1, Fotonaponska krajnja potražnja: potražnja za fotonaponskim instaliranim kapacitetom je velika, a potražnja za polisilicijem je obrnuta na temelju prognoze instaliranog kapaciteta
1.1. Potrošnja polisilicija: globalnaobujam potrošnje stalno raste, uglavnom za fotonaponsku proizvodnju energije
Proteklih deset godina, globalnopolisilicijpotrošnja je nastavila rasti, a udio Kine nastavio je rasti, predvođen fotonaponskom industrijom. Od 2012. do 2021. globalna potrošnja polisilicija općenito je pokazala uzlazni trend, popevši se s 237.000 tona na oko 653.000 tona. Godine 2018. uvedena je nova kineska politika 531 fotonaponske energije, koja je jasno smanjila stopu subvencije za fotonaponsku proizvodnju energije. Novoinstalirani fotonaponski kapacitet pao je za 18% u odnosu na prethodnu godinu, što je utjecalo na potražnju za polisilicijem. Od 2019. država je uvela niz politika za promicanje pariteta fotonaponske mreže. S brzim razvojem fotonaponske industrije, potražnja za polisilicijem također je ušla u razdoblje brzog rasta. Tijekom tog razdoblja, udio kineske potrošnje polisilicija u ukupnoj globalnoj potrošnji nastavio je rasti, sa 61,5% u 2012. na 93,9% u 2021., uglavnom zbog brzog razvoja kineske fotonaponske industrije. Iz perspektive globalnog obrasca potrošnje različitih vrsta polisilicija u 2021., silicijski materijali koji se koriste za fotonaponske ćelije činit će najmanje 94%, od čega solarni polisilicij i granulirani silicij čine 91%, odnosno 3%, dok polisilicij elektroničke kvalitete koji se može koristiti za čipove čini 94%. Omjer je 6%, što pokazuje da trenutnom potražnjom za polisilicijem dominira fotonapon. Očekuje se da će sa zagrijavanjem politike dvostrukog ugljika potražnja za fotonaponskim instaliranim kapacitetima postati veća, a potrošnja i udio solarnog polisilicija nastavit će se povećavati.
1.2. Silicijska pločica: monokristalna silicijska pločica zauzima glavni tok, a kontinuirana Czochralski tehnologija se brzo razvija
Izravna nizvodna veza polisilicija su silicijske pločice, a Kina trenutno dominira globalnim tržištem silicijskih pločica. Od 2012. do 2021. globalni i kineski proizvodni kapacitet i proizvodnja silicijskih pločica nastavili su se povećavati, a fotonaponska industrija nastavila je rasti. Silicijske pločice služe kao most koji povezuje silicijske materijale i baterije, a nema opterećenja za proizvodne kapacitete, pa i dalje privlači veliki broj tvrtki da uđu u industriju. U 2021. kineski proizvođači silikonskih pločica značajno su se proširiliproizvodnjakapacitet na 213,5 GW, što je dovelo do povećanja globalne proizvodnje silicijskih pločica na 215,4 GW. Prema postojećem i novo povećanom proizvodnom kapacitetu u Kini, očekuje se da će godišnja stopa rasta zadržati 15-25% u sljedećih nekoliko godina, a kineska proizvodnja vafla i dalje će zadržati apsolutnu dominantnu poziciju u svijetu.
Polikristalni silicij može se izraditi u ingote polikristalnog silicija ili šipke monokristalnog silicija. Proces proizvodnje ingota polikristalnog silicija uglavnom uključuje metodu lijevanja i metodu izravnog taljenja. Trenutačno je druga vrsta glavna metoda, a stopa gubitka u osnovi se održava na oko 5%. Metoda lijevanja se uglavnom sastoji u tome da se silikonski materijal najprije rastali u lončiću, a zatim ga se lije u drugi prethodno zagrijani lončić za hlađenje. Kontrolom brzine hlađenja polikristalni silicijski ingot se lijeva tehnologijom usmjerenog skrućivanja. Proces vrućeg taljenja kod metode izravnog taljenja isti je kao kod metode lijevanja, u kojoj se polisilicij prvo izravno topi u loncu, ali se korak hlađenja razlikuje od metode lijevanja. Iako su dvije metode vrlo slične po prirodi, metoda izravnog taljenja zahtijeva samo jedan lončić, a proizvedeni polisilicijski proizvod je dobre kvalitete, što pogoduje rastu polikristalnih silicijskih ingota s boljom orijentacijom, a proces rasta je jednostavan za automatizirati, što može učiniti unutarnji položaj kristala Error smanjenje. Trenutačno vodeća poduzeća u industriji materijala za solarnu energiju općenito koriste metodu izravnog taljenja za izradu ingota polikristalnog silicija, a sadržaj ugljika i kisika je relativno nizak, a kontrolira se ispod 10 ppma i 16 ppma. U budućnosti će u proizvodnji ingota polikristalnog silicija i dalje dominirati metoda izravnog taljenja, a stopa gubitaka ostat će oko 5% unutar pet godina.
