1. polüränitööstuse kett: tootmisprotsess on keeruline ja allavoolu keskendub fotogalvaanilistele pooljuhtidele
Polüräni toodetakse peamiselt tööstuslikust ränist, kloorist ja vesinikust ning see asub fotogalvaanilise ja pooljuhtide tööstuse kettidest ülesvoolu. CPIA andmetel on maailmas praegune peavoolu polüräni tootmismeetod modifitseeritud Siemensi meetod, välja arvatud Hiinas toodetakse üle 95% polüränist modifitseeritud Siemensi meetodil. Polüräni valmistamisel täiustatud Siemensi meetodil ühendatakse kloorigaas esiteks vesinikgaasiga, et tekitada vesinikkloriid, ja seejärel reageerib see pärast tööstusliku räni purustamist ja jahvatamist ränipulbriga, et tekitada triklorosilaani, mida veelgi redutseeritakse. vesinikgaas polüräni tootmiseks. Polükristallilist räni saab sulatada ja jahutada polükristallilise räni valuplokkide valmistamiseks ning monokristallilist räni saab toota ka Czochralski või tsoonisulatamise teel. Võrreldes polükristallilise räniga koosneb monokristallräni sama kristalli orientatsiooniga kristalli teradest, seega on sellel parem elektrijuhtivus ja muundamise efektiivsus. Nii polükristallilist räni valuplokki kui ka monokristallilist räni vardaid saab täiendavalt lõigata ja töödelda räniplaatideks ja -elementideks, mis omakorda muutuvad fotogalvaaniliste moodulite põhiosadeks ja mida kasutatakse fotogalvaanilises valdkonnas. Lisaks saab monokristallidest ränivahvleid korduva lihvimise, poleerimise, epitakseerimise, puhastamise ja muude protsesside abil vormida räniplaatideks, mida saab kasutada pooljuhtelektroonikaseadmete substraatmaterjalina.
Polüräni lisandite sisaldus on rangelt nõutav ning tööstusele on iseloomulikud suured kapitaliinvesteeringud ja kõrged tehnilised tõkked. Kuna polüräni puhtus mõjutab räni monokristalli tõmbamisprotsessi tõsiselt, on puhtusnõuded äärmiselt ranged. Polüräni minimaalne puhtus on 99,9999% ja kõrgeim on lõpmatult 100% lähedal. Lisaks esitavad Hiina riiklikud standardid selged nõuded lisandite sisaldusele ning sellest lähtuvalt jaguneb polüräni I, II ja III klassiks, millest boori, fosfori, hapniku ja süsiniku sisaldus on oluliseks võrdlusindeksiks. "Polüränitööstuse juurdepääsutingimused" näevad ette, et ettevõtetel peab olema usaldusväärne kvaliteedikontrolli- ja juhtimissüsteem ning tootestandardid peavad rangelt vastama riiklikele standarditele; lisaks nõuavad juurdepääsutingimused ka polüräni tootmisettevõtete mastaape ja energiatarbimist, näiteks päikeseenergia, elektroonikakvaliteediga polüräni. Projekti mastaap on vastavalt suurem kui 3000 tonni aastas ja 1000 tonni aastas ning minimaalset kapitali suhet. uute ehitus- ja rekonstrueerimis- ja laiendusprojektide investeeringute osakaal ei tohi olla väiksem kui 30%, seega on polüräni kapitalimahukas tööstusharu. CPIA statistika kohaselt on 2021. aastal kasutusele võetud 10 000-tonnise polüräni tootmisliini seadmete investeerimiskulu veidi kasvanud, 103 miljoni jüaani/kt. Põhjuseks puistemetallide kallinemine. Eeldatakse, et investeeringukulud tulevikus kasvavad tootmisseadmete tehnoloogia edenedes ja monomeeride vähenemine suuruse kasvades. Eeskirjade kohaselt peaks polüräni energiatarve päikese- ja elektroonikaklassi Czochralski vähendamiseks olema vastavalt alla 60 kWh/kg ja 100 kWh/kg ning nõuded energiatarbimise näitajatele on suhteliselt ranged. Polüräni tootmine kipub kuuluma keemiatööstuse alla. Tootmisprotsess on suhteliselt keeruline ning tehniliste marsruutide, seadmete valiku, kasutuselevõtu ja käitamise künnis on kõrge. Tootmisprotsess hõlmab palju keerulisi keemilisi reaktsioone ja juhtsõlmede arv on üle 1000. Uutel tulijatel on raske. Omandage kiiresti küpset käsitööd. Seetõttu on polüräni tootmistööstuses kõrged kapitali- ja tehnilised tõkked, mis julgustab ka polüräni tootjaid läbi viima protsessivoo, pakkimise ja transpordiprotsessi ranget tehnilist optimeerimist.
