1;
1.1. Consumo de polisilicon: o globalO volume de consumo está aumentando constantemente, principalmente para a xeración de enerxía fotovoltaica
Os últimos dez anos, o globalPolisílicoO consumo continuou aumentando e a proporción de China seguiu expandíndose, dirixida pola industria fotovoltaica. De 2012 a 2021, o consumo global de polisílico xeralmente mostrou unha tendencia ascendente, pasando de 237.000 toneladas a aproximadamente 653.000 toneladas. En 2018 introduciuse a 531 nova política fotovoltaica de China, o que reduciu claramente a taxa de subvención para a xeración de enerxía fotovoltaica. A capacidade fotovoltaica recén instalada caeu un 18% interanual e a demanda de polisilicon viuse afectada. Desde 2019, o estado introduciu unha serie de políticas para promover a paridade da rede da fotovoltaica. Co rápido desenvolvemento da industria fotovoltaica, a demanda de polisilicon tamén entrou nun período de crecemento rápido. Durante este período, a proporción do consumo de polisilicón de China no consumo global total continuou aumentando, pasando do 61,5% en 2012 ao 93,9% en 2021, debido principalmente á industria fotovoltaica en rápido desenvolvemento de China. Desde a perspectiva do patrón de consumo global de diferentes tipos de polisilicon en 2021, os materiais de silicio empregados para as células fotovoltaicas representarán polo menos o 94%, dos cales o polisílico de calidade solar e o silicio granular representan o 91%e o 3%, respectivamente, mentres que o polisilicon de calidade electrónica que se pode usar para as contas de CHIPS para 94%. A relación é do 6%, o que demostra que a demanda actual de polisilicon está dominada pola fotovoltaica. Espérase que co quecemento da política de dobre carbono, a demanda de capacidade instalada fotovoltaica se fará máis forte e o consumo e proporción de polisilicon de calidade solar seguirán aumentando.
1.2. Wafer de silicio: a oblea de silicio monocristalino ocupa o mainstream, e a tecnoloxía Czochralski continua desenvólvese rapidamente
O vínculo directo de Polysilicon é Wafers de silicio e China domina actualmente o mercado global de obleas de silicio. Entre 2012 e 2021, a capacidade e produción de obleas de silicio global e chinés seguiu aumentando e a industria fotovoltaica continuou a aumentar. As obleas de silicio serven como ponte que conecta materiais e baterías de silicio e non hai carga na capacidade de produción, polo que segue atraendo a un gran número de empresas para entrar na industria. En 2021, os fabricantes de obleas de silicio chinés expandíronse significativamenteproduciónCapacidade ata a saída de 213,5GW, que impulsou a produción global da oblea de silicio para aumentar a 215,4 GW. Segundo a capacidade de produción existente e recentemente aumentada en China, espérase que a taxa de crecemento anual mantivese un 15-25% nos próximos anos e a produción de obleas de China aínda manterá unha posición dominante absoluta no mundo.
O silicio policristalino pódese converter en lingotes de silicio policristalinos ou barras de silicio monocristalinas. O proceso de produción de lingotes de silicio policristalinos inclúe principalmente o método de fundición e o método de fusión directa. Na actualidade, o segundo tipo é o método principal, e a taxa de perda mantense basicamente ao redor do 5%. O método de fundición é principalmente fundir o material de silicio no crisol primeiro, e logo lanzalo noutro crisol precalentado para o arrefriamento. Ao controlar a taxa de refrixeración, o lingote de silicio policristalino é lanzado pola tecnoloxía de solidificación direccional. O proceso de fusión en quente do método de fusión directa é o mesmo que o do método de fundición, no que o polisílico está derretido directamente no crisol primeiro, pero o paso de refrixeración é diferente do método de fundición. Aínda que os dous métodos son de natureza moi similares, o método de fusión directa só precisa dun crisol e o produto Polysilicon producido é de boa calidade, o que é propicio para o crecemento de lingotes de silicio policristalinos con mellor orientación, e o proceso de crecemento é fácil de automatizar, o que pode facer a posición interna da redución de erros de cristal. Na actualidade, as principais empresas da industria de materiais de enerxía solar xeralmente usan o método de fusión directa para facer lingotes de silicio policristalinos, e os contidos de carbono e osíxeno son relativamente baixos, que se controlan por baixo de 10 ppma e 16 ppmma. No futuro, a produción de lingotes de silicio policristalinos aínda estará dominada polo método de fusión directa e a taxa de perda permanecerá ao redor do 5% dentro de cinco anos.
