1. Cadea industrial do polisilicio: o proceso de produción é complexo e as etapas posteriores céntranse nos semicondutores fotovoltaicos
O polisilicio prodúcese principalmente a partir de silicio industrial, cloro e hidróxeno, e atópase augas arriba das cadeas da industria fotovoltaica e dos semicondutores. Segundo os datos da CPIA, o método de produción de polisilicio principal actual no mundo é o método Siemens modificado; agás na China, máis do 95 % do polisilicio prodúcese mediante o método Siemens modificado. No proceso de preparación de polisilicio mediante o método Siemens mellorado, primeiro, o gas cloro combínase con gas hidróxeno para xerar cloruro de hidróxeno e, a continuación, reacciona co po de silicio despois da trituración e moenda do silicio industrial para xerar triclorosilano, que se reduce aínda máis mediante gas hidróxeno para xerar polisilicio. O silicio policristalino pódese fundir e arrefriar para fabricar lingotes de silicio policristalino, e o silicio monocristalino tamén se pode producir mediante fusión Czochralski ou por zona. En comparación co silicio policristalino, o silicio monocristalino está composto por grans de cristal coa mesma orientación cristalina, polo que ten unha mellor condutividade eléctrica e eficiencia de conversión. Tanto os lingotes de silicio policristalino como as varillas de silicio monocristalino pódense cortar e procesar posteriormente en obleas e celas de silicio, que á súa vez se converten en partes clave dos módulos fotovoltaicos e se utilizan no campo fotovoltaico. Ademais, as obleas de silicio monocristalino tamén se poden formar en obleas de silicio mediante repetidos procesos de moenda, pulido, epitaxia, limpeza e outros, que se poden usar como materiais de substrato para dispositivos electrónicos semicondutores.
O contido de impurezas de polisilicio é estritamente obrigatorio e a industria ten as características de alto investimento de capital e altas barreiras técnicas. Dado que a pureza do polisilicio afectará seriamente o proceso de estiramento do silicio monocristalino, os requisitos de pureza son extremadamente estritos. A pureza mínima do polisilicio é do 99,9999 % e a máis alta está infinitamente preto do 100 %. Ademais, as normas nacionais da China establecen requisitos claros para o contido de impurezas e, con base nisto, o polisilicio divídese en graos I, II e III, dos cales o contido de boro, fósforo, osíxeno e carbono é un índice de referencia importante. As "Condicións de acceso á industria do polisilicio" estipulan que as empresas deben ter un sistema sólido de inspección e xestión da calidade e que as normas do produto deben cumprir estritamente as normas nacionais; Ademais, as condicións de acceso tamén requiren a escala e o consumo de enerxía das empresas produtoras de polisilicio, como o polisilicio de grao solar e de grao electrónico. A escala do proxecto é superior a 3000 toneladas/ano e 1000 toneladas/ano, respectivamente, e a ratio mínima de capital no investimento de novas construcións e proxectos de reconstrución e expansión non debe ser inferior ao 30 %, polo que o polisilicio é unha industria con uso intensivo de capital. Segundo as estatísticas da CPIA, o custo de investimento do equipo da liña de produción de polisilicio de 10 000 toneladas posto en funcionamento en 2021 aumentou lixeiramente ata os 103 millóns de yuans/kt. A razón é o aumento do prezo dos materiais metálicos a granel. Espérase que o custo de investimento no futuro aumente co progreso da tecnoloxía dos equipos de produción e que os monómeros diminúan a medida que aumenta o tamaño. Segundo a normativa, o consumo de enerxía do polisilicio para a redución de Czochralski de grao solar e de grao electrónico debe ser inferior a 60 kWh/kg e 100 kWh/kg, respectivamente, e os requisitos para os indicadores de consumo de enerxía son relativamente estritos. A produción de polisilicio tende a pertencer á industria química. O proceso de produción é relativamente complexo e o limiar para as rutas técnicas, a selección de equipos, a posta en servizo e o funcionamento é alto. O proceso de produción implica moitas reaccións químicas complexas e o número de nodos de control é superior a 1.000. É difícil para os novos participantes dominar rapidamente a artesanía madura. Polo tanto, existen altas barreiras de capital e técnicas na industria da produción de polisilicio, o que tamén promove aos fabricantes de polisilicio a levar a cabo unha estrita optimización técnica do fluxo de procesos, o envasado e o proceso de transporte.
