1. Cadena industrial del polisilicio: el proceso de producción es complejo y el proceso descendente se centra en los semiconductores fotovoltaicos.
El polisilicio se produce principalmente a partir de silicio industrial, cloro e hidrógeno y se encuentra en la fase anterior de las cadenas industriales fotovoltaicas y de semiconductores. Según los datos de la CPIA, el método de producción de polisilicio principal actual en el mundo es el método Siemens modificado; excepto en China, más del 95% del polisilicio se produce mediante el método Siemens modificado. En el proceso de preparación de polisilicio mediante el método mejorado de Siemens, en primer lugar, el cloro gaseoso se combina con gas hidrógeno para generar cloruro de hidrógeno, y luego reacciona con el polvo de silicio después de triturar y moler el silicio industrial para generar triclorosilano, que se reduce aún más mediante gas hidrógeno para generar polisilicio. El silicio policristalino se puede fundir y enfriar para producir lingotes de silicio policristalino, y el silicio monocristalino también se puede producir mediante Czochralski o fusión por zonas. En comparación con el silicio policristalino, el silicio monocristalino está compuesto de granos de cristal con la misma orientación cristalina, por lo que tiene mejor conductividad eléctrica y eficiencia de conversión. Tanto los lingotes de silicio policristalino como las varillas de silicio monocristalino se pueden cortar y procesar en obleas y células de silicio, que a su vez se convierten en piezas clave de los módulos fotovoltaicos y se utilizan en el campo fotovoltaico. Además, las obleas de silicio monocristalino también se pueden formar en obleas de silicio mediante esmerilado, pulido, epitaxia, limpieza y otros procesos repetidos, que pueden usarse como materiales de sustrato para dispositivos electrónicos semiconductores.
El contenido de impurezas de polisilicio es estrictamente requerido y la industria tiene las características de una alta inversión de capital y altas barreras técnicas. Dado que la pureza del polisilicio afectará seriamente el proceso de estirado del silicio monocristalino, los requisitos de pureza son extremadamente estrictos. La pureza mínima del polisilicio es del 99,9999% y la más alta se acerca infinitamente al 100%. Además, las normas nacionales de China establecen requisitos claros para el contenido de impurezas y, en base a esto, el polisilicio se divide en grados I, II y III, de los cuales el contenido de boro, fósforo, oxígeno y carbono es un índice de referencia importante. Las "Condiciones de acceso a la industria del polisilicio" estipulan que las empresas deben tener un sistema sólido de inspección y gestión de la calidad y que las normas de los productos deben cumplir estrictamente con las normas nacionales; Además, las condiciones de acceso también requieren la escala y el consumo de energía de las empresas de producción de polisilicio, como el polisilicio de grado solar y de grado electrónico. La escala del proyecto es superior a 3000 toneladas/año y 1000 toneladas/año respectivamente, y el índice de capital mínimo. en la inversión de nuevas construcciones y proyectos de reconstrucción y ampliación no será inferior al 30%, por lo que el polisilicio es una industria intensiva en capital. Según las estadísticas de la CPIA, el coste de inversión de los equipos de la línea de producción de polisilicio de 10.000 toneladas puestos en funcionamiento en 2021 ha aumentado ligeramente hasta los 103 millones de yuanes/kt. La razón es el aumento del precio de los materiales metálicos a granel. Se espera que el costo de inversión en el futuro aumente con el progreso de la tecnología de los equipos de producción y que el monómero disminuya a medida que aumenta el tamaño. Según las regulaciones, el consumo de energía del polisilicio para la reducción Czochralski de grado solar y electrónico debe ser inferior a 60 kWh/kg y 100 kWh/kg respectivamente, y los requisitos para los indicadores de consumo de energía son relativamente estrictos. La producción de polisilicio tiende a pertenecer a la industria química. El proceso de producción es relativamente complejo y el umbral para las rutas técnicas, la selección de equipos, la puesta en servicio y la operación es alto. El proceso de producción implica muchas reacciones químicas complejas y el número de nodos de control es más de 1000. Es difícil para los nuevos participantes dominar rápidamente la artesanía madura. Por lo tanto, existen grandes barreras técnicas y de capital en la industria de producción de polisilicio, lo que también promueve que los fabricantes de polisilicio lleven a cabo una estricta optimización técnica del flujo del proceso, el embalaje y el proceso de transporte.
