1, Demande finale photovoltaïque: la demande de capacité installée photovoltaïque est forte, et la demande de polysilicon est inversée en fonction des prévisions de capacité installées
1.1. Consommation de polysilicon: le mondeLe volume de la consommation augmente régulièrement, principalement pour la production d'énergie photovoltaïque
Au cours des dix dernières années, le mondepolysiliconLa consommation a continué d'augmenter et la proportion de la Chine a continué de se développer, menée par l'industrie photovoltaïque. De 2012 à 2021, la consommation mondiale de polysilicon a généralement montré une tendance à la hausse, passant de 237 000 tonnes à environ 653 000 tonnes. En 2018, la nouvelle politique de la Chine sur la nouvelle politique photovoltaïque a été introduite, ce qui a clairement réduit le taux de subvention pour la production d'énergie photovoltaïque. La capacité photovoltaïque nouvellement installée a chuté de 18% en glissement annuel et la demande de polysilicon a été affectée. Depuis 2019, l'État a introduit un certain nombre de politiques pour promouvoir la parité du réseau du photovoltaïque. Avec le développement rapide de l'industrie photovoltaïque, la demande de polysilicon est également entrée dans une période de croissance rapide. Au cours de cette période, la proportion de la consommation de polysilicon en Chine dans la consommation mondiale totale a continué d'augmenter, de 61,5% en 2012 à 93,9% en 2021, principalement en raison de l'industrie photovoltaïque en développement rapide de la Chine. Du point de vue du modèle de consommation global de différents types de polysilicon en 2021, les matériaux de silicium utilisés pour les cellules photovoltaïques représenteront au moins 94%, dont le polysilicon de qualité solaire et le silicium granulaire représentent respectivement 91% et 3%, tandis que le polysilicon de qualité électronique qui peut être utilisé pour les puces pour 94%. Le rapport est de 6%, ce qui montre que la demande actuelle de polysilicon est dominée par le photovoltaïque. Il est prévu qu'avec le réchauffement de la politique à double carbone, la demande de capacité installée photovoltaïque deviendra plus forte et la consommation et la proportion de polysilicon de qualité solaire continueront d'augmenter.
1.2. Silicon Wafer: La plaquette de silicium monocristalline occupe le courant dominant et la technologie continue Czochralski se développe rapidement
Le lien direct en aval de Polysilicon est les plaquettes de silicium, et la Chine domine actuellement le marché mondial de la plaquette de silicium. De 2012 à 2021, la capacité et la production mondiale et chinoise de production de la plaquette de silicium ont continué à augmenter, et l'industrie photovoltaïque a continué de faire exploser. Les plaquettes de silicium servent de pont reliant les matériaux et les batteries en silicium, et il n'y a pas de fardeau sur la capacité de production, il continue donc d'attirer un grand nombre d'entreprises pour entrer dans l'industrie. En 2021, les fabricants chinois de plaquettes en silicium avaient considérablement élargiproductionCapacité à 213,5 GW de production, ce qui a fait passer la production mondiale de plaquette de silicium pour augmenter à 215,4 gw. Selon la capacité de production existante et nouvellement augmentée en Chine, il est prévu que le taux de croissance annuel maintiendra 15 à 25% au cours des prochaines années, et la production de Waffer de la Chine maintiendra toujours une position dominante absolue dans le monde.
Le silicium polycristallin peut être transformé en lingots de silicium polycristallin ou en tiges de silicium monocristallin. Le processus de production des lingots de silicium polycristallin comprend principalement la méthode de coulée et la méthode de fusion directe. À l'heure actuelle, le deuxième type est la méthode principale et le taux de perte est essentiellement maintenu à environ 5%. La méthode de coulée doit principalement faire fondre le matériau de silicium dans le creuset d'abord, puis la lancer dans un autre creuset préchauffé pour le refroidissement. En contrôlant la vitesse de refroidissement, le lingot polycristallin de silicium est coulé par la technologie de solidification directionnelle. Le processus de fusion à chaud de la méthode de fusion directe est le même que celui de la méthode de coulée, dans lequel le polysilicon est directement fondu dans le creuset en premier, mais l'étape de refroidissement est différente de la méthode de coulée. Bien que les deux méthodes soient de nature très similaire, la méthode de fusion directe n'a besoin que d'un creuset, et le produit polysilicon produit est de bonne qualité, ce qui est propice à la croissance des lingots en silicium polycristallin avec une meilleure orientation, et le processus de croissance est facile à automatiser, ce qui peut faire la position interne de la réduction des erreurs cristallines. À l'heure actuelle, les principales entreprises de l'industrie des matériaux d'énergie solaire utilisent généralement la méthode de fusion directe pour fabriquer des lingots de silicium polycristallin, et les teneurs en carbone et en oxygène sont relativement faibles, qui sont contrôlées en dessous de 10 ppma et 16 ppma. À l'avenir, la production de lingots de silicium polycristallin sera toujours dominé par la méthode de fusion directe, et le taux de perte restera environ 5% dans les cinq ans.