A produción de varillas de silicio monocristalino baséase principalmente no método Czochralski, complementado co método de fusión da zona de suspensión vertical e os produtos producidos polos dous teñen usos diferentes. O método Czochralski usa resistencia ao grafito ao silicio polibristalino de calor nun crisol de cuarzo de alta pureza nun sistema térmico de tubo recto para fundilo, despois inserir o cristal de semente na superficie da fusión para a fusión e xirar o cristal de semente mentres invertía o crucible. , o cristal de semente é levantado lentamente cara arriba e o silicio monocristalino obtense a través dos procesos de sementeira, amplificación, xiro de ombreiro, crecemento de diámetro igual e acabado. O método vertical flotante flotante de fusión refírese a fixar o material policristalino de alta pureza de alta pureza na cámara do forno, movendo a bobina metálica lentamente ao longo da dirección de lonxitude policristalina e pasando polo policristalino columnar e pasar unha corrente de frecuencia de potencia de alto potencia no coil de coil de pílico polílico é o polycrystalline. Mover, o fundido recristalízase para formar un único cristal. Debido aos distintos procesos de produción, hai diferenzas nos equipos de produción, custos de produción e calidade do produto. Na actualidade, os produtos obtidos polo método de fusión da zona teñen alta pureza e pódense usar para a fabricación de dispositivos de semiconductor, mentres que o método Czochralski pode cumprir as condicións para producir silicio de cristal único para células fotovoltaicas e ten un menor custo, polo que é o método principal. En 2021, a cota de mercado do método de tracción recta é de aproximadamente o 85%, e espérase que aumente lixeiramente nos próximos anos. Prevese que as cotas de mercado en 2025 e 2030 sexan do 87% e do 90% respectivamente. En termos de fusión do distrito silicio de cristal único, a concentración da industria de silicio de cristal único do distrito é relativamente alta no mundo. adquisición), Topsil (Dinamarca). No futuro, a escala de saída de silicio de cristal único fundido non aumentará significativamente. A razón é que as tecnoloxías relacionadas de China son relativamente atrasadas en comparación con Xapón e Alemaña, especialmente a capacidade dos equipos de calefacción de alta frecuencia e as condicións do proceso de cristalización. A tecnoloxía de cristal único de silicio fundido en área de gran diámetro require que as empresas chinesas sigan explorando por si soas.
O método Czochralski pódese dividir en tecnoloxía de tracción de cristal continuo (CCZ) e unha tecnoloxía de tracción de cristal repetida (RCZ). Na actualidade, o método principal da industria é RCZ, que está en fase de transición de RCZ a CCZ. Os pasos de tira e alimentación de cristal único de RZC son independentes uns dos outros. Antes de cada tirón, o lingote de cristal único debe ser arrefriado e eliminado na cámara da porta, mentres que CCZ pode darse conta de alimentarse e derreterse mentres se tira. O RCZ é relativamente maduro e no futuro hai pouco espazo para a mellora tecnolóxica; mentres que CCZ ten as vantaxes da redución de custos e a mellora da eficiencia e está nunha etapa de rápido desenvolvemento. En termos de custo, en comparación con RCZ, que leva unhas 8 horas antes de que se debuxe unha única varilla, CCZ pode mellorar enormemente a eficiencia da produción, reducir o custo crucible e o consumo de enerxía eliminando este paso. A saída total do forno único é superior ao 20% superior á de RCZ. O custo de produción é superior ao 10% inferior ao RCZ. En termos de eficiencia, CCZ pode completar o debuxo de 8-10 barras de silicio de cristal único dentro do ciclo de vida do crisol (250 horas), mentres que a RCZ só pode completar aproximadamente 4 e a eficiencia da produción pode aumentar un 100-150%. En termos de calidade, CCZ ten máis resistividade uniforme, menor contido en osíxeno e acumulación máis lenta de impurezas metálicas, polo que é máis adecuado para a preparación de obleas de silicio de cristal único tipo N, que tamén están nun período de desenvolvemento rápido. Na actualidade, algunhas empresas chinesas anunciaron que teñen tecnoloxía CCZ, e a ruta de granulares de silicio de silicio-CCZ-N de tipo monocristalino foi basicamente clara e incluso comezou a usar materiais de silicio 100% granulares. . No futuro, CCZ basicamente substituirá a RCZ, pero levará un certo proceso.
O proceso de produción de obleas de silicio monocristalino divídese en catro pasos: tirar, cortar, cortar, limpar e clasificar. A aparición do método de cortado de fíos de diamantes reduciu moito a taxa de perda de corte. Describiuse anteriormente o proceso de tracción de cristal. O proceso de cortado inclúe operacións de truncamento, cadrado e chamo. O corte é usar unha máquina de cortar para cortar o silicio columnar en obleas de silicio. A limpeza e a ordenación son os pasos finais na produción de obleas de silicio. O método de cortado de fíos de diamantes ten vantaxes evidentes sobre o método tradicional de cortado de arame de morteiro, que se reflicte principalmente no consumo de tempo curto e baixa perda. A velocidade do fío de diamantes é cinco veces a do corte tradicional. Por exemplo, para o corte dun só wafer, o corte de arame tradicional de morteiro leva aproximadamente 10 horas e o corte de fíos de diamante só leva aproximadamente 2 horas. A perda de corte de fíos de diamantes tamén é relativamente pequena, e a capa de danos causada polo corte de fíos de diamantes é menor que a do corte de arame de morteiro, o que propicia para cortar obleas de silicio máis finas. Nos últimos anos, co fin de reducir as perdas de corte e os custos de produción, as empresas recorreron a métodos de corte de fíos de diamantes e o diámetro das barras de autobuses de diamantes está cada vez menor. En 2021, o diámetro da barra de autobuses de diamantes será de 43-56 μm, e o diámetro da barra de autobuses de diamantes usado para as obleas de silicio monocristalino diminuirá moito e seguirá diminuíndo. Estímase que en 2025 e 2030, os diámetros das barras de autobuses de diamantes usados para cortar as obleas de silicio monocristalinas serán de 36 μm e 33 μm, respectivamente, e os diámetros das autobuses de diamantes usados para cortar o silicón policristalino serán 51 μm e 51 μm, respectivamente. Isto débese a que hai moitos defectos e impurezas nas obleas de silicio policristalinas, e os fíos delgados son propensos á rotura. Polo tanto, o diámetro da barra de autobuses de diamantes usado para o corte de oblea de silicio policristalino é maior que o das obleas de silicio monocristalinas e, a medida que a cota de mercado de wafers de silicio policristalino diminúe gradualmente, úsase para os racristalos de siliconio.