2. Polüräni klassifikatsioon: puhtus määrab kasutamise ja päikeseenergia klass on põhivoolul
Polükristalliline räni, elementaarse räni vorm, koosneb erineva kristalli orientatsiooniga kristalli teradest ja seda puhastatakse peamiselt tööstusliku räni töötlemise teel. Polüräni välimus on hall metallist läige ja sulamistemperatuur on umbes 1410 ℃. See on toatemperatuuril passiivne ja sulas olekus aktiivsem. Polüränil on pooljuhtomadused ning see on äärmiselt oluline ja suurepärane pooljuhtmaterjal, kuid väike kogus lisandeid võib selle juhtivust oluliselt mõjutada. Polüräni klassifitseerimismeetodeid on palju. Lisaks eelpool mainitud Hiina riiklike standardite järgi klassifitseerimisele tutvustatakse siin veel kolme olulisemat klassifitseerimismeetodit. Vastavalt erinevatele puhtusnõuetele ja kasutusaladele võib polüräni jagada päikeseenergiakvaliteediga polüräniks ja elektroonilise kvaliteediga polüräniks. Päikeseenergiaklassi polüräni kasutatakse peamiselt fotogalvaaniliste elementide tootmisel, samal ajal kui elektroonikakvaliteediga polüräni kasutatakse laialdaselt integraallülituste tööstuses kiipide ja muu tootmise toorainena. Päikesekvaliteediga polüräni puhtus on 6–8 N, see tähendab, et lisandite kogusisaldus peab olema alla 10–6 ja polüräni puhtus peab ulatuma 99,9999% või rohkem. Elektroonilise kvaliteediga polüräni puhtusnõuded on rangemad, minimaalselt 9N ja maksimaalselt 12N. Elektroonilise kvaliteediga polüräni tootmine on suhteliselt keeruline. Vähe on Hiina ettevõtteid, kes on omandanud elektroonilise kvaliteediga polüräni tootmistehnoloogia ja nad sõltuvad endiselt suhteliselt impordist. Praegu on päikeseenergiakvaliteediga polüräni toodang palju suurem kui elektroonilise polüräni oma ja esimene on umbes 13,8 korda suurem kui teisel.
Ränimaterjali dopingu lisandite ja juhtivuse tüübi erinevuse järgi võib selle jagada P-tüüpi ja N-tüüpi. Kui räni on legeeritud aktseptori lisandielementidega, nagu boor, alumiinium, gallium jne, domineerib selles aukjuhtivus ja see on P-tüüpi. Kui räni on legeeritud doonorlisandite elementidega, nagu fosfor, arseen, antimon jne, domineerib selles elektronjuhtivus ja see on N-tüüpi. P-tüüpi akud hõlmavad peamiselt BSF-akusid ja PERC-akusid. 2021. aastal moodustavad PERC akud enam kui 91% maailmaturust ja BSF akud kaotatakse. Perioodil, mil PERC asendab BSF-i, on P-tüüpi rakkude konversiooniefektiivsus tõusnud vähem kui 20%-lt enam kui 23%-ni, mis on lähenemas teoreetilisele ülempiirile 24,5%, samas kui N- teoreetiline ülempiir. tüüpi elemendid on 28,7% ja N-tüüpi elementidel on kõrge konversioonitõhusus. Tänu kõrge bifacial suhte ja madala temperatuurikoefitsiendi eelistele on ettevõtted hakanud kasutama N-tüüpi akude masstootmisliine. CPIA prognoosi kohaselt kasvab N-tüüpi akude osakaal 2022. aastal oluliselt 3%-lt 13,4%-ni. Eeldatavasti viiakse järgmise viie aasta jooksul sisse N-tüüpi akude iteratsioon P-tüüpi akudele. Erineva pinnakvaliteedi järgi võib selle jagada tihedaks materjaliks, lillkapsamaterjaliks ja korallimaterjaliks. Tiheda materjali pinnal on madalaim nõgususaste, alla 5 mm, värvierinevus, oksüdatsioonivahekiht ja kõrgeim hind; lillkapsa materjali pind on mõõduka nõgususastmega, 5-20 mm, sektsioon on mõõdukas ja hind on keskmine; samas kui korallimaterjali pinnal on tõsisem nõgusus, sügavus on suurem kui 20 mm, sektsioon on lahti ja hind on madalaim. Tihedat materjali kasutatakse peamiselt monokristallilise räni tõmbamiseks, lillkapsast ja korallimaterjalist aga polükristalliliste ränivahvlite valmistamiseks. Ettevõtete igapäevases tootmises saab tihedat materjali monokristallilise räni tootmiseks legeerida mitte vähem kui 30% lillkapsamaterjaliga. Tooraine maksumust saab kokku hoida, kuid lillkapsa materjali kasutamine vähendab kristallide tõmbamise efektiivsust teatud määral. Ettevõtted peavad pärast nende kahe kaalumist valima sobiva dopingu suhte. Viimasel ajal on hinnavahe tiheda materjali ja lillkapsamaterjali vahel põhimõtteliselt stabiliseerunud 3 RMB/kg juures. Kui hinnaerinevus veelgi suureneb, võivad ettevõtted kaaluda monokristallilise räni tõmbamisel rohkem lillkapsa materjali dopingut.