La production de tiges de silicium monocristalline est principalement basée sur la méthode Czochralski, complétée par la méthode de fusion de la zone de suspension verticale, et les produits produits par les deux ont des utilisations différentes. La méthode Czochralski utilise une résistance au graphite pour chauffer le silicium polycristallin dans un creuset en quartz de haute pureté dans un système thermique à tube droit pour le faire fondre, puis insérer le cristal de graines dans la surface de la fusion pour la fusion, et faire pivoter le cristal de graines tout en inversant le creuset. , le cristal de graines est lentement élevé vers le haut, et le silicium monocristallin est obtenu par les processus d'ensemencement, d'amplification, de retournement de l'épaule, de croissance du diamètre égal et de finition. La méthode de fusion de la zone flottante verticale fait référence à la fixation du matériau polycristallin de haute pureté en colonne dans la chambre de la fournaise, en déplaçant lentement la bobine métallique le long de la longueur polycristalline de longueur et en passant par la bobine métallique pour faire une partie de la bobine de bobine à l'intérieur de la bobine, et après la bobine, de la pèlestalline pour former un seul cristal. En raison des différents processus de production, il existe des différences dans l'équipement de production, les coûts de production et la qualité des produits. À l'heure actuelle, les produits obtenus par la méthode de fusion de la zone ont une pureté élevée et peuvent être utilisés pour la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, tandis que la méthode Czochralski peut répondre aux conditions de production de silicium monocristallant pour les cellules photovoltaïques et a un coût inférieur, donc c'est la méthode traditionnelle. En 2021, la part de marché de la méthode de traction droite est d'environ 85%, et elle devrait augmenter légèrement au cours des prochaines années. Les parts de marché en 2025 et 2030 devraient être respectivement de 87% et 90%. En termes de silicium monocristallant de fonte de district, la concentration de l'industrie du silicium monocristallisé de fonte de district est relativement élevée dans le monde. acquisition), Topsil (Danemark). À l'avenir, l'échelle de sortie du silicium monocristallé fondu n'augmentera pas considérablement. La raison en est que les technologies connexes de la Chine sont relativement arriérées par rapport au Japon et à l'Allemagne, en particulier la capacité des équipements de chauffage à haute fréquence et des conditions de processus de cristallisation. La technologie du monocristal de silicium fusionné dans une zone de grand diamètre oblige les entreprises chinoises à continuer à explorer par elles-mêmes.
La méthode de Czochralski peut être divisée en technologie de traction de cristal continu (CCZ) et en technologie de traction de cristal répétée (RCZ). À l'heure actuelle, la méthode traditionnelle de l'industrie est RCZ, qui se trouve au stade de transition de RCZ à CCZ. Les étapes de tirage et d'alimentation monocristallines de RZC sont indépendantes les unes des autres. Avant chaque traction, le lingot monocristallant doit être refroidi et retiré dans la chambre de la porte, tandis que CCZ peut réaliser l'alimentation et la fusion pendant le tirage. Le RCZ est relativement mature et il y a peu de place à l'amélioration technologique à l'avenir; tandis que CCZ a les avantages de la réduction des coûts et de l'amélioration de l'efficacité, et se trouve à un stade de développement rapide. En termes de coût, par rapport à la RCZ, qui prend environ 8 heures avant qu'une seule tige ne soit tirée, le CCZ peut considérablement améliorer l'efficacité de la production, réduire le coût du creuset et la consommation d'énergie en éliminant cette étape. La sortie totale de fournaise unique est supérieure à 20% plus élevée que celle de RCZ. Le coût de production est plus de 10% inférieur à la RCZ. En termes d'efficacité, le CCZ peut terminer le dessin de 8 à 10 tiges de silicium monocristallines dans le cycle de vie du creuset (250 heures), tandis que RCZ ne peut compléter qu'environ 4, et l'efficacité de production peut être augmentée de 100 à 150%. En termes de qualité, le CCZ a une résistivité plus uniforme, une teneur en oxygène plus faible et une accumulation plus lente d'impuretés métalliques, il est donc plus adapté à la préparation de plaquettes de silicium monocristallines de type N, qui sont également dans une période de développement rapide. À l'heure actuelle, certaines sociétés chinoises ont annoncé qu'elles avaient une technologie CCZ, et la voie des plaquettes de silicium monocristallines granulaires de type Silicon-CCZ-N a été essentiellement claire et a même commencé à utiliser des matériaux de silicium 100% granulaires. . À l'avenir, CCZ remplacera essentiellement RCZ, mais il faudra un certain processus.
Le processus de production des tranches de silicium monocristallin est divisée en quatre étapes: tirage, tranchant, trancher, nettoyer et tri. L'émergence de la méthode de découpage du fil de diamant a considérablement réduit le taux de perte de tranche. Le processus de traction des cristaux a été décrit ci-dessus. Le processus de tranchage comprend des opérations de troncature, de carré et de chanfreinage. Le tranchage consiste à utiliser une machine à trancher pour couper le silicium en colonnes en plaquettes de silicium. Le nettoyage et le tri sont les dernières étapes de la production de tranches de silicium. La méthode de découpage du fil de diamant présente des avantages évidents par rapport à la méthode traditionnelle de découpage du fil de mortier, qui se reflète principalement dans la courte consommation de temps et la faible perte. La vitesse du fil de diamant est cinq fois celle de la coupe traditionnelle. Par exemple, pour la découpe à onduler unique, la coupe traditionnelle de fil de mortier dure environ 10 heures et la coupe de fil de diamant ne prend qu'environ 2 heures. La perte de coupe de fil de diamant est également relativement faible, et la couche de dommage causée par la coupe du fil de diamant est plus petite que celle de la découpe de fil de mortier, qui est propice à la coupe des plaquettes de silicium plus minces. Ces dernières années, afin de réduire les pertes de réduction et les coûts de production, les entreprises se sont tournées vers les méthodes de découpage des fils de diamant, et le diamètre des barres de bus en fil de diamant est en baisse. En 2021, le diamètre de la barre de fil diamant sera de 43 à 56 μm, et le diamètre du bar à fil de diamant utilisé pour les plaquettes de silicium monocristallines diminuera considérablement et continuera de diminuer. On estime qu'en 2025 et 2030, les diamètres des bus de fil de diamant utilisés pour couper respectivement les tranches de silicium monocristallines seront respectivement de 36 μm et 33 μm, et les diamètres des bus de fil de diamant utilisés pour couper respectivement les tranches de silicium polycristallin seront respectivement. En effet, il existe de nombreux défauts et impuretés dans les tranches de silicium polycristallin, et les fils minces sont sujets à la rupture. Par conséquent, le diamètre de la barre de bus en fil de diamant utilisé pour la coupe de plaquettes en silicium polycristallin est plus grand que celui des tranches de silicium monocristallin, et comme la part de marché des tranches de silicium polycristallin diminue progressivement, il est utilisé pour la réduction du silicium en silicium en diamètre de diamètre de diamètre.