2. Clasificación del polisilicio: la pureza determina el uso y el grado solar ocupa la corriente principal
El silicio policristalino, una forma de silicio elemental, está compuesto de granos de cristal con diferentes orientaciones cristalinas y se purifica principalmente mediante procesamiento industrial de silicio. La apariencia del polisilicio es un brillo metálico gris y el punto de fusión es de aproximadamente 1410 ℃. Es inactivo a temperatura ambiente y más activo en estado fundido. El polisilicio tiene propiedades semiconductoras y es un material semiconductor excelente y extremadamente importante, pero una pequeña cantidad de impurezas puede afectar en gran medida su conductividad. Existen muchos métodos de clasificación del polisilicio. Además de la clasificación mencionada anteriormente según los estándares nacionales de China, aquí se presentan tres métodos de clasificación más importantes. Según los diferentes requisitos de pureza y usos, el polisilicio se puede dividir en polisilicio de grado solar y polisilicio de grado electrónico. El polisilicio de grado solar se utiliza principalmente en la producción de células fotovoltaicas, mientras que el polisilicio de grado electrónico se utiliza ampliamente en la industria de circuitos integrados como materia prima para chips y otras producciones. La pureza del polisilicio de grado solar es de 6~8N, es decir, se requiere que el contenido total de impurezas sea inferior a 10 -6 y la pureza del polisilicio debe alcanzar el 99,9999% o más. Los requisitos de pureza del polisilicio de grado electrónico son más estrictos, con un mínimo de 9N y un máximo actual de 12N. La producción de polisilicio de calidad electrónica es relativamente difícil. Son pocas las empresas chinas que dominan la tecnología de producción de polisilicio de grado electrónico y todavía dependen relativamente de las importaciones. En la actualidad, la producción de polisilicio de grado solar es mucho mayor que la del polisilicio de grado electrónico, y el primero es aproximadamente 13,8 veces mayor que el del segundo.
Según la diferencia de impurezas dopantes y el tipo de conductividad del material de silicio, se puede dividir en tipo P y tipo N. Cuando el silicio está dopado con elementos de impureza aceptora, como boro, aluminio, galio, etc., está dominado por la conducción por huecos y es de tipo P. Cuando el silicio está dopado con impurezas donantes, como fósforo, arsénico, antimonio, etc., está dominado por la conducción de electrones y es de tipo N. Las baterías tipo P incluyen principalmente baterías BSF y baterías PERC. En 2021, las baterías PERC representarán más del 91% del mercado mundial y las baterías BSF serán eliminadas. Durante el período en que PERC reemplaza a BSF, la eficiencia de conversión de las celdas tipo P aumentó de menos del 20% a más del 23%, lo que está a punto de acercarse al límite superior teórico del 24,5%, mientras que el límite superior teórico de N- Las celdas tipo N son del 28,7% y las celdas tipo N tienen una alta eficiencia de conversión. Debido a las ventajas de una alta relación bifacial y un bajo coeficiente de temperatura, las empresas han comenzado a implementar líneas de producción en masa para baterías tipo N. Según el pronóstico de la CPIA, la proporción de baterías de tipo N aumentará significativamente del 3% al 13,4% en 2022. Se espera que en los próximos cinco años, se marque el comienzo de la iteración de las baterías de tipo N a las de tipo P. Según las diferentes calidades de la superficie, se puede dividir en material denso, material de coliflor y material de coral. La superficie del material denso tiene el grado más bajo de concavidad, menos de 5 mm, sin anomalías de color, sin capa intermedia de oxidación y el precio más alto; la superficie del material de coliflor tiene un grado moderado de concavidad, de 5 a 20 mm, la sección es moderada y el precio es medio; mientras que la superficie del material de coral tiene una concavidad más grave, la profundidad es superior a 20 mm, la sección está suelta y el precio es el más bajo. El material denso se utiliza principalmente para extraer silicio monocristalino, mientras que el material de coliflor y el material de coral se utilizan principalmente para fabricar obleas de silicio policristalino. En la producción diaria de las empresas, el material denso se puede dopar con no menos del 30% de material de coliflor para producir silicio monocristalino. Se puede ahorrar el costo de las materias primas, pero el uso de material de coliflor reducirá la eficiencia de extracción de cristales hasta cierto punto. Las empresas deben elegir la proporción de dopaje adecuada después de sopesar ambas. Recientemente, la diferencia de precio entre el material denso y el material de coliflor se ha estabilizado básicamente en 3 RMB/kg. Si la diferencia de precios se amplía aún más, las empresas podrían considerar dopar más material de coliflor con silicio monocristalino.