Na actualidade, as obleas de silicio divídense principalmente en dous tipos: obleas de silicio policristalinas e obleas de silicio monocristalinas. As obleas de silicio monocristalinas teñen as vantaxes da longa vida útil e da alta eficiencia de conversión fotoeléctrica. As obleas de silicio policristalinas están compostas por grans de cristal con diferentes orientacións do plano de cristal, mentres que as obleas de silicio de cristal único están feitas de silicio policristalino que materias primas e teñen a mesma orientación do plano de cristal. En aspecto, as obleas de silicio policristalinas e as obleas de silicio de cristal único son azul-negro e marrón negro. Dado que os dous son cortados de lingotes de silicio policristalinos e barras de silicio monocristalinas, respectivamente, as formas son cadradas e case cadradas. A vida útil das obleas de silicio policristalino e as obleas de silicio monocristalinas é de aproximadamente 20 anos. Se o método de envasado e o ambiente de uso son adecuados, a vida útil pode chegar a máis de 25 anos. En xeral, a vida útil das obleas de silicio monocristalino é lixeiramente máis longa que a das obleas de silicio policristalinas. Ademais, as obleas de silicio monocristalinas tamén son lixeiramente mellores na eficiencia de conversión fotoeléctrica, e a súa densidade de dislocación e as impurezas metálicas son moito menores que as das obleas de silicio policristalinas. O efecto combinado de diversos factores fai que o transportista minoritario sexa a vida de cristais individuais decenas de veces superior ao das obleas de silicio policristalinas. Mostrando así a vantaxe da eficiencia de conversión. En 2021, a maior eficiencia de conversión das obleas de silicio policristalino será de arredor do 21%, e a das obleas de silicio monocristalinas alcanzarán ata o 24,2%.
Ademais da longa vida e unha alta eficiencia de conversión, as obleas de silicio monocristalinas tamén teñen a vantaxe de adelgazamento, o que propicia reducir o consumo de silicio e os custos da oblea de silicio, pero presta atención ao aumento da taxa de fragmentación. O adelgazamento de obleas de silicio axuda a reducir os custos de fabricación e o proceso de cortado actual pode satisfacer plenamente as necesidades de adelgazamento, pero o grosor das obleas de silicio tamén debe satisfacer as necesidades da fabricación de células e compoñentes descendentes. En xeral, o grosor das obleas de silicio diminuíu nos últimos anos e o grosor das obleas de silicio policristalino é significativamente maior que o das obleas de silicio monocristalinas. As obleas de silicio monocristalinas divídense en obleas de silicio de tipo N e obleas de silicio tipo P, mentres que as obleas de silicio tipo N inclúen principalmente o uso da batería Topcon e o uso da batería HJT. En 2021, o grosor medio das obleas de silicio policristalino é de 178 μm, e a falta de demanda no futuro impulsaralles a seguir delgadas. Polo tanto, prevese que o grosor diminuirá lixeiramente de 2022 a 2024, e o grosor permanecerá nuns 170μm despois de 2025; o grosor medio das obleas de silicio monocristalinas de tipo p é de aproximadamente 170 μm, e espérase que caia a 155 μm e 140μm en 2025 e 2030. As células son 165μm. 135μm.
Ademais, a produción de obleas de silicio policristalino consume máis silicio que as obleas de silicio monocristalinas, pero os pasos de produción son relativamente sinxelos, o que trae vantaxes de custos para as obleas de silicio policristalinas. O silicio policristalino, como materia prima común para obleas de silicio policristalino e obleas de silicio monocristalino, ten un consumo diferente na produción de ambos, que se debe ás diferenzas na pureza e os pasos de produción dos dous. En 2021, o consumo de silicio de lingote policristalino é de 1,10 kg/kg. Espérase que o limitado investimento en investigación e desenvolvemento levará a pequenos cambios no futuro. O consumo de silicio da varilla de tirón é de 1.066 kg/kg, e hai un certo espazo para a optimización. Espérase que sexa de 1,05 kg/kg e 1,043 kg/kg en 2025 e 2030, respectivamente. No proceso de tracción dun único cristal, pódese conseguir a redución do consumo de silicio da varilla de tracción reducindo a perda de limpeza e esmagamento, controlando estrictamente o ambiente de produción, reducindo a proporción de cebadores, mellorando o control de precisión e optimizando a tecnoloxía de clasificación e procesamento de materiais de siliconio degradados. Aínda que o consumo de silicio de obleas de silicio policristalino é elevado, o custo de produción de obleas de silicio policristalino é relativamente alto porque os lingotes de silicio policristalinos son producidos por un lanzamento de follas en quente, mentres que o incots de silicio monocrystal é que é un crecemento de altura lenta en potencia. Baixo. En 2021, o custo medio de produción das obleas de silicio monocristalino será de aproximadamente 0,673 yuan/W, e o das obleas de silicio policristalino será de 0,66 yuan/w.