Proizvodnja šipki od monokristalnog silicija uglavnom se temelji na Czochralski metodi, dopunjenoj metodom taljenja vertikalne suspenzijske zone, a proizvodi proizvedeni od strane njih imaju različite namjene. Metoda Czochralski koristi grafitnu otpornost na zagrijavanje polikristalnog silicija u kvarcnom lončiću visoke čistoće u termalnom sustavu s ravnim cijevima kako bi ga otopio, zatim umetnuo klicu kristala na površinu taline za fuziju i rotirao klicu kristala dok okreće lončić. , klica kristala se polako podiže prema gore, a monokristalni silicij se dobiva kroz procese sijanja, pojačanja, okretanja ramena, rasta jednakog promjera i dorade. Metoda topljenja u vertikalnoj plutajućoj zoni odnosi se na fiksiranje stupastog polikristalnog materijala visoke čistoće u komori peći, polagano pomicanje metalne zavojnice duž polikristalnog smjera dužine i prolazak kroz stupni polikristalni materijal, te propuštanje radiofrekvencijske struje velike snage u metalu. zavojnica za izradu Dio unutrašnjosti polikristalne zavojnice stupa se topi, a nakon što se zavojnica pomakne, talina rekristalizira u obliku monokristala. Zbog različitih proizvodnih procesa postoje razlike u proizvodnoj opremi, troškovima proizvodnje i kvaliteti proizvoda. Trenutno proizvodi dobiveni metodom zonskog taljenja imaju visoku čistoću i mogu se koristiti za izradu poluvodičkih uređaja, dok Czochralski metoda može zadovoljiti uvjete za proizvodnju monokristalnog silicija za fotonaponske ćelije i ima nižu cijenu, pa je mainstream metoda. U 2021. tržišni udio metode ravnog povlačenja iznosi oko 85%, a očekuje se da će se lagano povećati u sljedećih nekoliko godina. Predviđa se da će tržišni udjeli 2025. i 2030. biti 87%, odnosno 90%. Što se tiče monokristalnog silicija za regionalno taljenje, industrijska koncentracija monokristalnog silicija za regionalno taljenje relativno je visoka u svijetu. akvizicija), TOPSIL (Danska) . U budućnosti se količina rastaljenog monokristalnog silicija neće značajno povećati. Razlog je taj što su povezane tehnologije u Kini relativno zaostale u usporedbi s Japanom i Njemačkom, posebno kapacitet opreme za visokofrekventno grijanje i uvjeti procesa kristalizacije. Tehnologija monokristala stopljenog silicija u području velikog promjera zahtijeva od kineskih poduzeća da nastave sama istraživati.
Metoda Czochralski može se podijeliti na tehnologiju kontinuiranog izvlačenja kristala (CCZ) i tehnologiju ponovljenog izvlačenja kristala (RCZ). Trenutačno je glavna metoda u industriji RCZ, koja je u fazi prijelaza s RCZ na CCZ. Koraci izvlačenja i dodavanja monokristala RZC-a neovisni su jedan o drugome. Prije svakog izvlačenja, monokristalni ingot mora se ohladiti i ukloniti u komori vrata, dok CCZ može realizirati punjenje i taljenje tijekom izvlačenja. RCZ je relativno zreo i malo je prostora za tehnološka poboljšanja u budućnosti; dok CCZ ima prednosti smanjenja troškova i poboljšanja učinkovitosti, te je u fazi brzog razvoja. Što se tiče troškova, u usporedbi s RCZ-om, kojem je potrebno oko 8 sati prije nego što se izvuče jedna šipka, CCZ može uvelike poboljšati učinkovitost proizvodnje, smanjiti troškove lonca i potrošnju energije eliminacijom ovog koraka. Ukupni učinak jedne peći veći je od RCZ-a za više od 20%. Trošak proizvodnje je više od 10% niži od RCZ-a. Što se tiče učinkovitosti, CCZ može dovršiti izvlačenje 8-10 monokristalnih silikonskih šipki unutar životnog ciklusa lončića (250 sati), dok RCZ može dovršiti samo oko 4, a učinkovitost proizvodnje može se povećati za 100-150% . Što se tiče kvalitete, CCZ ima ujednačeniji otpor, niži sadržaj kisika i sporije nakupljanje metalnih nečistoća, pa je prikladniji za pripremu pločica monokristala silicija n-tipa, koje su također u razdoblju brzog razvoja. Trenutačno su neke kineske tvrtke objavile da imaju CCZ tehnologiju, a ruta monokristalnih silicijskih pločica granuliranog silicija-CCZ-n tipa je u osnovi jasna, te su čak počele koristiti 100% granulirane silikonske materijale. . U budućnosti će CCZ u osnovi zamijeniti RCZ, ali bit će potreban određeni proces.
Proces proizvodnje monokristalnih silicijskih pločica podijeljen je u četiri koraka: izvlačenje, rezanje, rezanje, čišćenje i sortiranje. Pojava metode rezanja dijamantnom žicom uvelike je smanjila stopu gubitaka rezanja. Proces izvlačenja kristala je gore opisan. Proces rezanja uključuje operacije skraćivanja, pravljenja kvadrata i skošenja. Rezanje je korištenje stroja za rezanje za rezanje stupčastog silicija u silikonske pločice. Čišćenje i sortiranje završni su koraci u proizvodnji silicijskih pločica. Metoda rezanja dijamantne žice ima očite prednosti u odnosu na tradicionalnu metodu rezanja žice za žbuku, što se uglavnom ogleda u kratkom utrošku vremena i malim gubicima. Brzina dijamantne žice je pet puta veća od brzine tradicionalnog rezanja. Na primjer, za rezanje jedne pločice, tradicionalno rezanje žice za žbuku traje oko 10 sati, a rezanje dijamantne žice traje samo oko 2 sata. Gubitak rezanja dijamantnom žicom također je relativno mali, a sloj oštećenja uzrokovan rezanjem dijamantnom žicom manji je od onog kod rezanja žbukom, što je pogodno za rezanje tanjih silikonskih pločica. Posljednjih godina, kako bi se smanjili gubici pri rezanju i troškovi proizvodnje, tvrtke su se okrenule metodama rezanja dijamantne žice, a promjer sabirnica dijamantne žice postaje sve manji. Godine 2021. promjer sabirnice dijamantne žice bit će 43-56 μm, a promjer sabirnice dijamantne žice koja se koristi za monokristalne silikonske pločice znatno će se smanjiti i nastaviti opadati. Procjenjuje se da će 2025. i 2030. promjer sabirnica dijamantnih žica koje se koriste za rezanje monokristalnih silikonskih pločica biti 36 μm odnosno 33 μm, a promjeri dijamantnih žičanih sabirnica koje se koriste za rezanje polikristalnih silicijskih pločica bit će 51 μm odnosno 51 μm. To je zato što postoji mnogo nedostataka i nečistoća u polikristalnim silicijskim pločicama, a tanke žice su sklone lomljenju. Stoga je promjer sabirnice dijamantne žice koja se koristi za rezanje pločica od polikristalnog silicija veći od promjera pločica od monokristalnog silicija, a kako se tržišni udio pločica od polikristalnog silicija postupno smanjuje, koristi se za polikristalni silicij Smanjenje promjera dijamanta žica sabirnica presječena kriškama je usporila.