À l'heure actuelle, les plaquettes de silicium sont principalement divisées en deux types: les plaquettes en silicium polycristallin et les tranches de silicium monocristallin. Les tranches de silicium monocristallin ont les avantages d'une longue durée de vie et d'une efficacité de conversion photoélectrique élevée. Les tranches de silicium polycristallin sont composées de grains de cristal avec différentes orientations de plan cristallin, tandis que les plaquettes de silicium monocristallines sont en silicium polycristallin comme matières premières et ont la même orientation de plan cristallin. En apparence, les tranches de silicium polycristallin et les tranches de silicium monocristallines sont bleues-noir et brun noir. Étant donné que les deux sont coupés à partir de lingots polycristallins de silicium et de tiges de silicium monocristallin, respectivement, les formes sont carrées et quasi-carrés. La durée de vie des tranches de silicium polycristallin et des plaquettes de silicium monocristallines est d'environ 20 ans. Si la méthode d'emballage et l'environnement d'utilisation conviennent, la durée de vie peut atteindre plus de 25 ans. D'une manière générale, la durée de vie des tranches de silicium monocristalline est légèrement plus longue que celle des tranches de silicium polycristallin. De plus, les tranches de silicium monocristallin sont également légèrement meilleures dans l'efficacité de conversion photoélectrique, et leur densité de dislocation et leurs impuretés métalliques sont beaucoup plus petites que celles des plaquettes de silicium polycristallin. L'effet combiné de divers facteurs rend la durée de vie des porteurs minoritaires de monocristaux dizaines de fois plus élevés que celui des tranches de silicium polycristallin. Montrant ainsi l'avantage de l'efficacité de conversion. En 2021, l'efficacité de conversion la plus élevée des tranches de silicium polycristallin sera d'environ 21%, et celle des plaquettes de silicium monocristallines atteindra jusqu'à 24,2%.
En plus de la longue durée de vie et de l'efficacité de conversion élevée, les plaquettes de silicium monocristallines ont également l'avantage de l'amincissement, ce qui est propice à la réduction de la consommation de silicium et des coûts de la plaquette de silicium, mais prêtent attention à l'augmentation du taux de fragmentation. L'amincissement des plaquettes de silicium aide à réduire les coûts de fabrication, et le processus de tranchage actuel peut répondre pleinement aux besoins de l'éclaircissement, mais l'épaisseur des plaquettes de silicium doit également répondre aux besoins de la fabrication de cellules et de composants en aval. En général, l'épaisseur des tranches de silicium a diminué ces dernières années, et l'épaisseur des plaquettes polycristallines de silicium est nettement plus grande que celle des plaquettes de silicium monocristallines. Les plaquettes de silicium monocristallines sont en outre divisées en plaquettes de silicium de type N et en tranches de silicium de type P, tandis que les plaquettes de silicium de type N incluent principalement l'utilisation de la batterie Topcon et l'utilisation de la batterie HJT. En 2021, l'épaisseur moyenne des tranches de silicium polycristallin est de 178 μm, et le manque de demande à l'avenir les incitera à s'arrêter. Par conséquent, il est prévu que l'épaisseur diminuera légèrement de 2022 à 2024, et l'épaisseur restera à environ 170 μm après 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 Les cellules sont de 165 μm. 135 μm.
De plus, la production de tranches de silicium polycristallin consomme plus de silicium que les tranches de silicium monocristallines, mais les étapes de production sont relativement simples, ce qui apporte des avantages coûts aux plaquettes polycristallines de silicium. Le silicium polycristallin, en tant que matière première courante pour les tranches de silicium polycristallin et les tranches de silicium monocristallin, a une consommation différente dans la production des deux, ce qui est dû aux différences dans les étapes de pureté et de production des deux. En 2021, la consommation de silicium de lingot polycristallin est de 1,10 kg / kg. Il est prévu que l'investissement limité dans la recherche et le développement entraînera de petits changements à l'avenir. La consommation de silicium de la tige de traction est de 1,066 kg / kg, et il y a une certaine place pour l'optimisation. Il devrait être de 1,05 kg / kg et 1,043 kg / kg en 2025 et 2030, respectivement. Dans le processus de traction à cristal monocuste, la réduction de la consommation de silicium de la tige de traction peut être obtenue en réduisant la perte de nettoyage et de concassage, en contrôlant strictement l'environnement de production, en réduisant la proportion d'amorces, en améliorant le contrôle de précision et en optimisant la technologie de classification et de traitement des matériaux en silicium dégradés. Bien que la consommation de silicium en silicium de tranches de silicium polycristallin soit élevée, le coût de production des tranches de silicium polycristallin est relativement élevée parce que les lingots de silicium en silicium polycristallin sont produits par des ingots en silicium monocristallin, les ingénieurs en silicon monocristallin sont généralement des mobiliers de Czochralski à cristaux, qui consomment généralement une puissance relative. Faible. En 2021, le coût de production moyen des tranches de silicium monocristallin sera d'environ 0,673 yuans / W, et celle des plaquettes en silicium polycristallin sera de 0,66 yuan / w.
