efter polysilicium til nyligt installeret fotovoltaisk kapacitet endelig opnås. I henhold til de forventede resultater vil den globale efterspørgsel efter polysilicium om nye fotovoltaiske installationer i de sidste fem år fortsætte med at stige, når de toppede i 2027 og derefter falder lidt i de næste tre år. Det anslås, at den globale årlige efterspørgsel efter polysilicium til fotovoltaiske installationer under optimistiske og konservative forhold i 2025 vil være henholdsvis 1.108.900 ton og 907.800 ton, og den globale efterspørgsel efter polysilicon for fotovoltaiske anvendelser i 2030 vil være 1.042.100 tons under optimistiske og konservative forhold. , 896.900 ton. Ifølge Kinasandel af den globale fotovoltaiske installerede kapacitet,Kinas efterspørgsel efter polysilicium til fotovoltaisk brug i 2025forventes at være henholdsvis 369.600 ton og 302.600 ton under optimistiske og konservative forhold og 739.300 ton og 605.200 ton i udlandet.
2, Efterspørgsel efter halvlederens ende: skalaen er meget mindre end efterspørgslen inden for det fotovoltaiske felt, og den fremtidige vækst kan forventes
Ud over at fremstille fotovoltaiske celler kan Polysilicon også bruges som råmateriale til fremstilling af chips og bruges i halvlederfeltet, som kan opdeles i bilproduktion, industriel elektronik, elektronisk kommunikation, hjemmeapparater og andre felter. Processen fra polysilicon til ChIP er hovedsageligt opdelt i tre trin. Først trækkes polysiliconet ind i monokrystallinske siliciumindhold og skærer derefter i tynde siliciumskiver. Siliciumskiver produceres gennem en række slibnings-, affasnings- og poleringsoperationer. , som er det grundlæggende råmateriale fra halvlederfabrikken. Endelig skæres siliciumskiven og laser indgraveret i forskellige kredsløbsstrukturer for at fremstille chipprodukter med visse egenskaber. Almindelige siliciumskiver inkluderer hovedsageligt polerede skiver, epitaksiale skiver og SOI -skiver. Poleret skive er et chipproduktionsmateriale med høj fladhed opnået ved at polere siliciumskiven for at fjerne det beskadigede lag på overfladen, som kan bruges direkte til fremstilling af chips, epitaksiale skiver og SOI -siliciumskiver. Epitaksiale skiver opnås ved epitaksial vækst af polerede skiver, mens SOI -siliciumskiver fremstilles ved binding eller ionimplantation på polerede skivesubstrater, og forberedelsesprocessen er relativt vanskelig.
Gennem efterspørgslen efter polysilicium på halvledersiden i 2021, kombineret med agenturets prognose for vækstraten for halvlederindustrien i de næste par år, kan efterspørgslen efter polysilicium inden for halvlederfeltet fra 2022 til 2025 estimeres groft. I 2021 vil den globale polysiliciumproduktion af elektronisk kvalitet tegne sig for ca. 6% af den samlede polysiliciumproduktion, og sol-grade polysilicium og granulær silicium vil tegne sig for ca. 94%. De fleste polysilicium i elektronisk kvalitet bruges i halvlederfeltet, og andet polysilicium bruges dybest set i den fotovoltaiske industri. . Derfor kan det antages, at mængden af polysilicium, der bruges i halvlederindustrien i 2021, er omkring 37.000 ton. I henhold til den fremtidige sammensatte væksthastighed for halvlederindustrien, der er forudsagt af spåmordet indsigt, vil efterspørgslen efter polysilicium til halvlederbrug stige med en årlig sats på 8,6% fra 2022 til 2025. Det anslås, at efterspørgslen efter polysilicium i 2025. (Rapportkilde: Future Think Tank)
3, Polysilicon Import and Export: Import overstiger langt eksporten, hvor Tyskland og Malaysia tegner sig for en højere andel
I 2021 kommer ca. 18,63% af Kinas efterspørgsel efter polysilicium fra import, og omfanget af importen overstiger langt eksporten. Fra 2017 til 2021 domineres import- og eksportmønsteret for polysilicium af import, hvilket kan skyldes den stærke nedstrøms efterspørgsel efter fotovoltaisk industri, der har udviklet sig hurtigt i de senere år, og dens efterspørgsel efter polysiliconregnskaber for mere end 94% af den samlede efterspørgsel; Derudover har virksomheden endnu ikke mestret produktionsteknologien for højrulhed elektronisk kvalitet polysilicon, så noget polysilicium, der kræves af den integrerede kredsløbsindustri, skal stadig stole på import. I henhold til dataene fra Silicon Industry -filialen fortsatte importvolumenet med at falde i 2019 og 2020. Den grundlæggende årsag til faldet i Polysilicon Imports i 2019 var den betydelige stigning i produktionskapaciteten, der steg fra 388.000 tons i 2018 til 452.000 tons i 2019. På samme tid, OCI, REC, Hanwha nogle overfore selskaber, såsom nogle overvågningsvirksomhed til tab, så importafhængigheden af polysilicon er meget lavere; Selvom produktionskapaciteten ikke er steget i 2020, har virkningen af epidemien ført til forsinkelser i konstruktionen af fotovoltaiske projekter, og antallet af polysiliciumordrer er faldet i samme periode. I 2021 vil Kinas fotovoltaiske marked udvikle sig hurtigt, og det tilsyneladende forbrug af Polysilicon vil nå 613.000 ton og føre importvolumen til rebound. I de sidste fem år har Kinas netto Polysilicon Import Volume været mellem 90.000 og 140.000 ton, hvoraf ca. 103.800 ton i 2021. Det forventes, at Kinas netto Polysilicon Import Volume forbliver omkring 100.000 ton om året fra 2022 til 2025.