3. Protsess: Siemensi meetod hõivab peavoolu ja energiatarbimisest saab tehnoloogiliste muutuste võti
Polüräni tootmisprotsess jaguneb laias laastus kaheks etapiks. Esimeses etapis lastakse tööstuslikul ränipulbril reageerida veevaba vesinikkloriidiga, et saada triklorosilaan ja vesinik. Pärast korduvat destilleerimist ja puhastamist gaasiline triklorosilaan, diklorodihüdrosilikoon ja silaan; teine samm on ülalmainitud kõrge puhtusastmega gaasi redutseerimine kristalliliseks räniks ning redutseerimisetapp on modifitseeritud Siemensi meetodil ja silaani keevkihtmeetodil erinev. Täiustatud Siemensi meetodil on arenenud tootmistehnoloogia ja kõrge tootekvaliteet ning see on praegu kõige laialdasemalt kasutatav tootmistehnoloogia. Traditsiooniline Siemensi tootmismeetod on kloori ja vesiniku kasutamine veevaba vesinikkloriidi, vesinikkloriidi ja pulbrilise tööstusliku räni sünteesimiseks, et sünteesida triklorosilaani teatud temperatuuril ning seejärel eraldada, rektifitseerida ja puhastada triklorosilaan. Räni läbib termilise redutseerimise reaktsiooni vesiniku redutseerimisahjus, et saada räni südamikule sadestatud elementaarne räni. Selle põhjal on täiustatud Siemensi protsess varustatud ka tugiprotsessiga suure hulga tootmisprotsessis tekkivate kõrvalsaaduste, nagu vesinik, vesinikkloriid ja ränitetrakloriid, ringlussevõtuks, mis hõlmab peamiselt heitgaasi redutseerimist ja ränitetrakloriidi taaskasutamist. tehnoloogia. Heitgaasis sisalduv vesinik, vesinikkloriid, triklorosilaan ja ränitetrakloriid eraldatakse kuiva regenereerimise teel. Vesinikku ja vesinikkloriidi saab taaskasutada sünteesiks ja puhastamiseks triklorosilaaniga ning triklorosilaan suunatakse otse termilisele redutseerimisele. Puhastamine viiakse läbi ahjus ja ränitetrakloriid hüdrogeenitakse, et saada triklorosilaan, mida saab kasutada puhastamiseks. Seda etappi nimetatakse ka külmhüdrogeenimiseks. Suletud ahelaga tootmise realiseerimisega saavad ettevõtted oluliselt vähendada tooraine ja elektritarbimist, säästes seeläbi tõhusalt tootmiskulusid.
Hiinas täiustatud Siemensi meetodil polüräni tootmise kulud hõlmavad toorainet, energiatarbimist, amortisatsiooni, töötlemiskulusid jne. Tööstuse tehnoloogiline areng on kulusid märkimisväärselt alandanud. Tooraine all mõeldakse peamiselt tööstuslikku räni ja triklorosilaani, energiakulu sisaldab elektrit ja auru ning töötlemiskulud tootmisseadmete ülevaatus- ja remondikulud. Vastavalt Baichuan Yingfu statistikale polüräni tootmiskulude kohta 2022. aasta juuni alguses on tooraine kõrgeim kuluartikkel, mis moodustab 41% kogukuludest, millest tööstuslik räni on peamine räniallikas. Tööstuses tavaliselt kasutatav räniühiku tarbimine tähistab kõrge puhtusastmega ränitoodete ühiku kohta tarbitud räni kogust. Arvutusmeetodiks on muundada kõik räni sisaldavad materjalid, nagu sisseostetud tööstuslik ränipulber ja triklorosilaan, puhtaks räniks ning seejärel lahutada väljast ostetud klorosilaan vastavalt ränisisalduse suhtest teisendatud puhta räni kogus. CPIA andmetel langeb räni tarbimise tase 2021. aastal 0,01 kg/kg-Si võrra 1,09 kg/kg-Si-ni. Eeldatakse, et külmhüdrogeenimistöötluse ja kõrvalsaaduste ringlussevõtu paranemisega on langeb aastaks 2030 1,07 kg/kg. kg-Si. Mittetäieliku statistika kohaselt on Hiina polüränitööstuse viie suurima ettevõtte ränitarbimine väiksem kui tööstusharu keskmine. Teadaolevalt tarbivad kaks neist 2021. aastal vastavalt 1,08 kg/kg-Si ja 1,05 kg/kg-Si. Suuruselt teisel kohal on energiatarbimine, mis moodustab kokku 32%, millest elekter moodustab 30% energiatarbimisest. kogumaksumus, mis näitab, et elektri hind ja efektiivsus on polüräni tootmisel endiselt olulised tegurid. Energiatõhususe mõõtmise kaks peamist näitajat on terviklik energiatarve ja energiatarbimise vähendamine. Energiatarbimise vähendamine viitab triklorosilaani ja vesiniku redutseerimisele kõrge puhtusastmega ränimaterjali saamiseks. Energiatarve sisaldab ränisüdamiku eelkuumutamist ja sadestamist. , soojuse