Trenutačno se silikonske pločice uglavnom dijele na dvije vrste: polikristalne silicijske pločice i monokristalne silicijske pločice. Pločice od monokristalnog silicija imaju prednosti dugog vijeka trajanja i visoke učinkovitosti fotoelektrične pretvorbe. Pločice od polikristalnog silicija sastoje se od kristalnih zrnaca s različitim orijentacijama u ravnini kristala, dok su pločice od monokristalnog silicija izrađene od polikristalnog silicija kao sirovine i imaju istu orijentaciju u ravnini kristala. Po izgledu, polikristalne silikonske pločice i monokristalne silicijske pločice su plavo-crne i crno-smeđe. Budući da su njih dvoje izrezani iz ingota polikristalnog silicija, odnosno šipki monokristalnog silicija, oblici su kvadratni i kvazikvadratni. Vijek trajanja pločica od polikristalnog silicija i pločica od monokristalnog silicija je oko 20 godina. Ako su način pakiranja i okolina prikladni, radni vijek može doseći više od 25 godina. Općenito govoreći, životni vijek pločica od monokristalnog silicija nešto je duži od životnog vijeka pločica od polikristalnog silicija. Osim toga, monokristalne silikonske pločice također su malo bolje u učinkovitosti fotoelektrične pretvorbe, a njihova gustoća dislokacija i metalne nečistoće mnogo su manji nego kod polikristalnih silicijskih pločica. Kombinirani učinak različitih čimbenika čini životni vijek manjinskih nositelja monokristala desecima puta većim nego kod pločica polikristalnog silicija. Time se pokazuje prednost učinkovitosti pretvorbe. Godine 2021. najveća učinkovitost pretvorbe polikristalnih silicijskih pločica bit će oko 21%, a monokristalnih silicijskih pločica do 24,2%.
Osim dugog vijeka trajanja i visoke učinkovitosti pretvorbe, monokristalne silikonske pločice također imaju prednost stanjivanja, što je pogodno za smanjenje potrošnje silicija i troškova silicijskih pločica, ali obratite pozornost na povećanje stope fragmentacije. Stanjivanje silicijskih pločica pomaže u smanjenju troškova proizvodnje, a trenutni proces rezanja može u potpunosti zadovoljiti potrebe stanjivanja, ali debljina silicijskih pločica također mora zadovoljiti potrebe daljnje proizvodnje ćelija i komponenti. Općenito, debljina pločica od silicija se smanjuje posljednjih godina, a debljina pločica od polikristalnog silicija znatno je veća od debljine pločica od monokristalnog silicija. Monokristalne silicijske pločice dalje se dijele na silicijske pločice n-tipa i silicijske pločice p-tipa, dok silicijske pločice n-tipa uglavnom uključuju korištenje TOPCon baterije i korištenje HJT baterije. Godine 2021. prosječna debljina polikristalnih silicijskih pločica iznosi 178 μm, a nedostatak potražnje u budućnosti natjerat će ih da se i dalje tanje. Stoga se predviđa da će se debljina lagano smanjiti od 2022. do 2024., a debljina će ostati na oko 170 μm nakon 2025.; prosječna debljina pločica monokristalnog silicija p-tipa je oko 170 μm, a očekuje se da će pasti na 155 μm i 140 μm 2025. i 2030. godine. Među pločicama monokristalnog silicija n-tipa, debljina silicijevih pločica koje se koriste za HJT ćelije je oko 150μm, a prosječna debljina silicijskih pločica n-tipa korištenih za TOPCon ćelije je 165μm. 135 μm.
Osim toga, proizvodnja polikristalnih silicijskih pločica troši više silicija nego monokristalnih silicijskih pločica, ali su koraci proizvodnje relativno jednostavni, što donosi troškovne prednosti polikristalnim silicijskim pločicama. Polikristalni silicij, kao uobičajena sirovina za pločice od polikristalnog silicija i pločice od monokristalnog silicija, ima različitu potrošnju u proizvodnji, što je posljedica razlika u čistoći i fazama proizvodnje ta dva. U 2021. godini potrošnja silicija polikristalnog ingota je 1,10 kg/kg. Očekuje se da će ograničena ulaganja u istraživanje i razvoj dovesti do malih promjena u budućnosti. Potrošnja silicija za poteznu šipku je 1,066 kg/kg, a postoji određeni prostor za optimizaciju. Očekuje se da će iznositi 1,05 kg/kg i 1,043 kg/kg 2025. odnosno 2030. godine. U procesu izvlačenja jednog kristala, smanjenje potrošnje silicija šipke za povlačenje može se postići smanjenjem gubitka od čišćenja i drobljenja, striktnom kontrolom proizvodnog okruženja, smanjenjem udjela temeljnih premaza, poboljšanjem kontrole preciznosti i optimizacijom klasifikacije. i tehnologija obrade degradiranih silicijskih materijala. Iako je potrošnja silicija u polikristalnim silicijskim pločicama visoka, trošak proizvodnje polikristalnih silicijskih pločica je relativno visok jer se ingoti polikristalnog silicija proizvode lijevanjem ingota na vrućem taljenju, dok se ingoti monokristalnog silicija obično proizvode sporim rastom u Czochralski monokristalnim pećima, koji troši relativno veliku snagu. Niska. U 2021. godini prosječni proizvodni trošak monokristalnih silikonskih pločica bit će oko 0,673 juana/W, a polikristalnih silicijskih pločica 0,66 juana/W.