2. Clasificación do polisilicio: a pureza determina o uso e o grao solar ocupa a corrente principal
O silicio policristalino, unha forma de silicio elemental, está composto por grans de cristal con diferentes orientacións cristalinas e purifícase principalmente mediante o procesamento industrial do silicio. A aparencia do polisilicio é dun brillo metálico gris e o punto de fusión é duns 1410 ℃. É inactivo á temperatura ambiente e máis activo no estado fundido. O polisilicio ten propiedades semicondutoras e é un material semicondutor extremadamente importante e excelente, pero unha pequena cantidade de impurezas pode afectar en gran medida a súa condutividade. Existen moitos métodos de clasificación para o polisilicio. Ademais da clasificación mencionada anteriormente segundo os estándares nacionais da China, preséntanse aquí tres métodos de clasificación máis importantes. Segundo os diferentes requisitos de pureza e usos, o polisilicio pódese dividir en polisilicio de grao solar e polisilicio de grao electrónico. O polisilicio de grao solar úsase principalmente na produción de células fotovoltaicas, mentres que o polisilicio de grao electrónico úsase amplamente na industria de circuítos integrados como materia prima para chips e outras producións. A pureza do polisilicio de grao solar é de 6~8N, é dicir, o contido total de impurezas debe ser inferior a 10-6 e a pureza do polisilicio debe alcanzar o 99,9999 % ou máis. Os requisitos de pureza do polisilicio de grao electrónico son máis estritos, cun mínimo de 9 N e un máximo actual de 12 N. A produción de polisilicio de grao electrónico é relativamente difícil. Hai poucas empresas chinesas que dominen a tecnoloxía de produción de polisilicio de grao electrónico e aínda dependen relativamente das importacións. Na actualidade, a produción de polisilicio de grao solar é moito maior que a de polisilicio de grao electrónico, e a primeira é aproximadamente 13,8 veces maior que a segunda.
Segundo a diferenza de impurezas de dopaxe e o tipo de condutividade do material de silicio, pódese dividir en tipo P e tipo N. Cando o silicio se dopa con elementos de impureza aceptora, como boro, aluminio, galio, etc., está dominado pola condución de buratos e é de tipo P. Cando o silicio se dopa con elementos de impureza doadora, como fósforo, arsénico, antimonio, etc., está dominado pola condución de electróns e é de tipo N. As baterías de tipo P inclúen principalmente baterías BSF e baterías PERC. En 2021, as baterías PERC representarán máis do 91 % do mercado global e as baterías BSF serán eliminadas. Durante o período no que o PERC substitúe o BSF, a eficiencia de conversión das celas de tipo P aumentou de menos do 20 % a máis do 23 %, o que está a piques de achegarse ao límite superior teórico do 24,5 %, mentres que o límite superior teórico das celas de tipo N é do 28,7 %, e as celas de tipo N teñen unha alta eficiencia de conversión. Debido ás vantaxes da alta relación bifacial e o baixo coeficiente de temperatura, as empresas comezaron a despregar liñas de produción en masa para baterías de tipo N. Segundo a previsión da CPIA, a proporción de baterías de tipo N aumentará significativamente do 3 % ao 13,4 % en 2022. Espérase que nos próximos cinco anos se comece a iteración da batería de tipo N á batería de tipo P. Segundo a diferente calidade da superficie, pódese dividir en material denso, material de coliflor e material de coral. A superficie do material denso ten o menor grao de concavidade, menos de 5 mm, sen anomalías de cor, sen capa intermedia de oxidación e o prezo máis alto; A superficie do material de coliflor ten un grao moderado de concavidade, de 5 a 20 mm, a sección é moderada e o prezo é de gama media; mentres que a superficie do material de coral ten unha concavidade máis seria, a profundidade é superior a 20 mm, a sección é solta e o prezo é o máis baixo. O material denso úsase principalmente para extraer silicio monocristalino, mentres que o material de coliflor e o material de coral úsanse principalmente para fabricar obleas de silicio policristalino. Na produción diaria das empresas, o material denso pódese dopar con non menos do 30 % de material de coliflor para producir silicio monocristalino. Pódese aforrar o custo das materias primas, pero o uso de material de coliflor reducirá a eficiencia de extracción do cristal ata certo punto. As empresas deben escoller a proporción de dopaxe axeitada despois de ponderar os dous. Recentemente, a diferenza de prezo entre o material denso e o material de coliflor estabilizouse basicamente en 3 RMB/kg. Se a diferenza de prezo se amplía aínda máis, as empresas poden considerar dopar máis material de coliflor na extracción de silicio monocristalino.