säilitamine, lõppventilatsioon ja muu protsessi energiatarbimine. Aastal 2021 väheneb tehnoloogilise arengu ja energia igakülgse kasutuselevõtuga polüräni tootmise keskmine terviklik energiatarve aastaga 5,3%, 63 kWh/kg-Si ja keskmine energiatarve väheneb 6,1% aastas. aastaga 46 kWh/kg-Si, mis peaks tulevikus veelgi vähenema. . Lisaks on oluline kuluartikkel ka amortisatsioon, mis moodustab 17%. Väärib märkimist, et Baichuan Yingfu andmetel oli polüräni tootmismaksumus 2022. aasta juuni alguses ligikaudu 55 816 jüaani/tonn, polüräni keskmine hind turul oli ligikaudu 260 000 jüaani/tonn ja brutokasumi marginaal oli koguni 70% või rohkem, nii et see meelitas palju ettevõtteid investeerima polüräni tootmisvõimsuse ehitamisse.
Polüräni tootjatel on kulude vähendamiseks kaks võimalust, üks on toorainekulude vähendamine ja teine energiatarbimise vähendamine. Tooraine osas saavad tootjad toorme omahinda alandada, sõlmides pikaajalised koostöölepingud tööstusliku räni tootjatega või ehitades integreeritud üles- ja allavoolu tootmisvõimsust. Näiteks polüräni tootmisettevõtted toetuvad põhiliselt oma tööstuslikule ränivarustusele. Elektritarbimise osas saavad tootjad elektrikulusid vähendada madalate elektrihindade ja energiatarbimise igakülgse parandamise abil. Umbes 70% kogu elektritarbimisest moodustab elektritarbimise vähendamine ning vähendamine on ka võtmelüli kõrge puhtusastmega kristallilise räni tootmisel. Seetõttu on suurem osa polüräni tootmisvõimsusest Hiinas koondunud madala elektrihinnaga piirkondadesse, nagu Xinjiang, Sise-Mongoolia, Sichuan ja Yunnan. Kahe süsinikupoliitika edenedes on aga raske hankida suurt hulka odavaid energiaressursse. Seetõttu on energiatarbimise vähendamine vähendamise eesmärgil tänapäeval teostatavam kulude vähendamine. viis. Praegu on tõhus viis vähendatud energiatarbimise vähendamiseks suurendada silikoonsüdamike arvu redutseerimisahjus, suurendades seeläbi ühe seadme väljundit. Praegu on Hiinas levinud redutseerimisahjude tüübid 36 paari vardaid, 40 paari vardaid ja 48 paari vardaid. Ahjutüüp on uuendatud 60 paari vardaks ja 72 paariks, kuid samas seab see kõrgemad nõuded ka ettevõtete tootmistehnoloogia tasemele.
Võrreldes täiustatud Siemensi meetodiga on silaani keevkihtmeetodil kolm eelist, millest üks on madal energiatarve, teine suure kristallide tõmbevõimsus ja kolmas on see, et seda on soodsam kombineerida arenenuma CCZ pideva Czochralski tehnoloogiaga. Silicon Industry Branchi andmetel on silaani keevkihtmeetodi terviklik energiatarve 33,33% täiustatud Siemensi meetodist ja vähendatud võimsustarve 10% täiustatud Siemensi meetodist. Silaani keevkihtmeetodil on olulised energiatarbimise eelised. Kristallide tõmbamise osas võivad granuleeritud räni füüsikalised omadused hõlbustada kvartstiigli täielikku täitmist monokristallilise räni tõmbevarda lingis. Polükristalliline räni ja granuleeritud räni võivad suurendada ühe ahju tiigli laadimisvõimsust 29%, vähendades samal ajal laadimisaega 41%, parandades märkimisväärselt monokristallilise räni tõmbamise efektiivsust. Lisaks on granuleeritud räni väikese läbimõõduga ja hea voolavusega, mis sobib rohkem CCZ pideva Czochralski meetodi jaoks. Praegu on kesk- ja alamjooksul monokristallide tõmbamise peamine tehnoloogia RCZ monokristallide ümbervalamise meetod, mis seisneb kristalli uuesti söötmises ja tõmbamises pärast monokristalli ränivarda tõmbamist. Joonistamine toimub samal ajal, mis säästab monokristallilise räni varda jahutusaega, seega on tootmise efektiivsus suurem. CCZ pideva Czochralski meetodi kiire areng suurendab ka nõudlust granuleeritud räni järele. Kuigi granuleeritud ränil on mõningaid puudusi, näiteks suurem hõõrdumisel tekkiv ränipulber, suur pindala ja saasteainete lihtne adsorptsioon ning sulamise ajal vesinikuks liidetud vesinik, mille vahelejätmist on lihtne põhjustada, kuid asjakohaste granuleeritud räni viimaste teadaannete kohaselt neid probleeme parandatakse ja mõningaid edusamme on tehtud.