À mesure que l'épaisseur de la tranche de silicium diminue et que le diamètre de la barre de fil de diamant diminue, la sortie des tiges de silicium / lingots de diamètre égal par kilogramme augmentera, et le nombre de tiges de silicium monocristallines du même poids sera plus élevée que celle des glindages en silicium polycristallin. En termes de puissance, la puissance utilisée par chaque tranche de silicium varie en fonction du type et de la taille. En 2021, la sortie des barres carrées monocristallines de taille P 166 mm est d'environ 64 pièces par kilogramme, et la sortie des lingots carrés polycristallins est d'environ 59 pièces. Parmi les plaquettes de silicium monocristallines de type P, la sortie de la taille carrée monocristalline de 158,75 mm est d'environ 70 pièces par kilogramme, la sortie de tiges carrées monocristallines de taille P-Type de P-P-210 mm de taille unique de tiges unique par kilogramme est d'environ 53 pièces. La sortie de la barre carrée est d'environ 40 pièces. De 2022 à 2030, l'amincissement continu des tranches de silicium entraînera sans aucun doute une augmentation du nombre de tiges de silicium / lingots du même volume. Le diamètre plus petit du bar à fil de diamant et la taille des particules moyennes aidera également à réduire les pertes de coupe, augmentant ainsi le nombre de plaquettes produites. quantité. On estime qu'en 2025 et 2030, la sortie des tiges carrées monocristallines de taille P 166 mm est d'environ 71 et 78 pièces par kilogramme, et la sortie des lingots carrés en polycristallin est d'environ 62 et 62 pièces, ce qui est due à la faible part de marché des plates-formes en silicone polycraisque. Il existe des différences dans la puissance de différents types et tailles de tranches de silicium. Selon les données d'annonce pour la puissance moyenne de 158,75 mm, les tranches de silicium sont d'environ 5,8 W / pièce, la puissance moyenne des plaquettes de silicium de taille 166 mm est d'environ 6,25 W / pièce, et la puissance moyenne des plaquettes de silicium de 182 mm est d'environ 6,25 W / pièce. La puissance moyenne de la tranche de silicium de taille est d'environ 7,49 W / pièce, et la puissance moyenne de la tranche de silicium de taille de 210 mm est d'environ 10 W / pièce.
Ces dernières années, les tranches de silicium se sont progressivement développées en direction de grande taille, et une grande taille est propice à l'augmentation de la puissance d'une seule puce, diluant ainsi le coût non silicium des cellules. Cependant, le réglage de la taille des tranches de silicium doit également considérer les problèmes de correspondance et de normalisation en amont et en aval, en particulier la charge et les problèmes de courant élevés. À l'heure actuelle, il y a deux camps sur le marché concernant la direction future de développement de la taille de la plaquette de silicium, à savoir la taille de 182 mm et la taille de 210 mm. La proposition de 182 mm est principalement du point de vue de l'intégration de l'industrie verticale, sur la base de la prise en compte de l'installation et du transport des cellules photovoltaïques, de la puissance et de l'efficacité des modules et de la synergie entre en amont et en aval; tandis que 210 mm est principalement du point de vue du coût de production et du coût du système. La puissance de 210 mm de plaquettes de silicium 210 mm a augmenté de plus de 15% dans le processus de dessin de la tige de fût unique, le coût de production de batterie en aval a été réduit d'environ 0,02 yuan / W, et le coût total de la construction de la centrale électrique a été réduit d'environ 0,1 yuan / w. Au cours des prochaines années, il est prévu que les plaquettes de silicium d'une taille inférieure à 166 mm soient progressivement éliminées; Les problèmes d'appariement en amont et en aval des plaquettes de silicium de 210 mm seront progressivement résolus efficacement, et le coût deviendra un facteur plus important affectant l'investissement et la production des entreprises. Par conséquent, la part de marché des plaquettes de silicium de 210 mm augmentera. Augmentation régulière; La tranche de silicium de 182 mm deviendra la taille grand public sur le marché en raison de ses avantages dans la production intégrée verticalement, mais avec le développement percé de la technologie d'application de la plaquette de silicium 210 mm, 182 mm lui cédera la place. De plus, il est difficile pour les plaquettes de silicium de plus grande taille d'être largement utilisées sur le marché au cours des prochaines années, car le coût de la main-d'œuvre et le risque d'installation de plaquettes de silicium de grande taille augmenteront considérablement, ce qui est difficile à compenser par les économies de coûts de production et de coûts système. . En 2021, les tailles de plaquettes de silicium sur le marché comprennent 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm, etc. parmi elles, la taille de 158,75 mm et 166 mm est comptabilisée pour 50% du total, et la taille de 156,75 mm diminuée à 5%, ce qui sera progressivement remplacé dans le futur; 166 mm est la plus grande solution de taille qui peut être mise à niveau pour la ligne de production de batterie existante, qui sera la plus grande taille au cours des deux dernières années. En termes de taille de transition, il est prévu que la part de marché soit inférieure à 2% en 2030; La taille combinée de 182 mm et 210 mm représentera 45% en 2021, et la part de marché augmentera rapidement à l'avenir. Il est prévu que la part de marché totale en 2030 dépasse 98%.