Kako se debljina silicijske ploče smanjuje i promjer sabirnice dijamantne žice smanjuje, proizvodnja silicijskih šipki/ingota jednakog promjera po kilogramu će se povećati, a broj monokristalnih silicijskih šipki iste težine bit će veći od ingota polikristalnog silicija. Što se tiče snage, snaga koju koristi svaka silicijska pločica varira ovisno o vrsti i veličini. U 2021. proizvodnja monokristalnih četvrtastih šipki p-tipa veličine 166 mm iznosi oko 64 komada po kilogramu, a proizvodnja polikristalnih kvadratnih ingota je oko 59 komada. Među pločicama monokristalnog silicija p-tipa, proizvodnja monokristalnih kvadratnih šipki veličine 158,75 mm je oko 70 komada po kilogramu, proizvodnja kvadratnih monokristalnih šipki p-tipa veličine 182 mm je oko 53 komada po kilogramu, a proizvodnja p -Monokristalne šipke veličine 210 mm po kilogramu su oko 53 komada. Izlaz kvadratne šipke je oko 40 komada. Od 2022. do 2030. kontinuirano stanjivanje silicijskih pločica nedvojbeno će dovesti do povećanja broja silicijskih šipki/ingota istog volumena. Manji promjer sabirnice dijamantne žice i srednja veličina čestica također će pomoći u smanjenju gubitaka pri rezanju, čime se povećava broj proizvedenih pločica. količina. Procjenjuje se da je u 2025. i 2030. proizvodnja monokristalnih četvrtastih šipki p-tipa veličine 166 mm oko 71 i 78 komada po kilogramu, a proizvodnja polikristalnih četvrtastih ingota oko 62 i 62 komada, što je posljedica niskog tržišta udio polikristalnih silicijskih pločica Teško je izazvati značajan tehnološki napredak. Postoje razlike u snazi različitih vrsta i veličina silicijskih pločica. Prema podacima iz objave za prosječnu snagu silicijskih pločica od 158,75 mm oko 5,8 W/komadu, prosječnu snagu silicijskih pločica veličine 166 mm oko 6,25 W/komadu, a prosječnu snagu silicijskih pločica od 182 mm oko 6,25 W/komadu . Prosječna snaga silicijske pločice veličine je oko 7,49 W/komadu, a prosječna snaga silicijske pločice veličine 210 mm je oko 10 W/komadu.
Posljednjih godina, silicijske pločice postupno su se razvile u smjeru velikih dimenzija, a velika veličina pogoduje povećanju snage jednog čipa, čime se smanjuje trošak ćelija bez silikona. Međutim, prilagodba veličine silicijskih pločica također treba uzeti u obzir upstream i downstream usklađivanje i pitanja standardizacije, posebno probleme s opterećenjem i visokom strujom. Trenutačno postoje dva tabora na tržištu u vezi s budućim razvojnim smjerom veličine silikonske pločice, naime veličine 182 mm i veličine 210 mm. Prijedlog od 182 mm uglavnom je iz perspektive vertikalne integracije industrije, temeljen na razmatranju instalacije i transporta fotonaponskih ćelija, snage i učinkovitosti modula i sinergije između uzvodnog i nizvodnog; dok je 210 mm uglavnom iz perspektive troškova proizvodnje i troškova sustava. Proizvodnja silicijskih pločica od 210 mm povećala se za više od 15% u procesu izvlačenja šipke u jednoj peći, trošak proizvodnje nizvodnih baterija smanjen je za oko 0,02 juana/W, a ukupni trošak izgradnje elektrane smanjen je za oko 0,1 juana/ W. U sljedećih nekoliko godina očekuje se postupno eliminiranje silikonskih pločica veličine ispod 166 mm; problemi usklađivanja uzvodno i nizvodno 210 mm silicijskih pločica postupno će se učinkovito riješiti, a trošak će postati važniji čimbenik koji utječe na ulaganja i proizvodnju poduzeća. Stoga će se tržišni udio silicijskih pločica od 210 mm povećati. Stalni porast; Silicijska pločica od 182 mm postat će glavna veličina na tržištu zahvaljujući svojim prednostima u vertikalno integriranoj proizvodnji, ali s revolucionarnim razvojem tehnologije primjene silicijske pločice od 210 mm, 182 mm će joj ustupiti mjesto. Osim toga, teško je da se silicijske pločice veće veličine široko koriste na tržištu u sljedećih nekoliko godina, jer će se troškovi rada i rizik instalacije velikih silicijskih pločica uvelike povećati, što je teško nadoknaditi uštede u troškovima proizvodnje i troškovima sustava. . U 2021. veličine silikonskih pločica na tržištu uključuju 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm itd. Među njima, veličina od 158,75 mm i 166 mm činila je 50% ukupnog broja, a veličina od 156,75 mm smanjen na 5%, što će se u budućnosti postupno zamjenjivati; 166 mm najveće je rješenje veličine koje se može nadograditi za postojeću liniju za proizvodnju baterija, što će biti najveća veličina u posljednje dvije godine. Što se tiče prijelazne veličine, očekuje se da će tržišni udio biti manji od 2% u 2030.; kombinirana veličina od 182 mm i 210 mm činit će 45% u 2021., a tržišni udio će se brzo povećati u budućnosti. Očekuje se da će ukupni tržišni udio 2030. godine premašiti 98%.
Posljednjih godina tržišni udio monokristalnog silicija nastavio se povećavati i zauzeo je glavnu poziciju na tržištu. Od 2012. do 2021. udio monokristalnog silicija porastao je s manje od 20% na 93,3%, što je značajan porast. U 2018., silikonske pločice na tržištu su uglavnom polikristalne silicijske pločice, koje čine više od 50%. Glavni razlog je taj što tehničke prednosti monokristalnih silicijskih pločica ne mogu pokriti nedostatke troškova. Od 2019., budući da je učinkovitost fotoelektrične pretvorbe monokristalnih silicijskih pločica znatno premašila učinkovitost polikristalnih silicijskih pločica, a troškovi proizvodnje monokristalnih silicijskih pločica nastavili su padati s tehnološkim napretkom, tržišni udio monokristalnih silicijskih pločica nastavio je rasti, postajući mainstream na tržištu. proizvod. Očekuje se da će udio monokristalnih silikonskih pločica dosegnuti oko 96% 2025. godine, a tržišni udio monokristalnih silicijskih pločica dosegnuti 97,7% 2030. godine. (Izvor izvješća: Future Think Tank)
1.3. Baterije: PERC baterije dominiraju tržištem, a razvoj baterija n-tipa podiže kvalitetu proizvoda
Središnja karika lanca fotonaponske industrije uključuje fotonaponske ćelije i module fotonaponskih ćelija. Prerada silicijevih pločica u ćelije najvažniji je korak u realizaciji fotoelektrične pretvorbe. Za obradu konvencionalne ćelije od silicijske pločice potrebno je oko sedam koraka. Prvo stavite silicijsku pločicu u fluorovodičnu kiselinu kako biste proizveli strukturu antilopa poput piramide na njezinoj površini, čime se smanjuje refleksija sunčeve svjetlosti i povećava apsorpcija svjetlosti; drugi je fosfor koji se raspršuje na površini jedne strane silicijske pločice kako bi se formirao PN spoj, a njegova kvaliteta izravno utječe na učinkovitost ćelije; treći je uklanjanje PN spoja formiranog na strani silicijske pločice tijekom faze difuzije kako bi se spriječio kratki spoj ćelije; Sloj filma silicijevog nitrida obložen je na strani gdje je formiran PN spoj kako bi se smanjila refleksija svjetla i u isto vrijeme povećala učinkovitost; peti je tiskanje metalnih elektroda na prednjoj i stražnjoj strani silicijske pločice za prikupljanje manjinskih nositelja koje generira fotonapon; Sklop otisnut u fazi tiskanja sinterira se i oblikuje te se integrira sa silikonskom pločicom, odnosno ćelijom; konačno, ćelije s različitim učinkom su klasificirane.