A medida que o grosor da oblea de silicio diminúe e o diámetro da barra de autobuses de diamantes diminúe, a saída de varillas/lingotes de silicio de diámetro igual por quilogramo aumentará e o número de barras de silicio de cristal único do mesmo peso será superior ao dos ingenios de siliconas policristalinas. En termos de potencia, a potencia empregada por cada oblea de silicio varía segundo o tipo e o tamaño. En 2021, a saída de barras cadradas monocristalinas de tipo P de tipo P é de aproximadamente 64 pezas por quilogramo, e a saída de lingotes cadrados policristalinos é de aproximadamente 59 pezas. Entre as obleas de silicio de cristal único tipo P, a saída de barras cadradas monocristalinas de 158,75 mm é de aproximadamente 70 pezas por quilogramo, a saída de tipo de 182 mm de tamaño único de cristal único é de aproximadamente 53 pezas por quilogramo e a saída de 53 de tamaño P-Type 210mm. A saída da barra cadrada é de aproximadamente 40 pezas. De 2022 a 2030, o adelgazamento continuo de obleas de silicio levará sen dúbida un aumento do número de varillas/lingotes de silicio do mesmo volume. O diámetro menor da barra de autobuses de fío de diamantes e o tamaño medio das partículas tamén axudará a reducir as perdas de corte, aumentando así o número de obleas producidas. cantidade. Estímase que en 2025 e 2030, a saída de barras cadradas monocristalinas de tipo P-166 mm é de aproximadamente 71 e 78 pezas por quilogramo, e a saída de lingotes cadrados policristalinos é de aproximadamente 62 e 62 pezas, o que é debido ao baixo coiro de mercado de Siliconia Polycrystalline. Existen diferenzas no poder de diferentes tipos e tamaños de obleas de silicio. Segundo os datos do anuncio para a potencia media de Wafers de silicio de 158,75 mm é de aproximadamente 5,8W/peza, a potencia media de obleas de silicio de tamaño de 166 mm é de aproximadamente 6,25W/peza, e a potencia media de wafers de silicio de 182 mm é de aproximadamente 6,25W/peza. A potencia media da oblea de silicio de tamaño é de aproximadamente 7,49W/peza, e a potencia media da oblea de silicio de 210 mm é de aproximadamente 10W/peza.
Nos últimos anos, as obleas de silicio desenvolvéronse gradualmente na dirección de gran tamaño, e o gran tamaño é propicio para aumentar a potencia dun único chip, diluíndo así o custo non silicio das células. Non obstante, o axuste do tamaño das obleas de silicio tamén debe considerar os problemas de coincidencia e estandarización de augas arriba e descendentes, especialmente os problemas de carga e alta corrente. Na actualidade hai dous campos no mercado sobre a dirección futura de desenvolvemento do tamaño da oblea de silicio, é dicir, o tamaño de 182 mm e o tamaño de 210 mm. A proposta de 182 mm é principalmente desde a perspectiva da integración da industria vertical, baseada na consideración da instalación e transporte de células fotovoltaicas, a potencia e a eficiencia dos módulos e a sinerxía entre ascuños e augas abaixo; mentres que 210 mm é principalmente desde a perspectiva do custo de produción e do custo do sistema. A produción de obleas de silicio de 210 mm aumentou máis dun 15% no proceso de debuxo de varilla única, o custo de produción de batería descendente reduciuse en aproximadamente 0,02 yuan/W, e o custo total da construción da estación de enerxía reduciuse en aproximadamente 0,1 yuan/w. Nos próximos anos, espérase que as obleas de silicio cun tamaño inferior a 166 mm sexan eliminadas gradualmente; Os problemas de correspondencia de augas arriba e descendentes de obleas de silicio de 210 mm resolveranse gradualmente de xeito eficaz, e o custo converterase nun factor máis importante que afecta ao investimento e á produción de empresas. Polo tanto, a cota de mercado de obleas de silicio de 210 mm aumentará. Rise constante; A oblea de silicio de 182 mm converterase no tamaño principal no mercado en virtude das súas vantaxes na produción integrada verticalmente, pero co avance desenvolvemento de tecnoloxía de aplicacións de oblea de silicio de 210 mm, 182 mm dará paso a ela. Ademais, é difícil que as obleas de silicio de maior tamaño sexan moi utilizadas no mercado nos próximos anos, porque o custo laboral e o risco de instalación de obleas de silicio de gran tamaño aumentarán enormemente, o que é difícil de compensar os aforros nos custos de produción e nos custos do sistema. . En 2021, os tamaños de oblea de silicio no mercado inclúen 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm, etc. Entre eles, o tamaño de 158,75 mm e 166 mm representaba o 50% do total e o tamaño; 166 mm é a solución de tamaño máis grande que se pode actualizar para a liña de produción de baterías existente, que será o maior tamaño nos últimos dous anos. En termos de tamaño de transición, espérase que a cota de mercado sexa inferior ao 2% en 2030; O tamaño combinado de 182 mm e 210 mm representará o 45% en 2021, e a cota de mercado aumentará rapidamente no futuro. Espérase que a cota de mercado total en 2030 supere o 98%.
Nos últimos anos, a cota de mercado de silicio monocristalino seguiu aumentando e ocupou a posición principal no mercado. De 2012 a 2021, a proporción de silicio monocristalino pasou de menos do 20% ao 93,3%, un aumento significativo. En 2018, as obleas de silicio no mercado son principalmente obleas de silicio policristalinas, que representan máis do 50%. A razón principal é que as vantaxes técnicas das obleas de silicio monocristalinas non poden cubrir os desvantaxes do custo. Desde 2019, a medida que a eficiencia de conversión fotoeléctrica das obleas de silicio monocristalino superou significativamente a das obleas de silicio policristalinas, e o custo de produción de obleas de silicio monocristalino continuou a diminuír co progreso tecnolóxico, a cota de mercado do mercado. produto. Espérase que a proporción de obleas de silicio monocristalino alcance o 96% en 2025, e a cota de mercado de obleas de silicio monocristalino chegarán ao 97,7% en 2030. (Fonte do informe: Future Think Tank)
1.3. Baterías: as baterías PERC dominan o mercado e o desenvolvemento de baterías de tipo N empurra a calidade do produto
O enlace medio da cadea da industria fotovoltaica inclúe células fotovoltaicas e módulos de células fotovoltaicas. O procesamento de obleas de silicio en células é o paso máis importante para realizar a conversión fotoeléctrica. Leva uns sete pasos para procesar unha célula convencional dunha oblea de silicio. En primeiro lugar, coloque a oblea de silicio en ácido hidrofluórico para producir unha estrutura de camurça similar á pirámide na súa superficie, reducindo así a reflectividade da luz solar e aumentando a absorción de luz; O segundo é o fósforo difúndese na superficie dun lado da oblea de silicio para formar unha unión PN, e a súa calidade afecta directamente á eficiencia da célula; O terceiro é eliminar a unión PN formada no lado da oblea de silicio durante a fase de difusión para evitar o curtocircuíto da célula; Unha capa de película de nitruro de silicio está revestida do lado onde se forma a unión PN para reducir a reflexión da luz e ao mesmo tempo aumentar a eficiencia; O quinto é imprimir electrodos metálicos na parte dianteira e traseira da oblea de silicio para recoller transportistas minoritarios xerados por fotovoltaica; O circuíto impreso na fase de impresión está sinterizado e formado, e está integrado coa oblea de silicio, é dicir, a célula; Finalmente, clasifícanse as células con diferentes eficiencias.