3. Proceso: o método de Siemens ocupa a corrente principal e o consumo de enerxía convértese na clave do cambio tecnolóxico
O proceso de produción de polisilicio divídese aproximadamente en dous pasos. No primeiro paso, o po de silicio industrial reacciona con cloruro de hidróxeno anhidro para obter triclorosilano e hidróxeno. Tras repetidas destilacións e purificacións, obtéñense triclorosilano gasoso, diclorodihidrosilicio e silano; o segundo paso é reducir o gas de alta pureza mencionado anteriormente a silicio cristalino, e o paso de redución é diferente no método Siemens modificado e no método de leito fluidizado de silano. O método Siemens mellorado ten unha tecnoloxía de produción madura e unha alta calidade do produto, e actualmente é a tecnoloxía de produción máis utilizada. O método de produción tradicional de Siemens consiste en usar cloro e hidróxeno para sintetizar cloruro de hidróxeno anhidro, cloruro de hidróxeno e silicio industrial en po para sintetizar triclorosilano a unha determinada temperatura, e despois separar, rectificar e purificar o triclorosilano. O silicio sofre unha reacción de redución térmica nun forno de redución de hidróxeno para obter silicio elemental depositado no núcleo de silicio. Sobre esta base, o proceso mellorado de Siemens tamén está equipado cun proceso de apoio para reciclar unha gran cantidade de subprodutos como hidróxeno, cloruro de hidróxeno e tetracloruro de silicio producidos no proceso de produción, incluíndo principalmente a recuperación de gases de cola de redución e a tecnoloxía de reutilización de tetracloruro de silicio. O hidróxeno, o cloruro de hidróxeno, o triclorosilano e o tetracloruro de silicio nos gases de escape sepáranse mediante recuperación seca. O hidróxeno e o cloruro de hidróxeno pódense reutilizar para a síntese e a purificación con triclorosilano, e o triclorosilano recíclase directamente na redución térmica. A purificación lévase a cabo no forno e o tetracloruro de silicio hidroxenase para producir triclorosilano, que se pode usar para a purificación. Este paso tamén se denomina tratamento de hidroxenación en frío. Ao realizar a produción en circuíto pechado, as empresas poden reducir significativamente o consumo de materias primas e electricidade, aforrando así eficazmente os custos de produción.
O custo da produción de polisilicio empregando o método mellorado de Siemens na China inclúe as materias primas, o consumo de enerxía, a depreciación, os custos de procesamento, etc. O progreso tecnolóxico na industria reduciu significativamente o custo. As materias primas refírense principalmente ao silicio industrial e ao triclorosilano, o consumo de enerxía inclúe a electricidade e o vapor, e os custos de procesamento refírense aos custos de inspección e reparación dos equipos de produción. Segundo as estatísticas de Baichuan Yingfu sobre os custos de produción de polisilicio a principios de xuño de 2022, as materias primas son o elemento de custo máis elevado, representando o 41 % do custo total, do cal o silicio industrial é a principal fonte de silicio. O consumo unitario de silicio que se usa habitualmente na industria representa a cantidade de silicio consumida por unidade de produtos de silicio de alta pureza. O método de cálculo consiste en converter todos os materiais que conteñen silicio, como o po de silicio industrial externalizado e o triclorosilano, en silicio puro e, a continuación, deducir o clorosilano externalizado segundo a cantidade de silicio puro convertido da relación de contido de silicio. Segundo os datos da CPIA, o nivel de consumo de silicio diminuirá en 0,01 kg/kg-Si ata os 1,09 kg/kg-Si en 2021. Espérase que coa mellora do tratamento de hidroxenación en frío e a reciclaxe de subprodutos, diminúa ata os 1,07 kg/kg para 2030. kg-Si. Segundo estatísticas incompletas, o consumo de silicio das cinco principais empresas chinesas da industria do polisilicio é inferior á media da industria. Sábese que dúas delas consumirán 1,08 kg/kg-Si e 1,05 kg/kg-Si respectivamente en 2021. A segunda proporción máis alta é o consumo de enerxía, que representa o 32 % en total, do cal a electricidade representa o 30 % do custo total, o que indica que o prezo da electricidade e a eficiencia seguen sendo factores importantes para a produción de polisilicio. Os dous indicadores principais para medir a eficiencia enerxética son o consumo integral de enerxía e a redución do consumo de enerxía. A redución do consumo de enerxía refírese ao proceso de redución do triclorosilano e o hidróxeno para xerar material de silicio de alta pureza. O consumo de enerxía inclúe o prequecemento e a deposición do núcleo de silicio, a conservación da calor, a ventilación final e outros consumos de enerxía do proceso. En 2021, co progreso tecnolóxico e a utilización integral da enerxía, o consumo medio integral de enerxía da produción de polisilicio diminuirá un 5,3 % interanual ata os 63 kWh/kg-Si, e a redución media do consumo de enerxía diminuirá un 6,1 % interanual ata os 46 kWh/kg-Si, e espérase que diminúa aínda máis no futuro. Ademais, a depreciación tamén é unha partida importante do custo, que representa o 17 %. Cómpre sinalar que, segundo os datos de Baichuan Yingfu, o custo total de produción do polisilicio a principios de xuño de 2022 era duns 55.816 yuans/tonelada, o prezo medio do polisilicio no mercado era duns 260.000 yuans/tonelada e a marxe de beneficio bruto era de ata o 70 % ou máis, polo que atraeu a un gran número de empresas a investir na construción da capacidade de produción de polisilicio.