Ćelije od kristalnog silicija obično se izrađuju sa silicijskim pločicama kao supstratima, a mogu se podijeliti na ćelije p-tipa i n-tipa prema vrsti silicijskih pločica. Među njima stanice n-tipa imaju veću učinkovitost pretvorbe i posljednjih godina postupno zamjenjuju stanice p-tipa. Silicijske pločice P-tipa izrađuju se dopiranjem silicija borom, a silicijske pločice n-tipa izrađuju se od fosfora. Stoga je koncentracija elementa bora u silicijskoj pločici n-tipa niža, čime se inhibira vezanje kompleksa bor-kisik, poboljšava životni vijek manjinskih nositelja silicijskog materijala, a u isto vrijeme nema foto-inducirane atenuacije u bateriji. Osim toga, manjinski nositelji n-tipa su šupljine, manjinski nositelji p-tipa su elektroni, a poprečni presjek hvatanja većine nečistoćih atoma za šupljine je manji nego kod elektrona. Stoga je životni vijek manjinskog nositelja ćelije n-tipa veći i stopa fotoelektrične konverzije je veća. Prema laboratorijskim podacima, gornja granica pretvorbene učinkovitosti p-tipa stanica je 24,5%, a pretvorbena učinkovitost n-tipa stanica je do 28,7%, pa n-tipa stanice predstavljaju smjer razvoja tehnologije budućnosti. Godine 2021. ćelije n-tipa (uglavnom uključujući heterospojne ćelije i TOPCon ćelije) imaju relativno visoke troškove, a opseg masovne proizvodnje još uvijek je mali. Trenutačni tržišni udio je oko 3%, što je u osnovi isto kao i 2020. godine.
U 2021. godini učinkovitost pretvorbe ćelija n-tipa značajno će se poboljšati, a očekuje se da će u sljedećih pet godina biti više prostora za tehnološki napredak. U 2021. velika proizvodnja monokristalnih ćelija p-tipa koristit će PERC tehnologiju, a prosječna učinkovitost pretvorbe dosegnut će 23,1%, što je povećanje od 0,3 postotna boda u usporedbi s 2020.; učinkovitost pretvorbe ćelija od polikristalnog crnog silicija pomoću PERC tehnologije dosegnut će 21,0%, u usporedbi s 2020. Godišnje povećanje od 0,2 postotna boda; poboljšanje učinkovitosti konvencionalnih ćelija od polikristalnog crnog silicija nije jako, učinkovitost pretvorbe u 2021. bit će oko 19,5%, samo 0,1 postotni bod veća, a budući prostor za poboljšanje učinkovitosti je ograničen; prosječna učinkovitost pretvorbe ingot monokristalnih PERC ćelija je 22,4%, što je 0,7 postotnih bodova niže od monokristalnih PERC ćelija; prosječna učinkovitost pretvorbe n-tipa TOPCon stanica doseže 24%, a prosječna učinkovitost pretvorbe heterospojnih stanica doseže 24,2%, a obje su značajno poboljšane u usporedbi s 2020., a prosječna učinkovitost pretvorbe IBC ćelija doseže 24,2%. S razvojem tehnologije u budućnosti, tehnologije baterija kao što su TBC i HBC također bi mogle nastaviti napredovati. U budućnosti, uz smanjenje proizvodnih troškova i poboljšanje iskorištenja, n-type baterije bit će jedan od glavnih razvojnih pravaca tehnologije baterija.
Iz perspektive puta tehnologije baterija, iterativno ažuriranje tehnologije baterija uglavnom je prošlo kroz BSF, PERC, TOPCon na temelju poboljšanja PERC-a i HJT, novu tehnologiju koja potkopava PERC; TOPCon se može dalje kombinirati s IBC-om u TBC, a HJT se također može kombinirati s IBC-om u HBC. Monokristalne ćelije P-tipa uglavnom koriste PERC tehnologiju, polikristalne ćelije p-tipa uključuju polikristalne ćelije od crnog silicija i monokristalne ćelije ingota, potonje se odnosi na dodavanje monokristalnih klica kristala na temelju konvencionalnog procesa polikristalnog ingota, usmjereno skrućivanje Nakon toga, formira se kvadratni ingot silicija, a silicijska pločica pomiješana s monokristalom i polikristalom se izrađuje nizom procesa obrade. Budući da u osnovi koristi polikristalni način pripreme, uključen je u kategoriju p-tipa polikristalnih stanica. Stanice n-tipa uglavnom uključuju monokristalne stanice TOPCon, monokristalne stanice HJT i monokristalne stanice IBC. U 2021. novim linijama za masovnu proizvodnju i dalje će dominirati proizvodne linije PERC ćelija, a tržišni udio PERC ćelija dodatno će se povećati na 91,2%. Budući da se potražnja proizvoda za vanjske i kućanske projekte koncentrirala na proizvode visoke učinkovitosti, tržišni udio BSF baterija pasti će s 8,8% na 5% 2021. godine.