3. Proceso: el método Siemens ocupa la corriente principal y el consumo de energía se convierte en la clave del cambio tecnológico
El proceso de producción de polisilicio se divide a grandes rasgos en dos pasos. En el primer paso, se hace reaccionar polvo de silicio industrial con cloruro de hidrógeno anhidro para obtener triclorosilano e hidrógeno. Después de repetidas destilaciones y purificaciones, se obtuvieron triclorosilano, diclorodihidrosilicio y silano gaseosos; el segundo paso es reducir el gas de alta pureza mencionado anteriormente a silicio cristalino, y el paso de reducción es diferente en el método de Siemens modificado y el método de lecho fluidizado de silano. El método Siemens mejorado tiene una tecnología de producción madura y una alta calidad del producto, y actualmente es la tecnología de producción más utilizada. El método de producción tradicional de Siemens consiste en utilizar cloro e hidrógeno para sintetizar cloruro de hidrógeno anhidro, cloruro de hidrógeno y silicio industrial en polvo para sintetizar triclorosilano a una determinada temperatura, y luego separar, rectificar y purificar el triclorosilano. El silicio sufre una reacción de reducción térmica en un horno de reducción de hidrógeno para obtener silicio elemental depositado sobre el núcleo de silicio. Sobre esta base, el proceso mejorado de Siemens también está equipado con un proceso de soporte para reciclar una gran cantidad de subproductos como hidrógeno, cloruro de hidrógeno y tetracloruro de silicio producidos en el proceso de producción, que incluye principalmente la reducción de la recuperación de gases de cola y la reutilización del tetracloruro de silicio. tecnología. El hidrógeno, el cloruro de hidrógeno, el triclorosilano y el tetracloruro de silicio de los gases de escape se separan mediante recuperación en seco. El hidrógeno y el cloruro de hidrógeno se pueden reutilizar para la síntesis y purificación con triclorosilano, y el triclorosilano se recicla directamente para reducción térmica. La purificación se lleva a cabo en el horno y el tetracloruro de silicio se hidrogena para producir triclorosilano, que puede usarse para la purificación. Este paso también se denomina tratamiento de hidrogenación en frío. Al implementar la producción en circuito cerrado, las empresas pueden reducir significativamente el consumo de materias primas y electricidad, ahorrando así efectivamente los costos de producción.
El costo de producir polisilicio utilizando el método mejorado de Siemens en China incluye materias primas, consumo de energía, depreciación, costos de procesamiento, etc. El progreso tecnológico en la industria ha reducido significativamente el costo. Las materias primas se refieren principalmente al silicio industrial y al triclorosilano, el consumo de energía incluye electricidad y vapor, y los costos de procesamiento se refieren a los costos de inspección y reparación de los equipos de producción. Según las estadísticas de Baichuan Yingfu sobre los costos de producción de polisilicio a principios de junio de 2022, las materias primas son el elemento de mayor costo, representando el 41% del costo total, de los cuales el silicio industrial es la principal fuente de silicio. El consumo de unidades de silicio comúnmente utilizado en la industria representa la cantidad de silicio consumido por unidad de productos de silicio de alta pureza. El método de cálculo consiste en convertir todos los materiales que contienen silicio, como el polvo de silicio industrial subcontratado y el triclorosilano, en silicio puro, y luego deducir el clorosilano subcontratado según la cantidad de silicio puro convertido de la relación de contenido de silicio. Según datos de la CPIA, el nivel de consumo de silicio disminuirá de 0,01 kg/kg-Si a 1,09 kg/kg-Si en 2021. Se espera que con la mejora del tratamiento de hidrogenación en frío y el reciclaje de subproductos, se espera que disminuir a 1,07 kg/kg para 2030. kg-Si. Según estadísticas incompletas, el consumo de silicio de las cinco principales empresas chinas de la industria del polisilicio es inferior al promedio de la industria. Se sabe que dos de ellos consumirán 1,08 kg/kg-Si y 1,05 kg/kg-Si respectivamente en 2021. La segunda proporción más alta es el consumo de energía, que representa el 32% del total, de los cuales la electricidad representa el 30% del consumo. costo total, lo que indica que el precio de la electricidad y la eficiencia siguen siendo factores importantes para la producción de polisilicio. Los dos indicadores principales para medir la eficiencia energética son el consumo de energía integral y la reducción del consumo de energía. La reducción del consumo de energía se refiere al proceso de reducción de triclorosilano e hidrógeno para generar material de silicio de alta pureza. El consumo de energía incluye el precalentamiento y la deposición del núcleo de silicio. , preservación del calor, ventilación final y otros consumos de energía del proceso. En 2021, con el progreso tecnológico y la utilización integral de la energía, el consumo de energía promedio integral de la producción de polisilicio disminuirá un 5,3% interanual a 63 kWh/kg-Si, y el consumo de energía de reducción promedio disminuirá un 6,1% interanual. interanual hasta 46kWh/kg-Si, que se espera que disminuya aún más en el futuro. . Además, la depreciación también es una partida importante del costo y representa el 17%. Vale la pena señalar que, según datos de Baichuan Yingfu, el costo total de producción del polisilicio a principios de junio de 2022 era de aproximadamente 55.816 yuanes/tonelada, el precio promedio del polisilicio en el mercado era de aproximadamente 260.000 yuanes/tonelada y el margen de beneficio bruto era hasta el 70% o más, por lo que atrajo a un gran número de empresas a invertir en la construcción de capacidad de producción de polisilicio.