silaani keevkihtprotsess on Euroopas ja Ameerika Ühendriikides küps ning pärast Hiina ettevõtete kasutuselevõttu on see lapsekingades. Juba 1980. aastatel hakkasid välismaised granuleeritud ränid, mida esindasid REC ja MEMC, uurima granuleeritud räni tootmist ja realiseerisid suuremahulise tootmise. Nende hulgas ulatus REC-i granuleeritud räni tootmisvõimsus 2010. aastal 10 500 tonnini aastas ja võrreldes Siemensi kolleegidega samal perioodil oli selle kulueelis vähemalt 2–3 USA dollarit kilogrammi kohta. Seoses monokristallide tõmbamise vajadustega jäi ettevõtte granuleeritud räni tootmine soiku ja lõpetas lõpuks tootmise ning pöördus Hiinaga ühisettevõtte poole, et luua tootmisettevõte granuleeritud räni tootmisega tegelemiseks.
4. Toormaterjalid: tööstuslik räni on põhitooraine ja tarne vastab polüräni laienemise vajadustele
Tööstuslik räni on polüräni tootmise põhitooraine. Eeldatakse, et Hiina tööstuslik ränitoodang kasvab aastatel 2022–2025 pidevalt. Aastatel 2010–2021 on Hiina tööstuslik räni tootmine laienemisfaasis, tootmisvõimsuse ja toodangu keskmine aastane kasvumäär ulatub vastavalt 7,4% ja 8,6%ni. . Vastavalt SMM andmetele, äsja suurenenudtööstuslik räni tootmisvõimsusHiinas on aastatel 2022 ja 2023 890 000 tonni ja 1,065 miljonit tonni. Eeldades, et tööstuslikud räniettevõtted säilitavad ka tulevikus tootmisvõimsuse rakendusastme ja töömäära umbes 60%, on Hiina äsja suurenenudtootmisvõimsus 2022. ja 2023. aastal toob kaasa toodangu kasvu 320 000 tonni ja 383 000 tonni. GFCI hinnangulHiina tööstusliku räni tootmisvõimsus 22/23/24/25 on umbes 5,90/697/6,71/6,5 miljonit tonni, mis vastab 3,55/391/4,18/4,38 miljonile tonnile.
Ülejäänud kahe tööstusliku räni allavoolu piirkonna kasvutempo on suhteliselt aeglane ja Hiina tööstuslik räni tootmine suudab põhimõtteliselt vastata polüräni tootmisele. 2021. aastal on Hiina tööstusliku räni tootmisvõimsus 5,385 miljonit tonni, mis vastab 3,213 miljoni tonnisele toodangule, millest polüräni, orgaaniline räni ja alumiiniumisulamid tarbivad vastavalt 623 000 tonni, 898 000 tonni ja 649 000 tonni. Lisaks kasutatakse ekspordiks ligi 780 000 tonni toodangut. Aastal 2021 moodustab polüräni, orgaanilise räni ja alumiiniumisulamite tarbimine vastavalt 19%, 28% ja 20% tööstuslikust ränist. Aastatel 2022–2025 jääb orgaanilise räni tootmise kasvutempo eeldatavasti 10% juurde ja alumiiniumisulamite tootmise kasvutempo jääb alla 5%. Seetõttu usume, et aastatel 2022-2025 polüräni jaoks kasutatava tööstusliku räni kogus on suhteliselt piisav, mis suudab täielikult rahuldada polüräni vajadused. tootmisvajadused.