1.4. Moduli: trošak ćelija čini glavni dio, a snaga modula ovisi o ćelijama
Koraci proizvodnje fotonaponskih modula uglavnom uključuju međusobno povezivanje ćelija i laminiranje, a ćelije čine glavni dio ukupne cijene modula. Budući da su struja i napon jedne ćelije vrlo mali, ćelije moraju biti međusobno povezane sabirnicama. Ovdje se spajaju u seriju kako bi povećali napon, a zatim se spajaju paralelno kako bi se dobila velika struja, a zatim se fotonaponsko staklo, EVA ili POE, baterijski list, EVA ili POE, stražnji list zapečaće i toplinski preša određenim redoslijedom , te konačno zaštićen aluminijskim okvirom i silikonskim brtvenim rubom. Iz perspektive strukture troškova proizvodnje komponenti, troškovi materijala čine 75%, zauzimajući glavnu poziciju, a slijede ih troškovi proizvodnje, troškovi izvedbe i troškovi rada. Trošak materijala predvođen je cijenom ćelija. Prema najavama mnogih tvrtki, ćelije čine oko 2/3 ukupne cijene fotonaponskih modula.
Fotonaponski moduli se obično dijele prema vrsti ćelije, veličini i količini. Postoje razlike u snazi različitih modula, ali svi su u fazi uspona. Snaga je ključni pokazatelj fotonaponskih modula, koji predstavlja sposobnost modula da pretvara solarnu energiju u električnu. Iz statistike snage različitih tipova fotonaponskih modula može se vidjeti da kada su veličina i broj ćelija u modulu isti, snaga modula je monokristal n-tipa > monokristal p-tipa > polikristalni; Što je veća veličina i količina, to je veća snaga modula; za TOPCon monokristalne module i heterospojne module iste specifikacije, snaga potonjeg je veća od snage prvog. Prema prognozi CPIA-e, snaga modula će se povećati za 5-10 W godišnje u sljedećih nekoliko godina. Osim toga, pakiranje modula dovest će do određenog gubitka snage, uglavnom uključujući optički gubitak i električni gubitak. Prvo je uzrokovano propusnošću i optičkim neslaganjem materijala za pakiranje kao što su fotonaponsko staklo i EVA, a drugo se uglavnom odnosi na korištenje solarnih ćelija u nizu. Gubitak strujnog kruga uzrokovan otporom vrpce za zavarivanje i same sabirnice, te gubitak neusklađenosti struje uzrokovan paralelnim spajanjem ćelija, ukupni gubitak snage ove dvije čini oko 8%.
1.5. Fotonaponski instalirani kapacitet: Politike raznih zemalja očito su vođene i postoji ogroman prostor za nove instalirane kapacitete u budućnosti
Svijet je u osnovi postigao konsenzus o neto nultim emisijama u okviru cilja zaštite okoliša, a ekonomija superponiranih fotonaponskih projekata postupno se pojavila. Zemlje aktivno istražuju razvoj proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora. Posljednjih su se godina zemlje diljem svijeta obvezale smanjiti emisije ugljika. Većina velikih emitera stakleničkih plinova formulirala je odgovarajuće ciljeve obnovljive energije, a instalirani kapacitet obnovljive energije je ogroman. Na temelju cilja kontrole temperature od 1,5 ℃, IRENA predviđa da će globalni instalirani kapacitet obnovljive energije dosegnuti 10,8 TW 2030. Osim toga, prema podacima WOODMac, razina troškova električne energije (LCOE) za proizvodnju solarne energije u Kini, Indiji, Sjedinjenim Američkim Državama i drugim zemljama već je niža od najjeftinije fosilne energije, au budućnosti će dodatno opadati. Aktivno promicanje politika u raznim zemljama i ekonomija fotonaponske proizvodnje električne energije doveli su do stalnog povećanja kumulativnog instaliranog kapaciteta fotonaponske energije u svijetu i Kini posljednjih godina. Od 2012. do 2021. kumulativni instalirani kapacitet fotonapona u svijetu će se povećati sa 104,3 GW na 849,5 GW, a kumulativni instalirani kapacitet fotonapona u Kini će se povećati sa 6,7 GW na 307 GW, što je povećanje od preko 44 puta. Osim toga, kineski novoinstalirani fotonaponski kapacitet čini više od 20% ukupnog svjetskog instaliranog kapaciteta. Godine 2021. kineski novoinstalirani fotonaponski kapacitet iznosi 53 GW, što čini oko 40% novoinstaliranog svjetskog kapaciteta. To je uglavnom zbog obilne i jednolike raspodjele izvora lake energije u Kini, dobro razvijenog uzvodnog i nizvodnog i snažne potpore nacionalnih politika. Tijekom tog razdoblja Kina je igrala veliku ulogu u fotonaponskoj proizvodnji energije, a kumulativni instalirani kapacitet iznosio je manje od 6,5%. skočio na 36,14 posto.
Na temelju gornje analize, CPIA je dao prognozu za novo povećanje fotonaponskih instalacija od 2022. do 2030. u cijelom svijetu. Procjenjuje se da će pod optimističnim i konzervativnim uvjetima globalni novoinstalirani kapacitet 2030. biti 366 odnosno 315 GW, a novoinstalirani kapacitet Kine 128, 105 GW. U nastavku ćemo prognozirati potražnju za polisilicijem na temelju opsega novo instaliranih kapaciteta svake godine.