Kinas Polysilicon -import kommer hovedsageligt fra Tyskland, Malaysia, Japan og Taiwan, Kina, og den samlede import fra disse fire lande vil tegne sig for 90,51% i 2021. Cirka 45% af Kinas Polysilicon -import kommer fra Tyskland, 26% fra Malaysia, 13,5% fra Japan og 6% fra Taiwan. Tyskland ejer verdens polysiliciumgigant Wacker, som er den største kilde til oversøisk polysilicium, der tegner sig for 12,7% af den samlede globale produktionskapacitet i 2021; Malaysia har et stort antal polysilicon -produktionslinjer fra Sydkoreas OCI -selskab, der stammer fra den originale produktionslinje i Malaysia i Tokuyama, et japansk selskab erhvervet af OCI. Der er fabrikker og nogle fabrikker, som OCI flyttede fra Sydkorea til Malaysia. Årsagen til flytningen er, at Malaysia leverer gratis fabriksrum, og omkostningerne til elektricitet er en tredjedel lavere end Sydkoreas; Japan og Taiwan, Kina har Tokuyama, Get og andre virksomheder, der besætter en stor andel af polysiliciumproduktionen. et sted. I 2021 vil Polysilicon -output være 492.000 ton, som den nyligt installerede fotovoltaiske kapacitet og chipproduktionsefterspørgsel vil være henholdsvis 206.400 ton og 1.500 ton, og den resterende 284.100 tons vil hovedsageligt bruges til nedstrømsbehandling og eksporterede udsendelser. I downstream -forbindelserne mellem polysilicium eksporteres siliciumskiver, celler og moduler hovedsageligt, blandt hvilke eksporten af moduler er særlig fremtrædende. I 2021 havde 4,64 milliarder siliciumskiver og 3,2 milliarder fotovoltaiske celler væreteksporteretFra Kina med en samlet eksport på henholdsvis 22,6 GW og 10,3 GW, og eksporten af fotovoltaiske moduler er 98,5GW med meget få import. Med hensyn til eksportværdisammensætning når moduleksporten i 2021 USD 24,61 milliarder, der tegner sig for 86%, efterfulgt af siliciumskiver og batterier. I 2021 når den globale output af siliciumskiver, fotovoltaiske celler og fotovoltaiske moduler henholdsvis 97,3%, 85,1%og 82,3%. Det forventes, at den globale fotovoltaiske industri fortsat vil koncentrere sig i Kina inden for de næste tre år, og output og eksportvolumen for hvert link vil være betydelig. Derfor anslås det, at fra 2022 til 2025 vil mængden af polysilicium, der bruges til forarbejdning og producere nedstrøms produkter og eksporteres i udlandet, gradvist stige. Det estimeres ved at trække oversøisk produktion fra oversøisk efterspørgsel efter polysilicium. I 2025 estimeres polysilicon produceret ved behandling af nedstrøms produkter at eksportere 583.000 tons til fremmede lande fra Kina
4, Resume og udsigter
Den globale efterspørgsel efter polysilicium er hovedsageligt koncentreret i det fotovoltaiske felt, og efterspørgslen inden for halvlederfeltet er ikke en størrelsesorden. Efterspørgslen efter polysilicium er drevet af fotovoltaiske installationer og overføres gradvist til polysilicium gennem forbindelsen til fotovoltaiske moduler-celle-værge, hvilket genererer efterspørgsel efter det. I fremtiden, med udvidelsen af den globale fotovoltaiske installerede kapacitet, er efterspørgslen efter polysilicium generelt optimistisk. Optimistisk vil Kina og oversøiske nyligt øgede PV -installationer, der forårsager efterspørgslen efter polysilicium i 2025, være henholdsvis 36,96GW og 73,93GW, og efterspørgslen under konservative forhold vil også nå henholdsvis 30,24GW og 60,49GW. I 2021 vil den globale polysiliciumforsyning og efterspørgsel være stram, hvilket resulterer i høje globale polysiliconpriser. Denne situation kan fortsætte indtil 2022 og gradvist vende sig til stadiet med løs forsyning efter 2023. I anden halvdel af 2020 begyndte virkningen af epidemien at svækkes, og nedstrøms produktionsudvidelse drev efterspørgslen efter polysilicium, og nogle førende virksomheder planlagde at udvide produktionen. Imidlertid resulterede ekspansionscyklussen på mere end et og et halvt år i frigivelsen af produktionskapaciteten i slutningen af 2021 og 2022, hvilket resulterede i en stigning på 4,24% i 2021. Der er et forsyningsgap på 10.000 tons, så priserne er steget skarpt. Det forudses, at i 2022 under de optimistiske og konservative forhold for fotovoltaisk installeret kapacitet, vil udbud og efterspørgselsgap være henholdsvis -156.500 ton og 2.400 ton, og den samlede forsyning vil stadig være i en tilstand af relativt mangelvare. I 2023 og derover starter de nye projekter, der startede byggeriet i slutningen af 2021 og begyndelsen af 2022, produktionen og opnå en ramp-up i produktionskapacitet. Udbud og efterspørgsel vil gradvist løsne, og priserne kan være under pres nedad. I opfølgningen skal der rettes opmærksomheden på virkningen af den russisk-ukrainske krig på det globale energimønster, som kan ændre den globale plan for nyligt installeret fotovoltaisk kapacitet, hvilket vil påvirke efterspørgslen efter polysilicium.
(Denne artikel er kun til henvisning til Urbanmines 'kunder og repræsenterer ikke nogen investeringsrådgivning）