Hai dúas maneiras para que os fabricantes de polisilicio reduza os custos: unha é reducir os custos das materias primas e a outra é reducir o consumo de enerxía. En canto ás materias primas, os fabricantes poden reducir o custo das materias primas asinando acordos de cooperación a longo prazo con fabricantes industriais de silicio ou construíndo capacidade de produción integrada augas arriba e augas abaixo. Por exemplo, as plantas de produción de polisilicio dependen basicamente do seu propio subministro industrial de silicio. En termos de consumo de electricidade, os fabricantes poden reducir os custos de electricidade mediante prezos baixos da electricidade e unha mellora integral do consumo de enerxía. Aproximadamente o 70 % do consumo integral de electricidade é a redución do consumo de electricidade, e a redución tamén é un elo clave na produción de silicio cristalino de alta pureza. Polo tanto, a maior parte da capacidade de produción de polisilicio en China concéntrase en rexións con prezos baixos da electricidade como Xinjiang, Mongolia Interior, Sichuan e Yunnan. Non obstante, co avance da política de dous carbonos, é difícil obter unha gran cantidade de recursos enerxéticos de baixo custo. Polo tanto, reducir o consumo de enerxía para reducir é unha redución de custos máis viable hoxe en día. Na actualidade, a forma eficaz de reducir o consumo de enerxía de redución é aumentar o número de núcleos de silicio no forno de redución, ampliando así a produción dunha soa unidade. Na actualidade, os principais tipos de fornos de redución en China son 36 pares de varillas, 40 pares de varillas e 48 pares de varillas. O tipo de forno actualízase a 60 pares de varillas e 72 pares de varillas, pero ao mesmo tempo, tamén impón requisitos máis elevados para o nivel de tecnoloxía de produción das empresas.
En comparación co método Siemens mellorado, o método de leito fluidizado de silano ten tres vantaxes: unha é o baixo consumo de enerxía, a outra é a alta produción de tracción de cristal e a terceira é que é máis favorable para combinar coa tecnoloxía Czochralski continua CCZ máis avanzada. Segundo os datos da rama da industria do silicio, o consumo de enerxía global do método de leito fluidizado de silano é do 33,33 % do método Siemens mellorado e a redución do consumo de enerxía é do 10 % do método Siemens mellorado. O método de leito fluidizado de silano ten vantaxes significativas no consumo de enerxía. En termos de tracción de cristal, as propiedades físicas do silicio granular poden facilitar o recheo completo do crisol de cuarzo na conexión da vara de tracción de silicio monocristalino. O silicio policristalino e o silicio granular poden aumentar a capacidade de carga do crisol de forno único nun 29 %, ao tempo que reducen o tempo de carga nun 41 %, mellorando significativamente a eficiencia de tracción do silicio monocristalino. Ademais, o silicio granular ten un diámetro pequeno e unha boa fluidez, o que é máis axeitado para o método Czochralski continuo CCZ. Na actualidade, a principal tecnoloxía de extracción de monocristais nos tramos medio e inferior é o método de remoldaxe de monocristais RCZ, que consiste en realimentar e extraer o cristal despois de extraer unha varilla de silicio monocristalino. O estiramento realízase ao mesmo tempo, o que aforra o tempo de arrefriamento da varilla de silicio monocristalino, polo que a eficiencia da produción é maior. O rápido desenvolvemento do método Czochralski continuo CCZ tamén impulsará a demanda de silicio granular. Aínda que o silicio granular ten algunhas desvantaxes, como a maior cantidade de po de silicio xerado por fricción, a gran superficie e a fácil adsorción de contaminantes, e o hidróxeno combinado en hidróxeno durante a fusión, o que facilita a aparición de saltos, segundo os últimos anuncios das empresas de silicio granular relevantes, estes problemas están a mellorarse e fixéronse algúns progresos.