1.6. Prognoza potražnje za polisilicijem za fotonaponske primjene
Od 2022. do 2030., na temelju CPIA-ine prognoze za globalno novo povećanje PV instalacija prema optimističnim i konzervativnim scenarijima, može se predvidjeti potražnja za polisilicijem za PV aplikacije. Ćelije su ključni korak u ostvarivanju fotoelektrične pretvorbe, a silicijske pločice su osnovne sirovine ćelija i izravno nizvodno od polisilicija, pa je to važan dio predviđanja potražnje za polisilicijem. Ponderirani broj komada po kilogramu silicijskih šipki i ingota može se izračunati iz broja komada po kilogramu i tržišnog udjela silicijskih šipki i ingota. Zatim se, prema snazi i tržišnom udjelu silicijskih pločica različitih veličina, može dobiti ponderirana snaga silicijevih pločica, a zatim se može procijeniti potreban broj silicijskih pločica prema novoinstaliranom fotonaponskom kapacitetu. Zatim se težina potrebnih silicijskih šipki i ingota može dobiti prema kvantitativnom odnosu između broja silicijskih pločica i ponderiranog broja silicijskih šipki i silicijskih ingota po kilogramu. Nadalje u kombinaciji s ponderiranom potrošnjom silicija silicijskih šipki/silicijskih ingota, konačno se može dobiti potražnja za polisilicijem za novoinstalirane fotonaponske kapacitete. Prema rezultatima predviđanja, globalna potražnja za polisilicijem za nove fotonaponske instalacije u proteklih pet godina nastavit će rasti, dosegnuvši vrhunac 2027. godine, a potom će blago padati u sljedeće tri godine. Procjenjuje se da će pod optimističnim i konzervativnim uvjetima 2025. globalna godišnja potražnja za polisilicijem za fotonaponske instalacije iznositi 1.108.900 tona odnosno 907.800 tona, a globalna potražnja za polisilicijem za fotonaponske primjene 2030. iznosit će 1.042.100 tona pod optimističnim i konzervativnim uvjetima . , 896.900 tona. Prema kineskimudio globalnog fotonaponskog instaliranog kapaciteta,Kineska potražnja za polisilicijem za fotonaponsku upotrebu 2025očekuje se da će biti 369.600 tona odnosno 302.600 tona pod optimističnim i konzervativnim uvjetima, odnosno 739.300 tona i 605.200 tona u inozemstvu.
2, Krajnja potražnja poluvodiča: Razmjer je mnogo manji od potražnje u fotonaponskom području i može se očekivati budući rast
Osim za izradu fotonaponskih ćelija, polisilicij se također može koristiti kao sirovina za izradu čipova i koristi se u području poluvodiča, koje se može dalje podijeliti na proizvodnju automobila, industrijsku elektroniku, elektroničke komunikacije, kućanske aparate i druga područja. Proces od polisilicija do čipa uglavnom je podijeljen u tri koraka. Najprije se polisilicij izvlači u monokristalne silikonske poluge, a zatim se reže na tanke silikonske pločice. Silikonske pločice proizvode se nizom operacija brušenja, skošenja i poliranja. , koji je osnovna sirovina tvornice poluvodiča. Naposljetku, silikonska pločica se reže i laserski gravira u različite strukture strujnih krugova kako bi se napravili čipovi s određenim karakteristikama. Uobičajene silicijske pločice uglavnom uključuju polirane pločice, epitaksijalne pločice i SOI pločice. Polirana pločica je materijal za proizvodnju čipova s visokom ravnošću dobivenom poliranjem silicijske pločice radi uklanjanja oštećenog sloja na površini, koji se može izravno koristiti za izradu čipova, epitaksijalnih pločica i SOI silicijskih pločica. Epitaksijalne pločice se dobivaju epitaksijalnim rastom poliranih pločica, dok se SOI silicijske pločice izrađuju spajanjem ili ionskom implantacijom na polirane podloge pločica, a proces pripreme je relativno težak.
Kroz potražnju za polisilicijem na strani poluvodiča u 2021., u kombinaciji s prognozom agencije o stopi rasta industrije poluvodiča u sljedećih nekoliko godina, može se grubo procijeniti potražnja za polisilicijem u području poluvodiča od 2022. do 2025. Godine 2021. globalna proizvodnja polisilicija elektronske kvalitete činit će oko 6% ukupne proizvodnje polisilicija, a polisilicij solarne kvalitete i granulirani silicij činit će oko 94%. Većina elektroničkog polisilicija koristi se u polju poluvodiča, a ostali polisilicij uglavnom se koristi u fotonaponskoj industriji. . Stoga se može pretpostaviti da je količina polisilicija korištena u industriji poluvodiča u 2021. godini oko 37.000 tona. Osim toga, prema budućoj stopi rasta industrije poluvodiča koju predviđa FortuneBusiness Insights, potražnja za polisilicijem za upotrebu u poluvodičima povećavat će se po godišnjoj stopi od 8,6% od 2022. do 2025. Procjenjuje se da će 2025. potražnja za polisilicija u području poluvodiča bit će oko 51.500 tona. (Izvor izvješća: Future Think Tank)
3, Uvoz i izvoz polisilicija: uvoz daleko premašuje izvoz, a Njemačka i Malezija čine veći udio
Godine 2021. oko 18,63% kineske potražnje za polisilicijem dolazit će iz uvoza, a opseg uvoza daleko premašuje opseg izvoza. Od 2017. do 2021. uzorkom uvoza i izvoza polisilicija dominira uvoz, što može biti posljedica snažne nizvodne potražnje za fotonaponskom industrijom koja se brzo razvila posljednjih godina, a njena potražnja za polisilicijem čini više od 94% ukupna potražnja; Osim toga, tvrtka još nije ovladala proizvodnom tehnologijom elektroničkog polisilicija visoke čistoće, tako da se određeni polisilicij potreban industriji integriranih sklopova još uvijek mora oslanjati na uvoz. Prema podacima Silicon Industry Brancha, obujam uvoza nastavio je padati u 2019. i 2020. Temeljni razlog za pad uvoza polisilicija u 2019. bilo je značajno povećanje proizvodnog kapaciteta, koji je porastao s 388.000 tona u 2018. na 452.000 tona u 2019. U isto vrijeme, OCI, REC, HANWHA Neke prekomorske tvrtke, poput nekih inozemnih kompanija, povukle su se iz industrije polisilicija zbog gubitaka, tako da je ovisnost o uvozu polisilicija mnogo manja; iako proizvodni kapacitet nije povećan u 2020. godini, utjecaj epidemije doveo je do kašnjenja u izgradnji fotonaponskih projekata, a broj narudžbi polisilicija se smanjio u istom razdoblju. Godine 2021. kinesko fotonaponsko tržište će se brzo razvijati, a očita potrošnja polisilicija dosegnut će 613 000 tona, što će dovesti do oporavka količine uvoza. U proteklih pet godina kineski neto obujam uvoza polisilicija bio je između 90 000 i 140 000 tona, od čega oko 103 800 tona u 2021. Očekuje se da će kineski neto obujam uvoza polisilicija ostati oko 100 000 tona godišnje od 2022. do 2025.