As células de silicio cristalino normalmente están feitas con obleas de silicio como substratos e pódense dividir en células de tipo p e células tipo N segundo o tipo de obleas de silicio. Entre elas, as células do tipo N teñen maior eficiencia de conversión e están substituíndo gradualmente ás células do tipo P nos últimos anos. As obleas de silicio de tipo p están feitas por silicio dopando con boro, e as obleas de silicio tipo N están feitas de fósforo. Polo tanto, a concentración de elemento de boro na oblea de silicio tipo N é menor, inhibindo así a unión dos complexos de boro-osíxeno, mellorando a vida útil das minorías do material de silicio e, ao mesmo tempo, non hai unha atenuación inducida na batería. Ademais, os transportistas minoritarios de tipo N son buracos, os portadores minoritarios de tipo P son electróns e a sección transversal de atrapamento da maioría dos átomos de impureza para buracos é menor que a dos electróns. Polo tanto, a vida útil das minorías da célula do tipo N é maior e a taxa de conversión fotoeléctrica é maior. Segundo os datos de laboratorio, o límite superior da eficiencia de conversión das células do tipo p é do 24,5%, e a eficiencia de conversión das células do tipo N é de ata o 28,7%, polo que as células tipo N representan a dirección de desenvolvemento da tecnoloxía futura. En 2021, as células do tipo N (incluíndo principalmente as células de heterojunción e as células TOPCON) teñen custos relativamente elevados, e a escala de produción en masa aínda é pequena. A cota de mercado actual é de aproximadamente o 3%, que é basicamente a mesma que en 2020.
En 2021, a eficiencia de conversión das células do tipo N será mellorada significativamente e espérase que haxa máis espazo para o progreso tecnolóxico nos próximos cinco anos. En 2021, a produción a gran escala de células monocristalinas de tipo P empregará a tecnoloxía PERC e a eficiencia media de conversión alcanzará o 23,1%, un aumento de 0,3 puntos porcentuais en comparación con 2020; A eficiencia de conversión das células de silicio negro policristalino mediante tecnoloxía PERC alcanzará o 21,0%, en comparación con 2020. Un aumento anual de 0,2 puntos porcentuais; A mellora da eficiencia das células de silicio negro convencional policristalino non é forte, a eficiencia de conversión en 2021 será de aproximadamente o 19,5%, só 0,1 por cento máis alto e o espazo de mellora da eficiencia futura é limitado; A eficiencia media de conversión das células PERC monocristalinas de lingote é do 22,4%, que é 0,7 puntos porcentuais inferiores á das células PERC monocristalinas; A eficiencia media de conversión das células TOPCon de tipo N alcanza o 24%e a eficiencia media de conversión das células de heterojunción alcanza o 24,2%, ambas melloradas en comparación con 2020, e a eficiencia media de conversión das células IBC alcanza o 24,2%. Co desenvolvemento da tecnoloxía no futuro, as tecnoloxías de baterías como TBC e HBC tamén poden seguir avanzando. No futuro, coa redución dos custos de produción e a mellora do rendemento, as baterías de tipo N serán unha das principais direccións de desenvolvemento da tecnoloxía da batería.
Desde a perspectiva da ruta da tecnoloxía da batería, a actualización iterativa da tecnoloxía da batería pasou principalmente por BSF, PERC, TOPCON baseada na mellora do PERC e HJT, unha nova tecnoloxía que subverte PERC; TopCon pódese combinar con IBC para formar TBC, e HJT tamén se pode combinar con IBC para converterse en HBC. As células monocristalinas do tipo p usan principalmente a tecnoloxía PERC, as células policristalinas de tipo p inclúen células de silicio negro policristalinas e células monocristalinas de lingotes, este último refírese ao adición de cristais de sementes monocristalinas en base a que se formou un proceso de silicón silicón e un incotador convencional, e un inguer de silicón silicón. Mesturado con cristal único e policristalino faise a través dunha serie de procesos de procesamento. Debido a que esencialmente usa unha ruta de preparación policristalina, está incluída na categoría de células policristalinas de tipo P. As células do tipo N inclúen principalmente células monocristalinas Topcon, células monocristalinas HJT e células monocristalinas IBC. En 2021, as novas liñas de produción en masa aínda estarán dominadas por liñas de produción de células PERC e a cota de mercado das células PERC aumentará aínda máis ata o 91,2%. Como a demanda do produto de proxectos domésticos ao aire libre e dos fogares concentrouse en produtos de alta eficiencia, a cota de mercado das baterías BSF baixará do 8,8% ao 5% en 2021.