O proceso de leito fluidizado de silano está maduro en Europa e nos Estados Unidos, e está nos seus inicios despois da introdución de empresas chinesas. Xa na década de 1980, o silicio granular estranxeiro representado por REC e MEMC comezou a explorar a produción de silicio granular e realizou a produción a grande escala. Entre eles, a capacidade de produción total de silicio granular de REC alcanzou as 10.500 toneladas/ano en 2010 e, en comparación cos seus homólogos de Siemens no mesmo período, tiña unha vantaxe de custos de polo menos 2-3 dólares/kg. Debido ás necesidades de extracción de monocristais, a produción de silicio granular da empresa estancouse e finalmente detívose, e recorreu a unha empresa conxunta con China para establecer unha empresa de produción para dedicarse á produción de silicio granular.
4. Materias primas: o silicio industrial é a materia prima principal e o subministro pode satisfacer as necesidades de expansión de polisilicio
O silicio industrial é a materia prima principal para a produción de polisilicio. Espérase que a produción industrial de silicio da China medre de forma constante entre 2022 e 2025. Entre 2010 e 2021, a produción industrial de silicio da China está en fase de expansión, cunha taxa de crecemento media anual da capacidade de produción e da produción que alcanza o 7,4 % e o 8,6 %, respectivamente. Segundo os datos de SMM, o novo aumentocapacidade de produción industrial de siliciona China será de 890.000 toneladas e 1,065 millóns de toneladas en 2022 e 2023. Partindo da suposición de que as empresas industriais de silicio seguirán mantendo unha taxa de utilización da capacidade e unha taxa de operación de aproximadamente o 60 % no futuro, o recentemente aumentado de Chinaa capacidade de produción en 2022 e 2023 suporá un aumento da produción de 320.000 toneladas e 383.000 toneladas. Segundo as estimacións de GFCI,A capacidade de produción industrial de silicio da China en 22/23/24/25 é duns 5,90/697/6,71/6,5 millóns de toneladas, o que corresponde a 3,55/391/4,18/4,38 millóns de toneladas.
A taxa de crecemento das dúas áreas restantes augas abaixo de silicio industrial superposto é relativamente lenta, e a produción industrial de silicio da China pode basicamente cubrir a produción de polisilicio. En 2021, a capacidade de produción industrial de silicio da China será de 5,385 millóns de toneladas, o que corresponde a unha produción de 3,213 millóns de toneladas, das cales o polisilicio, o silicio orgánico e as aliaxes de aluminio consumirán 623.000 toneladas, 898.000 toneladas e 649.000 toneladas, respectivamente. Ademais, case 780.000 toneladas da produción destinaranse á exportación. En 2021, o consumo de polisilicio, silicio orgánico e aliaxes de aluminio representará o 19 %, o 28 % e o 20 % do silicio industrial, respectivamente. De 2022 a 2025, espérase que a taxa de crecemento da produción de silicio orgánico se manteña arredor do 10 %, e a taxa de crecemento da produción de aliaxes de aluminio sexa inferior ao 5 %. Polo tanto, cremos que a cantidade de silicio industrial que se pode empregar para o polisilicio no período 2022-2025 é relativamente suficiente, o que pode satisfacer plenamente as necesidades de produción de polisilicio.