Los fabricantes de polisilicio tienen dos formas de reducir costos: una es reducir los costos de materia prima y la otra es reducir el consumo de energía. En términos de materias primas, los fabricantes pueden reducir el costo de las materias primas firmando acuerdos de cooperación a largo plazo con fabricantes de silicio industrial o creando capacidad de producción integrada ascendente y descendente. Por ejemplo, las plantas de producción de polisilicio dependen básicamente de su propio suministro industrial de silicio. En términos de consumo de electricidad, los fabricantes pueden reducir los costos de la electricidad mediante precios bajos de la electricidad y una mejora integral del consumo de energía. Alrededor del 70% del consumo total de electricidad es la reducción del consumo de electricidad, y la reducción también es un eslabón clave en la producción de silicio cristalino de alta pureza. Por lo tanto, la mayor parte de la capacidad de producción de polisilicio en China se concentra en regiones con bajos precios de electricidad como Xinjiang, Mongolia Interior, Sichuan y Yunnan. Sin embargo, con el avance de la política de dos carbonos, es difícil obtener una gran cantidad de recursos energéticos de bajo costo. Por lo tanto, reducir el consumo de energía para reducirlo es una reducción de costos más factible en la actualidad. Forma. En la actualidad, la forma eficaz de reducir el consumo de energía de reducción es aumentar el número de núcleos de silicio en el horno de reducción, ampliando así la producción de una sola unidad. En la actualidad, los principales tipos de hornos de reducción en China son 36 pares de varillas, 40 pares de varillas y 48 pares de varillas. El tipo de horno se actualizó a 60 pares de varillas y 72 pares de varillas, pero al mismo tiempo, también plantea requisitos más altos para el nivel de tecnología de producción de las empresas.
En comparación con el método Siemens mejorado, el método de lecho fluidizado de silano tiene tres ventajas: una es el bajo consumo de energía, la otra es la alta producción de extracción de cristales y la tercera es que es más favorable para combinar con la tecnología continua más avanzada de Czochralski CCZ. Según los datos de la Rama de la Industria del Silicio, el consumo total de energía del método de lecho fluidizado de silano es del 33,33% del método Siemens mejorado, y el consumo de energía reducido es del 10% del método Siemens mejorado. El método de lecho fluidizado con silano tiene importantes ventajas en el consumo de energía. En términos de extracción de cristales, las propiedades físicas del silicio granular pueden facilitar el llenado completo del crisol de cuarzo en el eslabón de la varilla de extracción de silicio monocristalino. El silicio policristalino y el silicio granular pueden aumentar la capacidad de carga del crisol de un solo horno en un 29 %, al tiempo que reducen el tiempo de carga en un 41 %, lo que mejora significativamente la eficiencia de extracción del silicio monocristalino. Además, el silicio granular tiene un diámetro pequeño y buena fluidez, lo que es más adecuado para el método CCZ continuo de Czochralski. En la actualidad, la principal tecnología de extracción de monocristal en los tramos medio e inferior es el método de refundición de monocristal RCZ, que consiste en realimentar y tirar del cristal después de tirar de una varilla de silicio de monocristal. El trefilado se realiza al mismo tiempo, lo que ahorra el tiempo de enfriamiento de la varilla de silicio monocristalino, por lo que la eficiencia de producción es mayor. El rápido desarrollo del método Czochralski continuo CCZ también aumentará la demanda de silicio granular. Aunque el silicio granular tiene algunas desventajas, como que se genera más polvo de silicio por fricción, una gran superficie y una fácil adsorción de contaminantes, y el hidrógeno combinado en hidrógeno durante la fusión, lo que es fácil de provocar saltos, pero según los últimos anuncios de silicio granular relevante empresas, estos problemas están mejorando y se han logrado algunos avances.