5. Polüräni tarne:Hiinaomab valitsevat seisundit ja tootmine koguneb järk-järgult juhtivatesse ettevõtetesse
Viimastel aastatel on globaalne polüräni tootmine aasta-aastalt kasvanud ja on järk-järgult kogunenud Hiinasse. Aastatel 2017–2021 on ülemaailmne aastane polüräni toodang tõusnud 432 000 tonnilt 631 000 tonnini, kõige kiiremini kasvades 2021. aastal, kasvutempoga 21,11%. Sel perioodil koondus ülemaailmne polüräni tootmine järk-järgult Hiinasse ja Hiina polüräni toodangu osakaal kasvas 56,02%-lt 2017. aastal 80,03%-ni 2021. aastal. Võrreldes 2010. ja 2021. aasta ülemaailmse polüräni tootmisvõimsuse kümmet suurimat ettevõtet, võib see olla leidis, et Hiina ettevõtete arv on kasvanud 4-lt 8-le ning mõne Ameerika ja Korea ettevõtte tootmisvõimsuse osakaal on oluliselt langenud, jäädes esikümnest välja, näiteks HEMOLOCK , OCI, REC ja MEMC; tööstuse kontsentratsioon on oluliselt suurenenud ning tööstuse esikümne ettevõtete kogutootmisvõimsus on kasvanud 57,7%-lt 90,3%-le. 2021. aastal on viis Hiina ettevõtet, mis annavad rohkem kui 10% tootmisvõimsusest, moodustades kokku 65,7%. . Polüränitööstuse järkjärgulisel üleviimisel Hiinasse on kolm peamist põhjust. Esiteks on Hiina polüräni tootjatel olulised eelised nii tooraine, elektri kui ka tööjõukulude osas. Töötajate palgad on madalamad kui välisriikides, seega on Hiina üldised tootmiskulud palju madalamad kui välisriikides ja vähenevad tehnoloogia arenguga jätkuvalt; teiseks paraneb pidevalt Hiina polüränitoodete kvaliteet, millest enamik on päikeseenergia esmaklassilisel tasemel ja üksikud arenenud ettevõtted vastavad puhtusnõuetele. Kõrgema elektroonilise kvaliteediga polüräni tootmistehnoloogias on tehtud läbimurdeid, mis toob järk-järgult sisse kodumaise elektroonilise polüräni asendamise impordiga ning Hiina juhtivad ettevõtted edendavad aktiivselt elektroonilise kvaliteediga polüräni projektide ehitamist. Ränivahvlite toodang Hiinas moodustab üle 95% kogu ülemaailmsest toodangust, mis on järk-järgult suurendanud polüräni isevarustatuse määra Hiina jaoks, mis on teatud määral pigistanud välismaiste polüräniettevõtete turgu.
Aastatel 2017–2021 suureneb polüräni aastane toodang Hiinas pidevalt, peamiselt energiaressursside poolest rikastes piirkondades, nagu Xinjiang, Sise-Mongoolia ja Sichuan. 2021. aastal kasvab Hiina polüräni tootmine 392 000 tonnilt 505 000 tonnile, mis on 28,83%. Tootmisvõimsuse osas on Hiina polüräni tootmisvõimsus üldiselt olnud tõusutrendis, kuid 2020. aastal on see mõne tootja tööseisaku tõttu langenud. Lisaks on Hiina polüräni ettevõtete tootmisvõimsuse rakendusaste alates 2018. aastast pidevalt tõusnud ning 2021. aasta tootmisvõimsuse rakendusaste ulatub 97,12%-ni. Provintside osas on Hiina polüräni tootmine 2021. aastal koondunud peamiselt madala elektrihinnaga piirkondadesse, nagu Xinjiang, Sise-Mongoolia ja Sichuan. Xinjiangi toodang on 270 400 tonni, mis on üle poole Hiina kogutoodangust.
Hiina polüränitööstust iseloomustab kõrge kontsentratsioon, mille CR6 väärtus on 77%, ja tulevikus on see veelgi tõusev. Polüräni tootmine on suure kapitali ja kõrgete tehniliste tõketega tööstus. Projekti ehitus- ja tootmistsükkel on tavaliselt kaks aastat või rohkem. Uutel tootjatel on tööstusesse sisenemine keeruline. Arvestades teadaolevat plaanitavat laienemist ja uusi projekte järgmise kolme aasta jooksul, jätkavad oligopoolsed tootjad oma tootmisvõimsuse laiendamist oma tehnoloogia ja mastaabieeliste tõttu ning nende monopoolne seisund kasvab jätkuvalt.
Arvatakse, et Hiina polüräni tarned toovad aastatel 2022–2025 sisse ulatusliku kasvu ning polüräni tootmine jõuab 2025. aastal 1,194 miljoni tonnini, mis suurendab polüräni ülemaailmset tootmismahtu. 2021. aastal on Hiinas polüräni hinna järsu tõusuga suuremad tootjad investeerinud uute tootmisliinide ehitamisse ja samal ajal meelitanud tööstusega liituma uusi tootjaid. Kuna polüräniprojektide ehitamisest kuni tootmiseni kulub vähemalt poolteist kuni kaks aastat, valmib uusehitus 2021. aastal. Tootmisvõimsus pannakse üldjuhul tootmisse 2022. ja 2023. aasta teisel poolel. See on väga kooskõlas praegu suuremate tootjate poolt välja kuulutatud uute projektiplaanidega. Uus tootmisvõimsus aastatel 2022-2025 on koondunud peamiselt aastatesse 2022 ja 2023. Pärast seda, kui polüräni pakkumine ja nõudlus ning hind järk-järgult stabiliseeruvad, stabiliseerub järk-järgult kogu tootmisvõimsus tööstuses. Alla, see tähendab, et tootmisvõimsuse kasvutempo väheneb järk-järgult. Lisaks on polüräniettevõtete tootmisvõimsuse rakendusaste püsinud viimasel kahel aastal kõrgel tasemel, kuid uute projektide tootmisvõimsuse kasvamine võtab aega ning uutel tulijatel kulub protsess, et need omandaksid asjakohane ettevalmistustehnoloogia. Seetõttu on uute polüräniprojektide tootmisvõimsuse rakendusaste lähiaastatel madal. Selle põhjal saab prognoosida polüräni toodangut aastatel 2022-2025 ning 2025. aasta polüräni toodangut on oodata umbes 1,194 miljonit tonni.