5. Suministro de polisilicio:Chinaocupa unha posición dominante e a produción recóllese gradualmente ás empresas líderes
Nos últimos anos, a produción mundial de polisilicio aumentou ano tras ano e acumulouse gradualmente na China. De 2017 a 2021, a produción mundial anual de polisilicio aumentou de 432.000 toneladas a 631.000 toneladas, co crecemento máis rápido en 2021, cunha taxa de crecemento do 21,11 %. Durante este período, a produción mundial de polisilicio concentrouse gradualmente na China, e a proporción da produción de polisilicio da China aumentou do 56,02 % en 2017 ao 80,03 % en 2021. Comparando as dez principais empresas na capacidade de produción mundial de polisilicio en 2010 e 2021, pódese observar que o número de empresas chinesas aumentou de 4 a 8, e a proporción da capacidade de produción dalgunhas empresas estadounidenses e coreanas diminuíu significativamente, quedando fóra do top dez equipos, como HEMOLOCK, OCI, REC e MEMC; A concentración da industria aumentou significativamente e a capacidade de produción total das dez principais empresas da industria aumentou do 57,7 % ao 90,3 %. En 2021, había cinco empresas chinesas que representaban máis do 10 % da capacidade de produción, o que supón un total do 65,7 %. Hai tres razóns principais para a transferencia gradual da industria do polisilicio a China. En primeiro lugar, os fabricantes chineses de polisilicio teñen vantaxes significativas en termos de materias primas, electricidade e custos laborais. Os salarios dos traballadores son máis baixos que os dos países estranxeiros, polo que o custo de produción global en China é moito menor que o dos países estranxeiros e seguirá diminuíndo co progreso tecnolóxico; en segundo lugar, a calidade dos produtos chineses de polisilicio está a mellorar constantemente, a maioría dos cales están no nivel de primeira clase de calidade solar, e as empresas avanzadas individuais están nos requisitos de pureza. Fixéronse avances na tecnoloxía de produción de polisilicio de grao electrónico superior, o que marcou o comezo gradual da substitución do polisilicio de grao electrónico nacional polas importacións, e as empresas líderes chinesas están a promover activamente a construción de proxectos de polisilicio de grao electrónico. A produción de obleas de silicio en China é superior ao 95 % da produción mundial total, o que aumentou gradualmente a taxa de autosuficiencia de polisilicio para China, o que espremeu ata certo punto o mercado das empresas estranxeiras de polisilicio.
De 2017 a 2021, a produción anual de polisilicio na China aumentará de forma constante, principalmente en zonas ricas en recursos enerxéticos como Xinjiang, Mongolia Interior e Sichuan. En 2021, a produción de polisilicio da China aumentará de 392.000 toneladas a 505.000 toneladas, un aumento do 28,83 %. En termos de capacidade de produción, a capacidade de produción de polisilicio da China xeralmente tende a ascendente, pero diminuíu en 2020 debido ao peche dalgúns fabricantes. Ademais, a taxa de utilización da capacidade das empresas chinesas de polisilicio leva aumentando continuamente desde 2018, e a taxa de utilización da capacidade en 2021 alcanzará o 97,12 %. En termos de provincias, a produción de polisilicio da China en 2021 concéntrase principalmente en zonas con prezos baixos da electricidade como Xinjiang, Mongolia Interior e Sichuan. A produción de Xinjiang é de 270.400 toneladas, o que supón máis da metade da produción total da China.
A industria chinesa do polisilicio caracterízase por un alto grao de concentración, cun valor CR6 do 77 %, e haberá unha maior tendencia ascendente no futuro. A produción de polisilicio é unha industria con alto capital e altas barreiras técnicas. O ciclo de construción e produción do proxecto adoita ser de dous anos ou máis. É difícil que novos fabricantes entren na industria. A xulgar pola expansión prevista coñecida e os novos proxectos nos próximos tres anos, os fabricantes oligopolísticos da industria continuarán expandindo a súa capacidade de produción en virtude da súa propia tecnoloxía e vantaxes de escala, e a súa posición de monopolio seguirá aumentando.