1.4. Módulos: o custo das células supón a parte principal e o poder dos módulos depende das células
Os pasos de produción dos módulos fotovoltaicos inclúen principalmente a interconexión e a laminación celular e as células representan unha parte importante do custo total do módulo. Dado que a corrente e a tensión dunha única célula son moi pequenas, as células deben estar interconectadas a través de barras de autobús. Aquí, están conectados en serie para aumentar a tensión e logo conectarse en paralelo para obter corrente alta, e logo o vidro fotovoltaico, EVA ou POE, folla de batería, EVA ou POE, a folla traseira están seladas e presionadas en calor en determinada orde e, finalmente, protexidas por marco de aluminio e bordo de selado de silicona. Desde a perspectiva da composición de custos de produción de compoñentes, o custo material representa o 75%, ocupando a posición principal, seguido do custo de fabricación, o custo do rendemento e o custo laboral. O custo dos materiais está liderado polo custo das células. Segundo anuncios de moitas empresas, as células representan preto de 2/3 do custo total dos módulos fotovoltaicos.
Os módulos fotovoltaicos normalmente divídense segundo o tipo de célula, o tamaño e a cantidade. Hai diferenzas no poder de diferentes módulos, pero todos están en fase de ascenso. A potencia é un indicador clave dos módulos fotovoltaicos, que representan a capacidade do módulo para converter a enerxía solar en electricidade. Pódese ver a partir das estatísticas de potencia de diferentes tipos de módulos fotovoltaicos que cando o tamaño e o número de células do módulo son os mesmos, a potencia do módulo é un cristal único de tipo P de tipo N> Polycrystaline tipo P; Canto maior sexa o tamaño e a cantidade, maior será a potencia do módulo; Para módulos de cristal único e módulos de heterojunción da mesma especificación, o poder deste último é maior que o dos primeiros. Segundo a previsión de CPIA, a potencia do módulo aumentará 5-10W ao ano nos próximos anos. Ademais, o envase de módulos traerá unha certa perda de enerxía, incluíndo principalmente a perda óptica e a perda eléctrica. O primeiro é causado pola transmisión e o desaxuste óptico de materiais de envasado como o vidro fotovoltaico e o EVA, e o segundo refírese principalmente ao uso de células solares en serie. A perda de circuíto causada pola resistencia da cinta de soldadura e a barra de autobuses en si, e a perda de desaxuste actual causada pola conexión paralela das células, a perda de potencia total das dúas supón aproximadamente o 8%.
1.5. Capacidade instalada fotovoltaica: as políticas de varios países son obviamente conducidas e hai un espazo enorme para a nova capacidade instalada no futuro
O mundo alcanzou basicamente un consenso sobre as emisións netas de cero baixo o obxectivo de protección ambiental, e a economía dos proxectos fotovoltaicos superpostos xurdiron gradualmente. Os países están a explorar activamente o desenvolvemento da xeración de enerxía de enerxía renovable. Nos últimos anos, os países de todo o mundo fixeron compromisos para reducir as emisións de carbono. A maioría dos principais emisores de gases de efecto invernadoiro formularon obxectivos de enerxía renovable correspondentes e a capacidade instalada das enerxías renovables é enorme. Con base no obxectivo de control de temperatura de 1,5 ℃, Irena prevé que a capacidade global de enerxía renovable instalada alcanzará os 10,8 TW en 2030. Ademais, segundo os datos de Woodmac, o custo a nivel de electricidade (LCOE) da xeración de enerxía solar en China, India, Estados Unidos e outros países xa é inferior á enerxía fósil máis barata e diminuirá aínda máis no futuro. A promoción activa de políticas en diversos países e a economía da xeración de enerxía fotovoltaica levou a un aumento constante da capacidade acumulada instalada de fotovoltaica no mundo e en China nos últimos anos. De 2012 a 2021, a capacidade acumulada instalada de fotovoltaica no mundo aumentará de 104,3GW a 849,5GW, e a capacidade instalada acumulada de fotovoltaica en China aumentará de 6,7GW a 307GW, un aumento de máis de 44 veces. Ademais, a capacidade fotovoltaica recén instalada de China representa máis do 20% da capacidade total instalada do mundo. En 2021, a capacidade fotovoltaica recén instalada de China é de 53 GW, representando preto do 40% da capacidade recentemente instalada do mundo. Isto débese principalmente á abundante e uniforme distribución dos recursos de enerxía lixeiros en China, ao ben desenvolvido augas arriba e augas abaixo e ao forte apoio das políticas nacionais. Durante este período, China xogou un papel enorme na xeración de enerxía fotovoltaica e a capacidade instalada acumulada representou menos do 6,5%. saltou ao 36,14%.
Con base na análise anterior, a CPIA deu a previsión de instalacións fotovoltaicas recentemente aumentadas de 2022 a 2030 en todo o mundo. Estímase que en condicións optimistas e conservadoras, a capacidade global de recente instalación en 2030 será de 366 e 315GW respectivamente, e a capacidade recentemente instalada de China será de 128., 105GW. A continuación imos previr a demanda de polisilicon en función da escala de capacidade de nova instalación cada ano.