Ces dernières années, la part de marché du silicium monocristallin a continué d'augmenter et a occupé la position grand public sur le marché. De 2012 à 2021, la proportion de silicium monocristallin est passée de moins de 20% à 93,3%, une augmentation significative. En 2018, les tranches de silicium sur le marché sont principalement des plaquettes de silicium polycristallines, représentant plus de 50%. La raison principale est que les avantages techniques des plaquettes de silicium monocristallines ne peuvent pas couvrir les inconvénients des coûts. Depuis 2019, comme l'efficacité de conversion photoélectrique des plaquettes de silicium monocristallines a considérablement dépassé celle des plaquettes de silicium polycristallines, et le coût de production des wafers de silicium monocristallins a continué de diminuer avec le progrès technologique, la part du marché des plates-formes de silicium monocristallines a continué de devenir la taille principale du marché. produit. Il est prévu que la proportion de plaquettes de silicium monocristallines atteindra environ 96% en 2025, et la part de marché des plaquettes de silicium monocristallines atteindra 97,7% en 2030. (Source du rapport: Future Think Tank)
1.3. Batteries: Les batteries perc dominent le marché et le développement des batteries de type N augmente la qualité du produit
Le lien intermédiaire de la chaîne de l'industrie photovoltaïque comprend des cellules photovoltaïques et des modules de cellules photovoltaïques. Le traitement des tranches de silicium dans les cellules est l'étape la plus importante dans la réalisation de la conversion photoélectrique. Il faut environ sept étapes pour traiter une cellule conventionnelle à partir d'une tranche de silicium. Tout d'abord, mettez la tranche de silicium dans l'acide hydrofluorique pour produire une structure en daim de type pyramide à sa surface, réduisant ainsi la réflectivité de la lumière du soleil et augmentant l'absorption de la lumière; La seconde est que le phosphore est diffusé à la surface d'un côté de la tranche de silicium pour former une jonction PN, et sa qualité affecte directement l'efficacité de la cellule; Le troisième consiste à éliminer la jonction PN formée sur le côté de la tranche de silicium pendant le stade de diffusion pour empêcher le court-circuit de la cellule; Une couche de film de nitrure de silicium est recouverte du côté où la jonction PN est formée pour réduire la réflexion de la lumière et en même temps augmenter l'efficacité; Le cinquième consiste à imprimer des électrodes en métal à l'avant et à l'arrière de la tranche de silicium pour collecter des porteurs minoritaires générés par photovoltaïque; Le circuit imprimé au stade d'impression est fritté et formé, et il est intégré à la tranche de silicium, c'est-à-dire la cellule; Enfin, les cellules avec des efficacités différentes sont classées.
Les cellules cristallines en silicium sont généralement fabriquées avec des tranches de silicium sous forme de substrats et peuvent être divisées en cellules de type P et en cellules de type N en fonction du type de tranches de silicium. Parmi eux, les cellules de type N ont une efficacité de conversion plus élevée et remplacent progressivement les cellules de type P ces dernières années. Les plaquettes de silicium de type P sont faites en dopant du silicium avec du bore, et les plaquettes de silicium de type N sont en phosphore. Par conséquent, la concentration de l'élément de bore dans la tranche de silicium de type N est plus faible, inhibant ainsi la liaison des complexes de bore-oxygène, améliorant la durée de vie des porteurs minoritaires du matériau en silicium, et en même temps, il n'y a pas d'atténuation photo-induite dans la batterie. De plus, les porteurs minoritaires de type N sont des trous, les porteurs minoritaires de type P sont des électrons et la coupe transversale de piégeage de la plupart des atomes d'impureté pour les trous est plus petite que celle des électrons. Par conséquent, la durée de vie de la porteuse minoritaire de la cellule de type N est plus élevée et le taux de conversion photoélectrique est plus élevé. Selon les données de laboratoire, la limite supérieure de l'efficacité de conversion des cellules de type P est de 24,5%, et l'efficacité de conversion des cellules de type N est jusqu'à 28,7%, de sorte que les cellules de type N représentent la direction de développement de la technologie future. En 2021, les cellules de type N (incluant principalement les cellules d'hétérojonction et les cellules TopCon) ont des coûts relativement élevés et l'échelle de production de masse est encore faible. La part de marché actuelle est d'environ 3%, ce qui est fondamentalement la même que celle en 2020.
En 2021, l'efficacité de conversion des cellules de type N sera considérablement améliorée, et il est prévu qu'il y aura plus de place pour les progrès technologiques au cours des cinq prochaines années. En 2021, la production à grande échelle de cellules monocristallines de type P utilisera la technologie Perc et l'efficacité de conversion moyenne atteindra 23,1%, une augmentation de 0,3 point de pourcentage par rapport à 2020; L'efficacité de conversion des cellules de silicium noir polycristallin en utilisant la technologie PERC atteindra 21,0%, contre 2020. Augmentation annuelle de 0,2 point de pourcentage; L'amélioration de l'efficacité des cellules de silicium noire polycristallin conventionnelle n'est pas forte, l'efficacité de conversion en 2021 sera d'environ 19,5%, seulement 0,1 point de pourcentage plus élevé et l'espace d'amélioration future de l'efficacité est limité; L'efficacité de conversion moyenne des cellules perc monocristallines lingot est de 22,4%, ce qui est de 0,7 point de pourcentage inférieur à celui des cellules perc monocristallines; L'efficacité de conversion moyenne des cellules TopCon de type N atteint 24%, et l'efficacité de conversion moyenne des cellules d'hétérojonction atteint 24,2%, qui ont toutes deux été considérablement améliorées par rapport à 2020, et l'efficacité de conversion moyenne des cellules IBC atteint 24,2%. Avec le développement de la technologie à l'avenir, les technologies de batterie telles que TBC et HBC peuvent également continuer à progresser. À l'avenir, avec la réduction des coûts de production et l'amélioration du rendement, les batteries de type N seront l'une des principales directions de développement de la technologie des batteries.
Du point de vue de l'itinéraire de la technologie des batteries, la mise à jour itérative de la technologie des batteries est principalement passée par BSF, PERC, TopCon en fonction de l'amélioration du perc et HJT, une nouvelle technologie qui subvertit le Perc; TopCon peut être combiné avec IBC pour former TBC, et HJT peut également être combiné avec IBC pour devenir 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 mixed with single crystal et la polycristalline est fabriquée par une série de processus de traitement. Parce qu'il utilise essentiellement une voie de préparation polycristalline, elle est incluse dans la catégorie des cellules polycristallines de type P. Les cellules de type N comprennent principalement des cellules monocristallines Topcon, des cellules monocristallines HJT et des cellules monocristallines IBC. En 2021, les nouvelles lignes de production de masse seront toujours dominées par les lignes de production de cellules Perc, et la part de marché des cellules Perc augmentera encore à 91,2%. Comme la demande de produits pour les projets en plein air et domestiques s'est concentrée sur les produits à haute efficacité, la part de marché des batteries BSF passera de 8,8% à 5% en 2021.