El proceso de lecho fluidizado de silano está maduro en Europa y Estados Unidos, y está en su infancia después de la introducción de empresas chinas. Ya en la década de 1980, el silicio granular extranjero representado por REC y MEMC comenzó a explorar la producción de silicio granular y realizó una producción a gran escala. Entre ellos, la capacidad total de producción de silicio granular de REC alcanzó las 10.500 toneladas/año en 2010 y, en comparación con sus homólogos de Siemens en el mismo período, tenía una ventaja de costes de al menos 2-3 dólares EE.UU./kg. Debido a las necesidades de extracción de monocristal, la producción de silicio granular de la empresa se estancó y finalmente detuvo la producción, y recurrió a una empresa conjunta con China para establecer una empresa de producción para dedicarse a la producción de silicio granular.
4. Materias primas: el silicio industrial es la materia prima principal y el suministro puede satisfacer las necesidades de expansión del polisilicio.
El silicio industrial es la materia prima principal para la producción de polisilicio. Se espera que la producción de silicio industrial de China crezca de manera constante entre 2022 y 2025. De 2010 a 2021, la producción de silicio industrial de China se encuentra en la etapa de expansión, con una tasa de crecimiento anual promedio de la capacidad de producción y la producción que alcanza el 7,4% y el 8,6%, respectivamente. . Según datos de SMM, el nuevo aumentocapacidad de producción industrial de silicioen China serán 890.000 toneladas y 1.065 millones de toneladas en 2022 y 2023. Suponiendo que las empresas industriales de silicio sigan manteniendo una tasa de utilización de la capacidad y una tasa de funcionamiento de alrededor del 60% en el futuro, el nuevo aumento de ChinaLa capacidad de producción en 2022 y 2023 supondrá un aumento de producción de 320.000 toneladas y 383.000 toneladas. Según las estimaciones de GFCI,La capacidad de producción de silicio industrial de China en 22/23/24/25 es de aproximadamente 5,90/697/6,71/6,5 millones de toneladas, correspondientes a 3,55/391/4,18/4,38 millones de toneladas.
La tasa de crecimiento de las dos áreas posteriores restantes del silicio industrial superpuesto es relativamente lenta, y la producción de silicio industrial de China básicamente puede satisfacer la producción de polisilicio. En 2021, la capacidad de producción industrial de silicio de China será de 5,385 millones de toneladas, lo que corresponde a una producción de 3,213 millones de toneladas, de las cuales el polisilicio, el silicio orgánico y las aleaciones de aluminio consumirán 623.000 toneladas, 898.000 toneladas y 649.000 toneladas, respectivamente. Además, cerca de 780.000 toneladas de la producción se destinan a la exportación. En 2021, el consumo de polisilicio, silicio orgánico y aleaciones de aluminio representará el 19%, 28% y 20% del silicio industrial, respectivamente. De 2022 a 2025, se espera que la tasa de crecimiento de la producción de silicio orgánico se mantenga en torno al 10% y la tasa de crecimiento de la producción de aleaciones de aluminio sea inferior al 5%. Por lo tanto, creemos que la cantidad de silicio industrial que se puede utilizar para polisilicio en 2022-2025 es relativamente suficiente y puede satisfacer plenamente las necesidades del polisilicio. necesidades de producción.