Välismaiste tootmisvõimsuste kontsentratsioon on suhteliselt kõrge ning järgmise kolme aasta toodangu kasvutempo ja -kiirus ei ole nii suur kui Hiinas. Ülemere polüräni tootmisvõimsus on koondunud peamiselt nelja juhtiva ettevõtte alla ja ülejäänud on peamiselt väikesed tootmisvõimsused. Tootmisvõimsuse osas hõivab Wacker Chem poole ülemere polüräni tootmisvõimsusest. Tema tehaste Saksamaal ja Ameerika Ühendriikides tootmisvõimsus on vastavalt 60 000 tonni ja 20 000 tonni. Ülemaailmse polüräni tootmisvõimsuse järsk kasv 2022. aastal ja hiljem võib kaasa tuua Ülepakkumise mures ettevõte on endiselt äraootavas seisus ega ole plaaninud uut tootmisvõimsust lisada. Lõuna-Korea polüräni hiiglane OCI kolib järk-järgult oma päikeseenergial kasutatava polüräni tootmisliini Malaisiasse, säilitades samal ajal algse elektroonilise polüräni tootmisliini Hiinas, mille maht peaks 2022. aastal jõudma 5000 tonnini. OCI tootmisvõimsus Malaisias jõuab 27 000 tonnini ja 30 000 tonni aastatel 2020 ja 2021, saavutades madalad energiatarbimise kulud ja hoides kõrvale Hiina kõrgetest polüräni tariifidest USA-s ja Lõuna-Koreas. Ettevõte plaanib toota 95 000 tonni, kuid alguskuupäev on ebaselge. Eeldatavasti kasvab see järgmise nelja aasta jooksul 5000 tonni tasemele aastas. Norra ettevõttel REC on kaks tootmisbaasi Washingtoni osariigis ja USA-s Montanas, mille aastane tootmisvõimsus on 18 000 tonni päikeseenergial kasutatavat polüräni ja 2000 tonni elektroonilist polüräni. Suurtes finantsraskustes olnud REC otsustas tootmise peatada ning 2021. aasta polüräni hinnabuumi tõttu otsustas ettevõte 2023. aasta lõpuks taaskäivitada 18 000 tonni projektide tootmise Washingtoni osariigis ja 2000 tonni Montanas. ja suudab tootmisvõimsuse suurendamise lõpule viia 2024. aastal. Hemlock on Ameerika Ühendriikide suurim polüräni tootja, mis on spetsialiseerunud kõrge puhtusastmega elektroonilisele polüränile. Tootmise kõrgtehnoloogilised tõkked raskendavad ettevõtte toodete asendamist turul. Koos sellega, et ettevõttel ei ole plaanis paari aasta jooksul uusi projekte rajada, on oodata, et ettevõtte tootmisvõimsus on 2022-2025. Aastane toodang jääb 18 000 tonni juurde. Lisaks on 2021. aastal muude ettevõtete kui eelnimetatud nelja ettevõtte uus tootmisvõimsus 5000 tonni. Kõigi ettevõtete tootmisplaanide mittemõistmise tõttu on siinkohal oletatud, et uueks tootmisvõimsuseks on aastatel 2022-2025 5000 tonni aastas.