1.4. Modules: le coût des cellules explique la partie principale, et la puissance des modules dépend des cellules
Les étapes de production des modules photovoltaïques incluent principalement l'interconnexion et la stratification cellulaire, et les cellules représentent une partie importante du coût total du module. Étant donné que le courant et la tension d'une seule cellule sont très faibles, les cellules doivent être interconnectées par les barres de bus. Ici, ils sont connectés en série pour augmenter la tension, puis connectés en parallèle pour obtenir un courant élevé, puis le verre photovoltaïque, l'EVA ou le POE, la feuille de batterie, l'EVA ou le POE, la feuille arrière est scellée et appuyée par la chaleur dans un certain ordre, et finalement protégé par le cadre en aluminium et le bord de scellement en aluminium. Du point de vue de la composition des coûts de production des composants, le coût des matériaux représente 75%, occupant la position principale, suivi du coût de fabrication, du coût de la performance et du coût de la main-d'œuvre. Le coût des matériaux est conduit par le coût des cellules. Selon les annonces de nombreuses sociétés, les cellules représentent environ 2/3 du coût total des modules photovoltaïques.
Les modules photovoltaïques sont généralement divisés en fonction du type de cellule, de la taille et de la quantité. Il existe des différences dans le pouvoir de différents modules, mais ils sont tous au stade montant. La puissance est un indicateur clé des modules photovoltaïques, représentant la capacité du module à convertir l'énergie solaire en électricité. Il peut être vu à partir des statistiques de puissance de différents types de modules photovoltaïques qui, lorsque la taille et le nombre de cellules dans le module sont les mêmes, la puissance du module est un monocristal monocristallant de type N Plus la taille et la quantité sont grandes, plus la puissance du module est grande; Pour les modules monocristaux Topcon et les modules d'hétérojonction de la même spécification, la puissance de ce dernier est supérieure à celle du premier. Selon les prévisions CPIA, la puissance des modules augmentera de 5 à 10 W par an au cours des prochaines années. De plus, l'emballage des modules entraînera une certaine perte de puissance, y compris principalement la perte optique et la perte électrique. Le premier est causé par la transmittance et l'inadéquation optique des matériaux d'emballage tels que le verre photovoltaïque et l'EVA, et le second se réfère principalement à l'utilisation de cellules solaires en série. La perte de circuit causée par la résistance du ruban de soudage et de la barre de bus elle-même, et la perte de décalage actuelle causée par la connexion parallèle des cellules, la perte de puissance totale des deux représente environ 8%.
1.5. Capacité installée par photovoltaïque: les politiques de divers pays sont évidemment motivées, et il y a un énorme espace pour une nouvelle capacité installée à l'avenir
Le monde a essentiellement atteint un consensus sur les émissions nettes zéro dans le cadre de l'objectif de protection de l'environnement, et l'économie des projets photovoltaïques superposés a progressivement émergé. Les pays explorent activement le développement de la production d'énergie des énergies renouvelables. Ces dernières années, les pays du monde se sont engagés à réduire les émissions de carbone. La plupart des principaux émetteurs de gaz à effet de serre ont formulé des objectifs d'énergie renouvelable correspondants, et la capacité installée des énergies renouvelables est énorme. Sur la base de la cible de contrôle de la température de 1,5 ℃, Irena prévoit que la capacité mondiale des énergies renouvelables installées atteindra 10,8 TW en 2030. De plus, selon les données de Woodmac, le coût de niveau de l'électricité (LCOE) de la production d'énergie solaire en Chine, en Inde, aux États-Unis et dans d'autres pays est déjà plus faible que l'énergie de fossile la moins chère, et diminuera encore aux États-Unis. La promotion active des politiques dans divers pays et l'économie de la production d'énergie photovoltaïque ont conduit à une augmentation constante de la capacité cumulée installée des photovoltaïques dans le monde et la Chine ces dernières années. De 2012 à 2021, la capacité installée cumulée de la photovoltaïque dans le monde passera de 104,3 GW à 849,5 GW, et la capacité installée cumulée de la photovoltaïque en Chine passera de 6,7 GW à 307 GW, soit une augmentation de plus de 44 fois. De plus, la capacité photovoltaïque nouvellement installée de la Chine représente plus de 20% de la capacité totale installée du monde. En 2021, la capacité photovoltaïque nouvellement installée en Chine est de 53 gw, représentant environ 40% de la capacité nouvellement installée au monde. Cela est principalement dû à la répartition abondante et uniforme des ressources énergétiques légères en Chine, en amont et en aval bien développés, et au fort soutien des politiques nationales. Au cours de cette période, la Chine a joué un rôle énorme dans la production d'énergie photovoltaïque, et la capacité installée cumulée a représenté moins de 6,5%. a bondi à 36,14%.
Sur la base de l'analyse ci-dessus, l'API a donné les prévisions d'installations photovoltaïques nouvellement augmentées de 2022 à 2030 dans le monde entier. On estime que dans des conditions optimistes et conservatrices, la capacité mondiale nouvellement installée en 2030 sera respectivement de 366 et 315 gw, et la capacité nouvellement installée de la Chine sera de 128., 105 gw. Ci-dessous, nous prévoirons la demande de polysilicon en fonction de l'échelle de la capacité nouvellement installée chaque année.