1.6. Previsión da demanda de polisilicon para aplicacións fotovoltaicas
De 2022 a 2030, baseándose na previsión de CPIA para as instalacións PV de novo aumento global en escenarios optimistas e conservadores, pódese prever a demanda de polisilicon para aplicacións fotovoltaicas. As células son un paso clave para realizar a conversión fotoeléctrica, e as obleas de silicio son as materias primas básicas das células e o río directo de Polysilicon, polo que é unha parte importante da previsión da demanda de Polysilicon. O número ponderado de pezas por quilogramo de barras de silicio e lingotes pódese calcular a partir do número de pezas por quilogramo e a cota de mercado de barras de silicio e lingotes. A continuación, segundo a potencia e a cota de mercado de obleas de silicio de diferentes tamaños, pódese obter a potencia ponderada das obleas de silicio e, a continuación, pódese estimar o número de obleas de silicio requirido segundo a capacidade fotovoltaica recentemente instalada. A continuación, pódese obter o peso das barras e lingotes de silicio requiridos segundo a relación cuantitativa entre o número de obleas de silicio e o número ponderado de barras de silicio e lingotes de silicio por quilogramo. Combinado aínda máis co consumo ponderado de silicio de barras de silicio/lingotes de silicio, pódese obter finalmente a demanda de polisilicon para a capacidade fotovoltaica recentemente instalada. Segundo os resultados das previsións, a demanda global de Polysilicon para novas instalacións fotovoltaicas nos últimos cinco anos seguirá subindo, alcanzando o máximo en 2027 e logo diminuirá lixeiramente nos próximos tres anos. Estímase que en condicións optimistas e conservadoras en 2025, a demanda anual global de polisilicon para instalacións fotovoltaicas será de 1.108.900 toneladas e 907.800 toneladas respectivamente, e a demanda global de polisílicon para as aplicacións fotovoltaicas en 2030 será de 1.042.100 toneladas e condicións conservadoras. , 896.900 toneladas. Segundo Chinaproporción de capacidade instalada fotovoltaica global,A demanda de Polysilicon de China para uso fotovoltaico en 2025espérase que sexa 369.600 toneladas e 302.600 toneladas respectivamente en condicións optimistas e conservadoras, e 739.300 toneladas e 605.200 toneladas no exterior respectivamente.
2, Demanda final de semiconductores: a escala é moito menor que a demanda no campo fotovoltaico e se pode esperar un crecemento futuro
Ademais de facer células fotovoltaicas, o polisilicon tamén se pode usar como materia prima para facer chips e úsase no campo de semiconductores, que se pode subdividir en fabricación de automóbiles, electrónica industrial, comunicacións electrónicas, electrodomésticos e outros campos. O proceso de polisilicon a chip divídese principalmente en tres pasos. En primeiro lugar, o polisílico está atraído en lingotes de silicio monocristalinos e logo cortados en obleas finas de silicio. As obleas de silicio prodúcense a través dunha serie de operacións de moenda, chamo e pulido. , que é a materia prima básica da fábrica de semiconductores. Finalmente, a oblea de silicio está cortada e láser gravado en varias estruturas de circuítos para facer produtos de chip con certas características. As obleas comúns de silicio inclúen principalmente obleas pulidas, obleas epitaxiais e obleas SOI. A oblea pulida é un material de produción de chip con alta platez obtido pulindo a oblea de silicio para eliminar a capa danada na superficie, que se pode usar directamente para facer patacas fritas, obleas epitaxiais e obleas de silicio SOI. As obleas epitaxiais obtéñense mediante un crecemento epitaxial de obleas pulidas, mentres que as obleas de silicio SOI están fabricadas mediante unión ou implantación de ións en substratos de oblea pulida, e o proceso de preparación é relativamente difícil.
A través da demanda de polisilicon no lado dos semicondutores en 2021, combinada coa previsión da axencia da taxa de crecemento da industria dos semiconductores nos próximos anos, pódese estimar a demanda de polisilicón no campo dos semicondutores de 2022 a 2025. En 2021, a produción global de polisílicos de calidade electrónica representará preto do 6% da produción total de polisílicos e o polisilicón de calidade solar e o silicio granular representarán aproximadamente o 94%. A maioría dos polisilicon de calidade electrónica úsanse no campo dos semiconductores e outros polisilicon úsanse basicamente na industria fotovoltaica. . Polo tanto, pódese supor que a cantidade de polisilicón empregado na industria dos semicondutores en 2021 é de aproximadamente 37.000 toneladas. Ademais, segundo a futura taxa de crecemento composto da industria de semiconductores prevista por información fortunebusiness, a demanda de polisílico para o uso de semicondutores aumentará a unha taxa anual do 8,6% de 2022 a 2025. Estímase que en 2025, a demanda de polisilicones no campo de semicondutores será arredor de 51,500 Tons. (Fonte do informe: Future Think Tank)
3, Importación e exportación de Polysilicon: as importacións superan con moito as exportacións, con Alemaña e Malaisia que representan unha maior proporción
En 2021, preto do 18,63% da demanda de Polysilicon de China procederá das importacións e a escala de importacións supera con moito a escala das exportacións. De 2017 a 2021, o patrón de importación e exportación de Polysilicon está dominado por importacións, que pode deberse á forte demanda descendente de industria fotovoltaica que se desenvolveu rapidamente nos últimos anos e a súa demanda de contas de Polysilicon por máis do 94% da demanda total; Ademais, a compañía aínda non dominou a tecnoloxía de produción de Polysilicon de alta calidade electrónica, polo que algúns polisílicos requiridos pola industria do circuíto integrado aínda necesitan depender das importacións. Segundo os datos da sucursal da industria do silicio, o volume de importación continuou a diminuír en 2019 e 2020. A razón fundamental para o descenso das importacións de Polysilicon en 2019 foi o aumento substancial da capacidade de produción, que pasou de 388.000 toneladas en 2018 a 452.000 toneladas en 2019. ata as perdas, polo que a dependencia da importación de polisilicon é moito menor; Aínda que a capacidade de produción non aumentou en 2020, o impacto da epidemia provocou retrasos na construción de proxectos fotovoltaicos, e o número de ordes de polisilicon diminuíu no mesmo período. En 2021, o mercado fotovoltaico de China desenvolverase rapidamente e o aparente consumo de Polysilicon chegará a 613.000 toneladas, impulsando o volume de importación a rebote. Nos últimos cinco anos, o volume neto de importación de Polysilicon de China estivo entre 90.000 e 140.000 toneladas, dos cales aproximadamente 103.800 toneladas en 2021. Espérase que o volume neto de importación de Polysilicon de China permaneza arredor de 100.000 toneladas ao ano entre 2022 e 2025.