Ülemeremaade tootmisvõimsuse kohaselt on ülemere polüräni tootmine 2025. aastal hinnanguliselt umbes 176 000 tonni, eeldades, et ülemere polüräni tootmisvõimsuse rakendusmäär jääb muutumatuks. Pärast seda, kui polüräni hind on 2021. aastal järsult tõusnud, on Hiina ettevõtted tootmist suurendanud ja tootmist laiendanud. Seevastu välismaised ettevõtted on uute projektide plaanides ettevaatlikumad. Seda seetõttu, et polüränitööstuse ülemvõim on juba Hiina kontrolli all ning tootmise pimesi suurendamine võib tuua kahjumit. Kulude poolelt on energiatarbimine polüräni maksumuse suurim komponent, seega on elektri hind väga oluline ning Xinjiangil, Sise-Mongoolial, Sichuanil ja teistel piirkondadel on ilmsed eelised. Nõudluse poolelt moodustab Hiina räniplaatide tootmine enam kui 99% maailma kogutoodangust kui polüräni otsene allavoolu. Polüräni järgtööstus on peamiselt koondunud Hiinasse. Toodetud polüräni hind on madal, transpordikulud madalad ja nõudlus on täielikult tagatud. Teiseks on Hiina kehtestanud suhteliselt kõrged dumpinguvastased tollimaksud Ameerika Ühendriikidest ja Lõuna-Koreast pärit päikeseenergiakvaliteediga polüräni impordile, mis on oluliselt vähendanud polüräni tarbimist Ameerika Ühendriikidest ja Lõuna-Koreast. Olge uute projektide ehitamisel ettevaatlik; lisaks on Hiina ülemere polüräniettevõtted viimastel aastatel tariifide mõju tõttu arenenud aeglaselt ning mõningaid tootmisliine on vähendatud või isegi suletud ning nende osakaal globaalses toodangus on aasta-aastalt vähenenud, nii et ei ole võrreldav polüräni hinnatõusuga 2021. aastal Hiina ettevõtte kõrge kasumi tõttu, finantstingimused ei ole piisavad, et toetada tema kiiret ja ulatuslikku tootmisvõimsuse laiendamist.
Lähtudes vastavatest prognoosidest polüräni tootmise kohta Hiinas ja välismaal aastatel 2022–2025, saab kokku võtta globaalse polüräni tootmise prognoositava väärtuse. Hinnanguliselt ulatub globaalne polüräni toodang 2025. aastal 1,371 miljoni tonnini. Vastavalt polüräni tootmise prognoositavale väärtusele saab ligikaudselt saada Hiina osa ülemaailmsest osast. Eeldatavasti kasvab Hiina osatähtsus järk-järgult aastatel 2022–2025 ja ületab 2025. aastal 87%.
6, Kokkuvõte ja väljavaade
Polüräni asub tööstuslikust ränist allavoolu ja kogu fotogalvaanilise ja pooljuhtide tööstuse ahelast ülesvoolu ning selle staatus on väga oluline. Fotogalvaanilise tööstuse kett on üldiselt polüräni-räni vahvel-element-moodul-fotogalvaaniline installeeritud võimsus ja pooljuhtide tööstuse kett on üldiselt polüräni-monokristalliline räniplaat-räniplaat-kiip. Erinevatel kasutusaladel on polüräni puhtusele erinevad nõuded. Fotogalvaanilises tööstuses kasutatakse peamiselt päikeseenergia kvaliteediga polüräni ja pooljuhtide tööstuses elektroonilist polüräni. Esimese puhtusaste on 6N–8N, teise puhul aga 9N või rohkem.
Aastaid on polüräni peavoolu tootmisprotsess olnud kogu maailmas täiustatud Siemensi meetod. Viimastel aastatel on mõned ettevõtted aktiivselt uurinud madalama hinnaga silaani keevkihtmeetodit, mis võib tootmismustrit mõjutada. Modifitseeritud Siemensi meetodil toodetud vardakujulisel polüränil on kõrge energiakulu, kõrge hind ja kõrge puhtusaste, samas kui silaani keevkihtmeetodil toodetud granuleeritud räni omadused on madala energiatarbimise, madalate kulude ja suhteliselt madala puhtusega. . Mõned Hiina ettevõtted on realiseerinud granuleeritud räni masstootmise ja granuleeritud räni kasutamise tehnoloogia polüräni tõmbamiseks, kuid seda pole laialdaselt propageeritud. See, kas granuleeritud räni saab endist tulevikus asendada, sõltub sellest, kas kulueelis suudab katta kvaliteedipuuduse, järgnevate rakenduste mõju ja silaani ohutuse parandamise. Viimastel aastatel on ülemaailmne polüräni tootmine aasta-aastalt kasvanud ja koguneb järk-järgult Hiinasse. Aastatel 2017–2021 kasvab ülemaailmne aastane polüräni toodang 432 000 tonnilt 631 000 tonnile, kiireim kasv 2021. aastal. Perioodil kontsentreerus globaalne polüräni tootmine järk-järgult Hiinasse ja Hiina osa polüräni toodangust suurenes alates aastast 2021. 56,02% 2017. aastal kuni 80,03% 2021. aastal. Aastatel 2022–2025 toob polüräni pakkumine kaasa ulatusliku kasvu. Hinnanguliselt on 2025. aasta polüräni toodang Hiinas 1,194 miljonit tonni ja ülemere toodang ulatub 176 000 tonnini. Seetõttu on globaalne polüräni toodang 2025. aastal umbes 1,37 miljonit tonni.
(See artikkel on mõeldud ainult UrbanMinesi klientidele ja see ei sisalda investeerimisnõuandeid)