1.6. Prévision de la demande de polysilicon pour les applications photovoltaïques
De 2022 à 2030, sur la base des prévisions de CPIA pour les installations PV nouvellement augmentées dans les scénarios optimistes et conservateurs, la demande de polysilicon pour les applications PV peut être prédite. Les cellules sont une étape clé pour réaliser la conversion photoélectrique, et les plaquettes de silicium sont les matières premières de base des cellules et le courant en aval direct du polysilicon, c'est donc une partie importante de la prévision de la demande de polysilicon. Le nombre pondéré de pièces par kilogramme de tiges de silicium et de lingots peut être calculé à partir du nombre de pièces par kilogramme et de la part de marché des tiges de silicium et des lingots. Ensuite, selon la puissance et la part de marché des tranches de silicium de différentes tailles, la puissance pondérée des tranches de silicium peut être obtenue, puis le nombre requis de plaquettes de silicium peut être estimé en fonction de la capacité photovoltaïque nouvellement installée. Ensuite, le poids des tiges de silicium et des lingots requis peut être obtenu en fonction de la relation quantitative entre le nombre de tranches de silicium et le nombre pondéré de tiges de silicium et de lingots de silicium par kilogramme. En outre combiné avec la consommation de silicium pondérée de tiges de silicium / lingots de silicium, la demande de polysilicon pour une capacité photovoltaïque nouvellement installée peut enfin être obtenue. Selon les résultats des prévisions, la demande mondiale de polysilicon pour les nouvelles installations photovoltaïques au cours des cinq dernières années continuera d'augmenter, culminant en 2027, puis diminuera légèrement au cours des trois prochaines années. On estime que dans des conditions optimistes et conservatrices en 2025, la demande annuelle mondiale de polysilicon pour les installations photovoltaïques sera respectivement de 1 108 900 tonnes et 907 800 tonnes, et la demande mondiale de polysilicon pour les applications photovoltaïques en 2030 sera de 1 042,100 tonnes dans des conditions optimistes et conservatrices. , 896 900 tonnes. Selon la Chineproportion de capacité installée par photovoltaïque globale,La demande de la Chine pour le polysilicon à l'usage photovoltaïque en 2025devrait être de 369 600 tonnes et 302 600 tonnes respectivement dans des conditions optimistes et conservatrices, et 739 300 tonnes et 605 200 tonnes à l'étranger respectivement.
2, Demande finale des semi-conducteurs: l'échelle est beaucoup plus petite que la demande dans le domaine photovoltaïque, et une croissance future peut être attendue
En plus de fabriquer des cellules photovoltaïques, le polysilicon peut également être utilisé comme matière première pour fabriquer des puces et est utilisé dans le champ semi-conducteur, qui peut être subdivisé en fabrication automobile, en électronique industrielle, communications électroniques, appareils domestiques et autres champs. Le processus du polysilicon à la puce est principalement divisé en trois étapes. Tout d'abord, le polysilicon est entraîné dans des lingots de silicium monocristallins, puis coupés en fines tranches de silicium. Les tranches de silicium sont produites par une série d'opérations de broyage, de chanfreinage et de polissage. , qui est la matière première de base de l'usine de semi-conducteurs. Enfin, la tranche de silicium est coupée et gravée au laser en diverses structures de circuits pour fabriquer des produits en puce avec certaines caractéristiques. Les plaquettes de silicium courantes comprennent principalement des tranches polies, des tranches épitaxiales et des tranches de Soi. La plaquette polie est un matériau de production de puces avec une planéité élevée obtenue en polissant la tranche de silicium pour éliminer la couche endommagée sur la surface, qui peut être directement utilisée pour fabriquer des puces, des tranches épitaxiales et des tranches de silicium SOI. Les plaquettes épitaxiales sont obtenues par croissance épitaxiale des tranches polies, tandis que les plaquettes de silicium SOI sont fabriquées par une implantation de liaison ou d'ion sur des substrats de plaquette polies, et le processus de préparation est relativement difficile.
Grâce à la demande de polysilicon du côté semi-conducteur en 2021, combinée aux prévisions par l'agence du taux de croissance de l'industrie des semi-conducteurs au cours des prochaines années, la demande de polysilicon dans le domaine des semi-conducteurs de 2022 à 2025 peut être estimée grossièrement. En 2021, la production mondiale de polysilicon de qualité électronique représentera environ 6% de la production totale de polysilicon, et le polysilicon et le silicium de qualité solaire représenteront environ 94%. La plupart du polysilicon de qualité électronique est utilisé dans le champ semi-conducteur, et d'autres polysilicon sont essentiellement utilisés dans l'industrie photovoltaïque. . Par conséquent, on peut supposer que la quantité de polysilicon utilisée dans l'industrie des semi-conducteurs en 2021 est d'environ 37 000 tonnes. En outre, selon le futur taux de croissance composé de l'industrie des semi-conducteurs prédits par Fortunebusiness Insights, la demande de polysilicon pour l'utilisation des semi-conducteurs augmentera à un taux annuel de 8,6% de 2022 à 2025. On estime qu'en 2025, la demande de Polysilicon dans le champ semi-conducteur sera d'environ 51 500 fils. (Rapport Source: Future Think Tank)
3, Importation et exportation de polysilicon: les importations dépassent de loin les exportations, l'Allemagne et la Malaisie représentant une proportion plus élevée
En 2021, environ 18,63% de la demande de polysilicon de la Chine proviendra des importations, et l'ampleur des importations dépasse de loin l'ampleur des exportations. De 2017 à 2021, le modèle d'importation et d'exportation de Polysilicon est dominé par les importations, ce qui peut être dû à la forte demande en aval de l'industrie photovoltaïque qui s'est développée rapidement ces dernières années, et sa demande de comptes de polysilicon pour plus de 94% de la demande totale; En outre, la société n'a pas encore maîtrisé la technologie de production du polysilicon électronique de haute pureté, donc certains polysilicon requis par l'industrie des circuits intégrés doivent encore compter sur les importations. Selon les données de la succursale de l'industrie du silicium, le volume d'importation a continué de diminuer en 2019 et 2020. pertes, donc la dépendance à l'importation de Polysilicon est beaucoup plus faible; Bien que la capacité de production n'ait pas augmenté en 2020, l'impact de l'épidémie a entraîné des retards dans la construction de projets photovoltaïques, et le nombre de commandes de polysilicon a diminué au cours de la même période. En 2021, le marché du photovoltaïque chinois se développera rapidement, et la consommation apparente de Polysilicon atteindra 613 000 tonnes, ce qui entraînera un rebond le volume d'importation. Au cours des cinq dernières années, le volume de l'importation nette de polysilicon en Chine se situe entre 90 000 et 140 000 tonnes, dont environ 103 800 tonnes en 2021. Il est prévu que le volume d'importation net en polysilicon en Chine restera environ 100 000 tonnes par an de 2022 à 2025.