5. Suministro de polisilicio:Porcelanaocupa una posición dominante y la producción se reúne gradualmente en empresas líderes
En los últimos años, la producción mundial de polisilicio ha aumentado año tras año y se ha ido acumulando gradualmente en China. De 2017 a 2021, la producción mundial anual de polisilicio aumentó de 432.000 toneladas a 631.000 toneladas, con el crecimiento más rápido en 2021, con una tasa de crecimiento del 21,11%. Durante este período, la producción mundial de polisilicio se concentró gradualmente en China, y la proporción de la producción de polisilicio de China aumentó del 56,02% en 2017 al 80,03% en 2021. Comparando las diez principales empresas en capacidad de producción mundial de polisilicio en 2010 y 2021, se puede descubrió que el número de empresas chinas aumentó de 4 a 8, y la proporción de capacidad de producción de algunas empresas estadounidenses y coreanas se redujo significativamente, quedando fuera de los diez mejores equipos, como HEMOLOCK, OCI, REC y MEMC; la concentración de la industria ha aumentado significativamente y la capacidad de producción total de las diez principales empresas de la industria ha aumentado del 57,7% al 90,3%. En 2021, hay cinco empresas chinas que representan más del 10% de la capacidad de producción, representando un total del 65,7%. . Hay tres razones principales para la transferencia gradual de la industria del polisilicio a China. En primer lugar, los fabricantes chinos de polisilicio tienen importantes ventajas en términos de materias primas, electricidad y costes laborales. Los salarios de los trabajadores son más bajos que los de los países extranjeros, por lo que el costo total de producción en China es mucho más bajo que el de los países extranjeros y seguirá disminuyendo con el progreso tecnológico; En segundo lugar, la calidad de los productos chinos de polisilicio mejora constantemente, la mayoría de los cuales se encuentran en el nivel de primera clase de grado solar, y las empresas avanzadas individuales cumplen con los requisitos de pureza. Se han logrado avances en la tecnología de producción de polisilicio de grado electrónico superior, lo que ha marcado gradualmente el comienzo de la sustitución de polisilicio de grado electrónico nacional por polisilicio importado, y las principales empresas chinas están promoviendo activamente la construcción de proyectos de polisilicio de grado electrónico. La producción de obleas de silicio en China es más del 95% de la producción mundial total, lo que ha aumentado gradualmente la tasa de autosuficiencia de polisilicio de China, lo que ha reducido hasta cierto punto el mercado de las empresas extranjeras de polisilicio.
De 2017 a 2021, la producción anual de polisilicio en China aumentará de manera constante, principalmente en áreas ricas en recursos energéticos como Xinjiang, Mongolia Interior y Sichuan. En 2021, la producción de polisilicio de China aumentará de 392.000 toneladas a 505.000 toneladas, un aumento del 28,83%. En términos de capacidad de producción, la capacidad de producción de polisilicio de China ha tenido en general una tendencia ascendente, pero ha disminuido en 2020 debido al cierre de algunos fabricantes. Además, la tasa de utilización de la capacidad de las empresas chinas de polisilicio ha aumentado continuamente desde 2018, y la tasa de utilización de la capacidad en 2021 alcanzará el 97,12%. En términos de provincias, la producción de polisilicio de China en 2021 se concentra principalmente en áreas con bajos precios de la electricidad, como Xinjiang, Mongolia Interior y Sichuan. La producción de Xinjiang es de 270.400 toneladas, más de la mitad de la producción total de China.
La industria china del polisilicio se caracteriza por un alto grado de concentración, con un valor CR6 del 77%, y habrá una nueva tendencia al alza en el futuro. La producción de polisilicio es una industria con mucho capital y altas barreras técnicas. El ciclo de construcción y producción del proyecto suele ser de dos años o más. A los nuevos fabricantes les resulta difícil entrar en la industria. A juzgar por la conocida expansión planificada y los nuevos proyectos en los próximos tres años, los fabricantes oligopólicos de la industria seguirán ampliando su capacidad de producción en virtud de su propia tecnología y ventajas de escala, y su posición de monopolio seguirá aumentando.