Kineski polisilicij uvozi uglavnom iz Njemačke, Malezije, Japana i Tajvana, Kine, a ukupni uvoz iz ove četiri zemlje iznosit će 90,51% u 2021. Oko 45% kineskog uvoza polisilicija dolazi iz Njemačke, 26% iz Malezije, 13,5% iz Japana i 6% iz Tajvana. Njemačka posjeduje svjetskog giganta polisilicija WACKER, koji je najveći izvor prekomorskog polisilicija, koji čini 12,7% ukupnog globalnog proizvodnog kapaciteta u 2021.; Malezija ima veliki broj proizvodnih linija polisilikona iz južnokorejske OCI tvrtke, koja potječe iz originalne proizvodne linije u Maleziji TOKUYAMA, japanske tvrtke koju je kupio OCI. Postoje tvornice i neke tvornice koje je OCI preselio iz Južne Koreje u Maleziju. Razlog preseljenja je taj što Malezija daje besplatan tvornički prostor, a cijena električne energije je za trećinu niža nego u Južnoj Koreji; Japan i Tajvan, Kina imaju TOKUYAMA, GET i druge tvrtke, koje zauzimaju veliki udio u proizvodnji polisilicija. mjesto. U 2021. proizvodnja polisilicija bit će 492.000 tona, pri čemu će novoinstalirani fotonaponski kapacitet i potražnja za proizvodnjom čipova biti 206.400 tona odnosno 1.500 tona, a preostalih 284.100 tona uglavnom će se koristiti za daljnju obradu i izvoziti u inozemstvo. U nizvodnim vezama polisilicija uglavnom se izvoze silicijske pločice, ćelije i moduli, među kojima se posebno ističe izvoz modula. Godine 2021. proizvedeno je 4,64 milijarde silicijskih pločica i 3,2 milijarde fotonaponskih ćelijaizvezenoiz Kine, s ukupnim izvozom od 22,6 GW odnosno 10,3 GW, a izvoz fotonaponskih modula iznosi 98,5 GW, s vrlo malim uvozom. Što se tiče strukture vrijednosti izvoza, izvoz modula u 2021. dosegnut će 24,61 milijardu američkih dolara, što čini 86%, a slijede ga silikonske pločice i baterije. Godine 2021. globalna proizvodnja silicijskih pločica, fotonaponskih ćelija i fotonaponskih modula dosegnut će 97,3%, 85,1%, odnosno 82,3%. Očekuje se da će se globalna fotonaponska industrija nastaviti koncentrirati u Kini u sljedeće tri godine, a proizvodnja i obujam izvoza svake veze bit će znatan. Stoga se procjenjuje da će se od 2022. do 2025. količina polisilicija koja se koristi za preradu i proizvodnju daljnjih proizvoda i izvozi u inozemstvo postupno povećavati. Procjenjuje se oduzimanjem prekomorske proizvodnje od inozemne potražnje za polisilicijem. Procjenjuje se da će 2025. godine polisilicij proizveden preradom u daljnje proizvode izvoziti 583 000 tona iz Kine u strane zemlje
4, Sažetak i Outlook
Globalna potražnja za polisilicijem uglavnom je koncentrirana u fotonaponskom području, a potražnja u području poluvodiča nije reda veličine. Potražnja za polisilicijem potaknuta je fotonaponskim instalacijama i postupno se prenosi na polisilicij kroz vezu fotonaponski modul-ćelija-vafer, generirajući potražnju za njim. U budućnosti, s povećanjem globalnih fotonaponskih instaliranih kapaciteta, potražnja za polisilicijem općenito je optimistična. Optimistično gledano, novi porast PV instalacija u Kini i inozemstvu koji uzrokuju potražnju za polisilicijem u 2025. iznosit će 36,96 GW odnosno 73,93 GW, a potražnja će pod konzervativnim uvjetima također dosegnuti 30,24 GW odnosno 60,49 GW. U 2021. globalna ponuda i potražnja polisilicija bit će ograničene, što će rezultirati visokim svjetskim cijenama polisilicija. Ova situacija bi se mogla nastaviti do 2022. i postupno prijeći u fazu labave ponude nakon 2023. U drugoj polovici 2020. utjecaj epidemije počeo je slabiti, a nizvodno širenje proizvodnje potaknulo je potražnju za polisilicijem, a neke su vodeće tvrtke planirale proširiti proizvodnju. Međutim, ciklus širenja od više od jedne i pol godine rezultirao je oslobađanjem proizvodnih kapaciteta krajem 2021. i 2022., što je rezultiralo povećanjem od 4,24% u 2021. Postoji jaz u opskrbi od 10 000 tona, pa su cijene porasle oštro. Predviđa se da će 2022. godine, pod optimističnim i konzervativnim uvjetima fotonaponskih instaliranih kapaciteta, razlika u ponudi i potražnji iznositi -156 500 tona odnosno 2 400 tona, a ukupna ponuda će i dalje biti u stanju relativno niske ponude. U 2023. i nakon toga, novi projekti koji su počeli s izgradnjom krajem 2021. i početkom 2022. pokrenut će proizvodnju i postići povećanje proizvodnog kapaciteta. Ponuda i potražnja postupno će olabaviti, a cijene bi mogle biti pod pritiskom. U nastavku treba obratiti pozornost na utjecaj rusko-ukrajinskog rata na globalni energetski obrazac, koji može promijeniti globalni plan za novoinstalirane fotonaponske kapacitete, što će utjecati na potražnju za polisilicijem.
(Ovaj je članak samo za reference kupaca UrbanMinesa i ne predstavlja nikakav investicijski savjet）