Les importations de polysilicon en Chine proviennent principalement d'Allemagne, de Malaisie, du Japon et de Taïwan, de la Chine, et les importations totales de ces quatre pays représenteront 90,51% en 2021. Environ 45% des importations en polysilicon de la Chine proviennent d'Allemagne, 26% de Malaysia, 13,5% du Japon et 6% de Taiwan. L'Allemagne possède le Giant Wacker mondial du polysilicon, qui est la plus grande source de polysilicon à l'étranger, représentant 12,7% de la capacité de production mondiale totale en 2021; La Malaisie possède un grand nombre de lignes de production de polysilicon de la société OCI de Corée du Sud, qui provient de la chaîne de production originale en Malaisie de Tokuyama, une société japonaise acquise par OCI. Il y a des usines et des usines que l'OCI a déménagé de la Corée du Sud en Malaisie. La raison de la relocalisation est que la Malaisie fournit des espaces d'usine gratuits et que le coût de l'électricité est un tiers inférieur à celui de la Corée du Sud; Le Japon et Taïwan, la Chine ont Tokuyama, Get et d'autres sociétés, qui occupent une grande partie de la production de polysilicon. un endroit. En 2021, la sortie de Polysilicon sera de 492 000 tonnes, dont la demande de production de capacité photovoltaïque et de puces nouvellement installée sera respectivement de 206 400 tonnes et 1 500 tonnes, et les 284 100 tonnes restantes seront principalement utilisées pour le traitement en aval et l'exportation à l'étranger. Dans les liaisons en aval du polysilicon, les tranches de silicium, les cellules et les modules sont principalement exportées, parmi lesquelles l'exportation de modules est particulièrement importante. En 2021, 4,64 milliards de tranches de silicium et 3,2 milliards de cellules photovoltaïques avaient étéexportéDe la Chine, avec une exportation totale de 22,6 GW et 10,3 gw respectivement, et l'exportation de modules photovoltaïques est de 98,5 gw, avec très peu d'importations. En termes de composition de valeur d'exportation, les exportations de modules en 2021 atteindront 24,61 milliards de dollars, représentant 86%, suivis de plaquettes et de batteries en silicium. En 2021, la sortie globale des tranches de silicium, des cellules photovoltaïques et des modules photovoltaïques atteindra respectivement 97,3%, 85,1% et 82,3%. Il est prévu que l'industrie mondiale du photovoltaïque continuera de se concentrer en Chine au cours des trois prochaines années, et le volume de production et d'exportation de chaque lien sera considérable. Par conséquent, on estime que de 2022 à 2025, la quantité de polysilicon utilisée pour le traitement et la production de produits en aval et exportées à l'étranger augmentera progressivement. Il est estimé en soustrayant la production à l'étranger de la demande de polysilicon à l'étranger. En 2025, le polysilicon produit par le traitement en produits en aval devra exporter 583 000 tonnes vers des pays étrangers en provenance de Chine
4, Résumé et perspectives
La demande mondiale de polysilicon est principalement concentrée dans le champ photovoltaïque, et la demande dans le champ semi-conducteur n'est pas un ordre de grandeur. La demande de polysilicon est entraînée par des installations photovoltaïques et est progressivement transmis au polysilicon via le lien des modules photovoltaïques-Cell-wafer, générant une demande pour elle. À l'avenir, avec l'expansion de la capacité mondiale installée par photovoltaïque, la demande de polysilicon est généralement optimiste. De manière optimiste, la Chine et les installations PV nouvellement augmentées à l'étranger provoquant la demande de polysilicon en 2025 seront respectivement de 36,96 gw et 73,93 gw, et la demande dans des conditions conservatrices atteindra également respectivement 30,24gw et 60,49 gw. En 2021, l'offre et la demande mondiales de polysilicon seront serrées, ce qui entraînera des prix mondiaux de polysilicon mondiaux élevés. Cette situation peut se poursuivre jusqu'en 2022 et se tourner progressivement au stade de l'offre lâche après 2023. Dans la seconde moitié de 2020, l'impact de l'épidémie a commencé à s'affaiblir, et l'expansion de la production en aval a entraîné la demande de Polysilicon, et certaines sociétés de premier plan prévues pour développer la production. Cependant, le cycle d'expansion de plus d'un an et demi a entraîné la libération de la capacité de production à la fin de 2021 et 2022, ce qui a entraîné une augmentation de 4,24% en 2021. Il y a un écart d'offre de 10 000 tonnes, donc les prix ont fortement augmenté. Il est prévu qu'en 2022, dans les conditions optimistes et conservatrices de la capacité installée par photovoltaïque, l'écart de l'offre et de la demande sera respectivement de -156 500 tonnes et 2 400 tonnes, et l'offre globale sera toujours dans un état relativement court. En 2023 et au-delà, les nouveaux projets qui ont commencé la construction à la fin de 2021 et au début de 2022 commenceront la production et atteindront une augmentation de la capacité de production. L'offre et la demande se desserreront progressivement et les prix peuvent être sous pression à la baisse. Dans le suivi, l'attention devrait être accordée à l'impact de la guerre russe-ukrainienne contre le modèle d'énergie mondial, qui peut modifier le plan mondial de capacité photovoltaïque nouvellement installée, ce qui affectera la demande de polysilicon.
(Cet article est uniquement pour la référence des clients d'Urbanmines et ne représente aucun conseil en investissement）