Se estima que el suministro de polisilicio de China marcará el comienzo de un crecimiento a gran escala de 2022 a 2025, y la producción de polisilicio alcanzará 1,194 millones de toneladas en 2025, impulsando la expansión de la escala de producción mundial de polisilicio. En 2021, con el fuerte aumento del precio del polisilicio en China, los principales fabricantes han invertido en la construcción de nuevas líneas de producción y, al mismo tiempo, han atraído a nuevos fabricantes para que se unan a la industria. Dado que los proyectos de polisilicio tardarán al menos entre un año y medio y dos años desde la construcción hasta la producción, las nuevas construcciones se completarán en 2021. La capacidad de producción generalmente se pone en producción en la segunda mitad de 2022 y 2023. Esto es muy consistente con los nuevos planes de proyectos anunciados por los principales fabricantes en la actualidad. La nueva capacidad de producción en 2022-2025 se concentra principalmente en 2022 y 2023. Después de eso, a medida que la oferta y la demanda de polisilicio y el precio se estabilicen gradualmente, la capacidad de producción total de la industria se estabilizará gradualmente. Hacia abajo, es decir, la tasa de crecimiento de la capacidad de producción disminuye gradualmente. Además, la tasa de utilización de la capacidad de las empresas de polisilicio se ha mantenido en un nivel alto en los últimos dos años, pero llevará tiempo aumentar la capacidad de producción de los nuevos proyectos y será necesario un proceso para que los nuevos participantes dominen el tecnología de preparación relevante. Por lo tanto, la tasa de utilización de la capacidad de los nuevos proyectos de polisilicio en los próximos años será baja. A partir de esto, se puede predecir la producción de polisilicio en 2022-2025, y se espera que la producción de polisilicio en 2025 sea de aproximadamente 1,194 millones de toneladas.
La concentración de la capacidad de producción en el extranjero es relativamente alta y el ritmo y la velocidad del aumento de la producción en los próximos tres años no serán tan altos como los de China. La capacidad de producción de polisilicio en el extranjero se concentra principalmente en cuatro empresas líderes, y el resto son principalmente pequeñas capacidades de producción. En términos de capacidad de producción, Wacker Chem ocupa la mitad de la capacidad de producción de polisilicio en el extranjero. Sus fábricas en Alemania y Estados Unidos tienen capacidades de producción de 60.000 toneladas y 20.000 toneladas, respectivamente. La fuerte expansión de la capacidad de producción mundial de polisilicio en 2022 y más allá puede provocar Preocupada por el exceso de oferta, la compañía todavía se encuentra en un estado de espera y no ha planeado agregar nueva capacidad de producción. El gigante surcoreano del polisilicio, OCI, está trasladando gradualmente su línea de producción de polisilicio de grado solar a Malasia, al tiempo que conserva la línea de producción de polisilicio de grado electrónico original en China, que se prevé alcance las 5.000 toneladas en 2022. La capacidad de producción de OCI en Malasia alcanzará las 27.000 toneladas y 30.000 toneladas en 2020 y 2021, logrando bajos costos de consumo de energía y evadiendo los altos aranceles de China sobre el polisilicio en Estados Unidos y Corea del Sur. La empresa prevé producir 95.000 toneladas, pero la fecha de inicio no está clara. Se espera que aumente a un nivel de 5.000 toneladas por año en los próximos cuatro años. La empresa noruega REC tiene dos bases de producción en el estado de Washington y Montana, EE.UU., con una capacidad de producción anual de 18.000 toneladas de polisilicio de grado solar y 2.000 toneladas de polisilicio de grado electrónico. REC, que se encontraba en profundas dificultades financieras, decidió suspender la producción y luego, estimulada por el auge de los precios del polisilicio en 2021, la empresa decidió reiniciar la producción de 18.000 toneladas de proyectos en el estado de Washington y 2.000 toneladas en Montana para finales de 2023. y puede completar el aumento de la capacidad de producción en 2024. Hemlock es el mayor productor de polisilicio de los Estados Unidos y se especializa en polisilicio de alta pureza de grado electrónico. Las barreras de alta tecnología a la producción dificultan la sustitución de los productos de la empresa en el mercado. Combinado con el hecho de que la empresa no planea construir nuevos proyectos dentro de unos años, se espera que la capacidad de producción de la empresa sea 2022-2025. La producción anual se mantiene en 18.000 toneladas. Además, en 2021, la nueva capacidad de producción de empresas distintas de las cuatro mencionadas será de 5.000 toneladas. Debido a la falta de comprensión de los planes de producción de todas las empresas, se supone aquí que la nueva capacidad de producción será de 5.000 toneladas por año entre 2022 y 2025.