Estímase que o subministro de polisilicio da China marcará o comezo dun crecemento a grande escala entre 2022 e 2025, e que a produción de polisilicio alcanzará os 1,194 millóns de toneladas en 2025, o que impulsará a expansión da escala de produción global de polisilicio. En 2021, co forte aumento do prezo do polisilicio na China, os principais fabricantes investiron na construción de novas liñas de produción e, ao mesmo tempo, atraeron novos fabricantes para unirse á industria. Dado que os proxectos de polisilicio levarán polo menos un ano e medio ou dous anos desde a construción ata a produción, as novas construcións en 2021 completaranse. A capacidade de produción xeralmente ponse en produción na segunda metade de 2022 e 2023. Isto é moi coherente cos novos plans de proxecto anunciados polos principais fabricantes na actualidade. A nova capacidade de produción en 2022-2025 concéntrase principalmente en 2022 e 2023. Despois diso, a medida que a oferta e a demanda de polisilicio e o prezo se estabilicen gradualmente, a capacidade de produción total da industria estabilizarase gradualmente. Diminuíndo, é dicir, a taxa de crecemento da capacidade de produción diminúe gradualmente. Ademais, a taxa de utilización da capacidade das empresas de polisilicio mantívose nun nivel alto nos últimos dous anos, pero levará tempo que a capacidade de produción dos novos proxectos aumente e será necesario un proceso para que os novos participantes dominen a tecnoloxía de preparación relevante. Polo tanto, a taxa de utilización da capacidade dos novos proxectos de polisilicio nos próximos anos será baixa. A partir disto, pódese predicir a produción de polisilicio en 2022-2025 e espérase que a produción de polisilicio en 2025 sexa duns 1,194 millóns de toneladas.
A concentración da capacidade de produción no exterior é relativamente alta, e a taxa e a velocidade de aumento da produción nos próximos tres anos non serán tan altas como as de China. A capacidade de produción de polisilicio no exterior concéntrase principalmente en catro empresas líderes, e o resto ten principalmente unha pequena capacidade de produción. En termos de capacidade de produción, Wacker Chem ocupa a metade da capacidade de produción de polisilicio no exterior. As súas fábricas en Alemaña e nos Estados Unidos teñen capacidades de produción de 60.000 toneladas e 20.000 toneladas, respectivamente. A forte expansión da capacidade de produción mundial de polisilicio en 2022 e máis alá pode provocar... Preocupada polo exceso de oferta, a empresa aínda está nun estado de espera e non ten previsto engadir nova capacidade de produción. O xigante surcoreano do polisilicio OCI está a trasladar gradualmente a súa liña de produción de polisilicio de grao solar a Malaisia, mantendo a liña de produción orixinal de polisilicio de grao electrónico na China, que se prevé que alcance as 5.000 toneladas en 2022. A capacidade de produción de OCI en Malaisia alcanzará as 27.000 toneladas e as 30.000 toneladas en 2020 e 2021, conseguindo custos de consumo de enerxía baixos e eludindo os altos aranceis de China sobre o polisilicio nos Estados Unidos e Corea do Sur. A empresa planea producir 95.000 toneladas, pero a data de inicio non está clara. Espérase que aumente ao nivel de 5.000 toneladas ao ano nos próximos catro anos. A empresa norueguesa REC ten dúas bases de produción no estado de Washington e Montana, EUA, cunha capacidade de produción anual de 18.000 toneladas de polisilicio de grao solar e 2.000 toneladas de polisilicio de grao electrónico. REC, que se atopaba nunha grave crise financeira, optou por suspender a produción e, estimulada polo auxe dos prezos do polisilicio en 2021, a empresa decidiu reiniciar a produción de 18.000 toneladas de proxectos no estado de Washington e 2.000 toneladas en Montana a finais de 2023, podendo completar o aumento da capacidade de produción en 2024. Hemlock é o maior produtor de polisilicio dos Estados Unidos, especializado en polisilicio de alta pureza de grao electrónico. As barreiras tecnolóxicas á produción dificultan a substitución dos produtos da empresa no mercado. En conxunto co feito de que a empresa non planea construír novos proxectos dentro duns anos, espérase que a capacidade de produción da empresa sexa de 2022 a 2025. A produción anual mantense en 18.000 toneladas. Ademais, en 2021, a nova capacidade de produción das empresas distintas das catro empresas mencionadas será de 5.000 toneladas. Debido á falta de comprensión dos plans de produción de todas as empresas, suponse aquí que a nova capacidade de produción será de 5.000 toneladas ao ano de 2022 a 2025.