As importacións de Polysilicon de China proceden principalmente de Alemaña, Malaisia, Xapón e Taiwán, China e as importacións totais destes catro países representarán o 90,51% en 2021. Ao redor do 45% das importacións de Polysilicon de China proceden de Alemaña, do 26% de Malasia, do 13,5% de Xapón e do 6% de Taiwan. Alemaña posúe o xigante xigante do Polysilicon do mundo, que é a maior fonte de polisilicon no exterior, representando o 12,7% da capacidade de produción global total en 2021; Malaisia ten un gran número de liñas de produción de Polysilicon da Compañía OCI de Corea do Sur, que se orixina na liña de produción orixinal en Malaisia de Tokuyama, unha empresa xaponesa adquirida por OCI. Hai fábricas e algunhas fábricas que OCI mudouse de Corea do Sur a Malaisia. O motivo da recolocación é que Malaisia proporciona espazo de fábrica gratuíta e o custo da electricidade é un terzo inferior ao de Corea do Sur; Xapón e Taiwán, China teñen Tokuyama, GET e outras empresas, que ocupan unha gran parte da produción de Polysilicon. un lugar. En 2021, a produción de polisílico será de 492.000 toneladas, que a capacidade fotovoltaica recén instalada e a demanda de produción de chip serán 206.400 toneladas e 1.500 toneladas respectivamente, e as 284.100 toneladas restantes serán utilizadas principalmente para o procesamento descendente e exportados ao estranxeiro. Nos vínculos descendentes de Polysilicon, exportan principalmente obleas, células e módulos de silicio, entre os que a exportación de módulos é especialmente destacada. En 2021, 4,64 mil millóns de obleas de silicio e 3,2 millóns de células fotovoltaicasexportadoDe China, cunha exportación total de 22,6 GW e 10,3GW respectivamente, e a exportación de módulos fotovoltaicos é de 98,5GW, con moi poucas importacións. En termos de composición do valor da exportación, as exportacións de módulos en 2021 chegarán a 24,61 millóns de dólares, que representarán o 86%, seguidas de obleas e baterías de silicio. En 2021, a produción global de obleas de silicio, células fotovoltaicas e módulos fotovoltaicos chegará ao 97,3%, 85,1%e 82,3%, respectivamente. Espérase que a industria fotovoltaica global siga concentrándose en China nos próximos tres anos e o volume de saída e exportación de cada ligazón será considerable. Polo tanto, estímase que de 2022 a 2025, a cantidade de polisílico usado para procesar e producir produtos descendentes e exportar no estranxeiro aumentará gradualmente. Estímase restando a produción no exterior da demanda de Polysilicon no exterior. En 2025, estimarase Polysilicon producido por procesamento en produtos descendentes para exportar 583.000 toneladas a países estranxeiros de China
4, Resumo e perspectiva
A demanda global de polisilicón concéntrase principalmente no campo fotovoltaico, e a demanda no campo dos semicondutores non é unha orde de magnitude. A demanda de polisilicon está impulsada por instalacións fotovoltaicas e transmítese gradualmente a Polysilicon mediante o vínculo de módulos fotovoltaicos-wafer-wafer, xerando demanda para ela. No futuro, coa expansión da capacidade instalada fotovoltaica global, a demanda de polisilicon é xeralmente optimista. Optimisticamente, China e as instalacións de PV recentemente aumentadas no exterior que causan a demanda de Polysilicon en 2025 serán de 36,96GW e 73,93GW respectivamente, e a demanda en condicións conservadoras tamén chegará a 30,24GW e 60,49GW respectivamente. En 2021, a oferta e a demanda global de Polysilicon serán axustadas, obtendo altos prezos mundiais de Polysilicon. Esta situación pode continuar ata 2022 e, gradualmente, recorrer á etapa de oferta frouxa despois de 2023. Na segunda metade de 2020, o impacto da epidemia comezou a debilitarse e a expansión da produción descendente impulsou a demanda de polisilicon, e algunhas empresas líderes planearon ampliar a produción. Non obstante, o ciclo de expansión de máis dun ano e medio deu lugar á liberación da capacidade de produción a finais de 2021 e 2022, obtendo un aumento do 4,24% en 2021. Hai unha brecha de subministración de 10.000 toneladas, polo que os prezos aumentaron drasticamente. Está previsto que en 2022, nas condicións optimistas e conservadoras de capacidade instalada fotovoltaica, a brecha de oferta e demanda será de -156.500 toneladas e 2.400 toneladas respectivamente, e a oferta global aínda estará nun estado de oferta relativamente curta. En 2023 e máis alá, os novos proxectos que comezaron a construción a finais de 2021 e principios de 2022 comezarán a produción e conseguirán un aumento da capacidade de produción. A oferta e a demanda soltaranse gradualmente e os prezos poden estar baixo presión descendente. No seguimento, debe prestar atención ao impacto da guerra rusa-ucraína sobre o patrón de enerxía global, que pode cambiar o plan global de capacidade fotovoltaica recentemente instalada, que afectará á demanda de polisilicon.
(Este artigo é só para a referencia dos clientes de UrbanMines e non representa ningún consello de investimento）