Según la capacidad de producción en el extranjero, se estima que la producción de polisilicio en el extranjero en 2025 será de aproximadamente 176.000 toneladas, suponiendo que la tasa de utilización de la capacidad de producción de polisilicio en el extranjero se mantenga sin cambios. Después de que el precio del polisilicio aumentara drásticamente en 2021, las empresas chinas aumentaron y ampliaron la producción. Por el contrario, las empresas extranjeras son más cautelosas en sus planes para nuevos proyectos. Esto se debe a que el dominio de la industria del polisilicio ya está bajo el control de China, y aumentar ciegamente la producción puede generar pérdidas. Desde el punto de vista de los costos, el consumo de energía es el componente más grande del costo del polisilicio, por lo que el precio de la electricidad es muy importante, y Xinjiang, Mongolia Interior, Sichuan y otras regiones tienen ventajas obvias. Desde el punto de vista de la demanda, como producto directo del polisilicio, la producción de obleas de silicio de China representa más del 99% del total mundial. La industria transformadora del polisilicio se concentra principalmente en China. El precio del polisilicio producido es bajo, el costo de transporte es bajo y la demanda está totalmente garantizada. En segundo lugar, China ha impuesto aranceles antidumping relativamente altos a las importaciones de polisilicio de grado solar de Estados Unidos y Corea del Sur, lo que ha suprimido en gran medida el consumo de polisilicio de Estados Unidos y Corea del Sur. Sea cauteloso al construir nuevos proyectos; Además, en los últimos años, las empresas chinas de polisilicio en el extranjero han tardado en desarrollarse debido al impacto de los aranceles, y algunas líneas de producción se han reducido o incluso cerrado, y su proporción en la producción mundial ha ido disminuyendo año tras año, por lo que No será comparable al aumento de los precios del polisilicio en 2021, ya que las altas ganancias de la empresa china y las condiciones financieras no son suficientes para respaldar su rápida y a gran escala expansión de la capacidad de producción.
Según las respectivas previsiones de producción de polisilicio en China y en el extranjero de 2022 a 2025, se puede resumir el valor previsto de la producción mundial de polisilicio. Se estima que la producción mundial de polisilicio en 2025 alcanzará los 1.371 millones de toneladas. Según el valor previsto de la producción de polisilicio, la participación de China en la proporción mundial se puede obtener de forma aproximada. Se espera que la participación de China se expanda gradualmente de 2022 a 2025 y supere el 87% en 2025.
6, resumen y perspectivas
El polisilicio se encuentra aguas abajo del silicio industrial y aguas arriba de toda la cadena de la industria fotovoltaica y de semiconductores, y su estatus es muy importante. La cadena de la industria fotovoltaica es generalmente polisilicio-oblea de silicio-módulo-capacidad instalada fotovoltaica, y la cadena de la industria de semiconductores es generalmente polisilicio-oblea de silicio monocristalino-oblea de silicio-chip. Los diferentes usos tienen diferentes requisitos en cuanto a la pureza del polisilicio. La industria fotovoltaica utiliza principalmente polisilicio de grado solar y la industria de semiconductores utiliza polisilicio de grado electrónico. El primero tiene un rango de pureza de 6N-8N, mientras que el segundo requiere una pureza de 9N o más.
Durante años, el proceso de producción principal de polisilicio ha sido el método Siemens mejorado en todo el mundo. En los últimos años, algunas empresas han explorado activamente el método de lecho fluidizado de silano de menor costo, lo que puede tener un impacto en el patrón de producción. El polisilicio en forma de varilla producido por el método Siemens modificado tiene las características de alto consumo de energía, alto costo y alta pureza, mientras que el silicio granular producido por el método de lecho fluidizado de silano tiene las características de bajo consumo de energía, bajo costo y pureza relativamente baja. . Algunas empresas chinas han realizado la producción en masa de silicio granular y la tecnología de utilizar silicio granular para extraer polisilicio, pero no han sido promovidas ampliamente. Que el silicio granular pueda reemplazar al primero en el futuro depende de si la ventaja de costos puede cubrir la desventaja de calidad, el efecto de las aplicaciones posteriores y la mejora de la seguridad del silano. En los últimos años, la producción mundial de polisilicio ha aumentado año tras año y gradualmente se está concentrando en China. De 2017 a 2021, la producción mundial anual de polisilicio aumentará de 432.000 toneladas a 631.000 toneladas, con el crecimiento más rápido en 2021. Durante el período, la producción mundial de polisilicio se concentró cada vez más en China, y la proporción de China de la producción de polisilicio aumentó de Del 56,02% en 2017 al 80,03% en 2021. De 2022 a 2025, el suministro de polisilicio marcará el comienzo de un crecimiento a gran escala. Se estima que la producción de polisilicio en 2025 será de 1.194 millones de toneladas en China y la producción en el extranjero alcanzará las 176.000 toneladas. Por tanto, la producción mundial de polisilicio en 2025 será de aproximadamente 1,37 millones de toneladas.
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