Segundo a capacidade de produción no exterior, estímase que a produción de polisilicio no exterior en 2025 será duns 176.000 toneladas, supoñendo que a taxa de utilización da capacidade de produción de polisilicio no exterior se manteña sen cambios. Despois de que o prezo do polisilicio aumentase drasticamente en 2021, as empresas chinesas aumentaron a produción e expandiron a produción. Pola contra, as empresas estranxeiras son máis cautelosas nos seus plans para novos proxectos. Isto débese a que o dominio da industria do polisilicio xa está baixo o control de China, e aumentar cegamente a produción pode traer perdas. Desde o lado dos custos, o consumo de enerxía é o maior compoñente do custo do polisilicio, polo que o prezo da electricidade é moi importante, e Xinjiang, Mongolia Interior, Sichuan e outras rexións teñen vantaxes obvias. Desde o lado da demanda, como produtora directa de polisilicio, a produción de obleas de silicio de China representa máis do 99 % do total mundial. A industria de produción de polisilicio concéntrase principalmente en China. O prezo do polisilicio producido é baixo, o custo de transporte é baixo e a demanda está totalmente garantida. En segundo lugar, China impuxo tarifas antidumping relativamente altas ás importacións de polisilicio de calidade solar procedentes dos Estados Unidos e Corea do Sur, o que suprimiu en gran medida o consumo de polisilicio procedente dos Estados Unidos e Corea do Sur. Teña coidado á hora de construír novos proxectos; ademais, nos últimos anos, as empresas chinesas de polisilicio no estranxeiro desenvolveronse lentamente debido ao impacto das tarifas, e algunhas liñas de produción reducíronse ou mesmo pecháronse, e a súa proporción na produción mundial foi diminuíndo ano tras ano, polo que non serán comparables ao aumento dos prezos do polisilicio en 2021, xa que os altos beneficios da empresa chinesa e as condicións financeiras non son suficientes para soportar a súa rápida e grande expansión da capacidade de produción.
Baseándose nas previsións respectivas da produción de polisilicio na China e no estranxeiro entre 2022 e 2025, pódese resumir o valor previsto da produción mundial de polisilicio. Estímase que a produción mundial de polisilicio en 2025 alcanzará os 1,371 millóns de toneladas. Segundo o valor previsto da produción de polisilicio, pódese obter aproximadamente a participación da China na proporción mundial. Espérase que a participación da China se expanda gradualmente entre 2022 e 2025 e supere o 87 % en 2025.
6, Resumo e perspectivas
O polisilicio está situado augas abaixo do silicio industrial e augas arriba de toda a cadea da industria fotovoltaica e dos semicondutores, e o seu status é moi importante. A cadea da industria fotovoltaica é xeralmente polisilicio-oblea de silicio-célula-módulo-capacidade instalada fotovoltaica, e a cadea da industria dos semicondutores é xeralmente polisilicio-oblea de silicio monocristalino-oblea de silicio-chip. Os diferentes usos teñen diferentes requisitos sobre a pureza do polisilicio. A industria fotovoltaica usa principalmente polisilicio de grao solar e a industria dos semicondutores usa polisilicio de grao electrónico. O primeiro ten un rango de pureza de 6N-8N, mentres que o segundo require unha pureza de 9N ou máis.
Durante anos, o proceso de produción principal de polisilicio foi o método mellorado de Siemens en todo o mundo. Nos últimos anos, algunhas empresas exploraron activamente o método de leito fluidizado de silano de menor custo, o que pode ter un impacto no patrón de produción. O polisilicio en forma de vara producido polo método Siemens modificado ten as características de alto consumo de enerxía, alto custo e alta pureza, mentres que o silicio granular producido polo método de leito fluidizado de silano ten as características de baixo consumo de enerxía, baixo custo e pureza relativamente baixa. Algunhas empresas chinesas decatáronse da produción en masa de silicio granular e da tecnoloxía de uso de silicio granular para extraer polisilicio, pero non se promoveu amplamente. Se o silicio granular pode substituír o primeiro no futuro depende de se a vantaxe de custo pode cubrir a desvantaxe de calidade, o efecto das aplicacións posteriores e a mellora da seguridade do silano. Nos últimos anos, a produción mundial de polisilicio aumentou ano tras ano e acumulouse gradualmente en China. De 2017 a 2021, a produción mundial anual de polisilicio aumentará de 432.000 toneladas a 631.000 toneladas, co crecemento máis rápido en 2021. Durante o período, a produción mundial de polisilicio concentrouse gradualmente na China, e a proporción da produción chinesa de polisilicio aumentou do 56,02 % en 2017 ao 80,03 % en 2021. De 2022 a 2025, o subministro de polisilicio marcará o comezo dun crecemento a grande escala. Estímase que a produción de polisilicio en 2025 será de 1,194 millóns de toneladas na China e que a produción no estranxeiro alcanzará as 176.000 toneladas. Polo tanto, a produción mundial de polisilicio en 2025 será duns 1,37 millóns de toneladas.
(Este artigo é só para referencia dos clientes de UrbanMines e non representa ningún consello de investimento)