L'analisi della situazione attuale della domanda di marketing dell'industria del polisilicio in Cina

1, Domanda finale fotovoltaica: la domanda di capacità installata fotovoltaica è forte e la domanda di polisilicio è invertita in base alla previsione di capacità installata

1.1. Consumo di polisilicio: il globaleil volume dei consumi è in costante aumento, soprattutto per la produzione di energia fotovoltaica

Gli ultimi dieci anni, il globalepolisilicioil consumo ha continuato ad aumentare e la quota della Cina ha continuato ad espandersi, guidata dall'industria fotovoltaica. Dal 2012 al 2021, il consumo globale di polisilicio ha mostrato generalmente una tendenza al rialzo, passando da 237.000 tonnellate a circa 653.000 tonnellate. Nel 2018 è stata introdotta la nuova politica fotovoltaica 531 in Cina, che ha ridotto nettamente il tasso di sovvenzione per la produzione di energia fotovoltaica. La nuova capacità fotovoltaica installata è diminuita del 18% su base annua e la domanda di polisilicio ne ha risentito. Dal 2019, lo Stato ha introdotto una serie di politiche per promuovere la parità di rete del fotovoltaico. Con il rapido sviluppo del settore fotovoltaico, anche la domanda di polisilicio è entrata in un periodo di rapida crescita. Durante questo periodo, la percentuale del consumo cinese di polisilicio sul consumo globale totale ha continuato ad aumentare, dal 61,5% nel 2012 al 93,9% nel 2021, principalmente a causa del rapido sviluppo dell'industria fotovoltaica cinese. Dal punto di vista del modello di consumo globale di diversi tipi di polisilicio nel 2021, i materiali di silicio utilizzati per le celle fotovoltaiche rappresenteranno almeno il 94%, di cui il polisilicio di grado solare e il silicio granulare rappresenteranno rispettivamente il 91% e il 3%, mentre il polisilicio di grado elettronico che può essere utilizzato per i chip rappresenta il 94%. Il rapporto è del 6%, il che dimostra che l’attuale domanda di polisilicio è dominata dal fotovoltaico. Si prevede che con il rafforzamento della politica del doppio carbonio, la domanda di capacità installata fotovoltaica diventerà più forte e il consumo e la percentuale di polisilicio di grado solare continueranno ad aumentare.

1.2. Wafer di silicio: il wafer di silicio monocristallino occupa il mainstream e la tecnologia Czochralski continua si sviluppa rapidamente

Il collegamento diretto a valle del polisilicio sono i wafer di silicio e la Cina attualmente domina il mercato globale dei wafer di silicio. Dal 2012 al 2021, la capacità produttiva e la produzione globale e cinese di wafer di silicio hanno continuato ad aumentare e l’industria fotovoltaica ha continuato a prosperare. I wafer di silicio fungono da ponte che collega i materiali di silicio e le batterie e non vi è alcun onere sulla capacità di produzione, quindi continua ad attrarre un gran numero di aziende che vogliono entrare nel settore. Nel 2021, i produttori cinesi di wafer di silicio si sono notevolmente espansiproduzionecapacità produttiva fino a 213,5 GW, che ha portato la produzione globale di wafer di silicio ad aumentare fino a 215,4 GW. Secondo la capacità produttiva esistente e recentemente aumentata in Cina, si prevede che nei prossimi anni il tasso di crescita annuale si manterrà del 15-25% e la produzione cinese di wafer manterrà ancora una posizione dominante assoluta nel mondo.

Il silicio policristallino può essere trasformato in lingotti di silicio policristallino o barre di silicio monocristallino. Il processo di produzione dei lingotti di silicio policristallino comprende principalmente il metodo di fusione e il metodo di fusione diretta. Attualmente, il secondo tipo è il metodo principale e il tasso di perdita è sostanzialmente mantenuto a circa il 5%. Il metodo di colata consiste principalmente nel fondere prima il materiale di silicio nel crogiolo, quindi colarlo in un altro crogiolo preriscaldato per il raffreddamento. Controllando la velocità di raffreddamento, il lingotto di silicio policristallino viene colato mediante la tecnologia di solidificazione direzionale. Il processo di fusione a caldo del metodo di fusione diretta è lo stesso del metodo di colata, in cui il polisilicio viene prima fuso direttamente nel crogiolo, ma la fase di raffreddamento è diversa dal metodo di colata. Sebbene i due metodi siano di natura molto simile, il metodo di fusione diretta necessita di un solo crogiolo e il prodotto in polisilicio prodotto è di buona qualità, il che favorisce la crescita di lingotti di silicio policristallino con un migliore orientamento e il processo di crescita è facile da automatizzare, che può rendere la posizione interna del cristallo Riduzione dell'errore. Allo stato attuale, le aziende leader nel settore dei materiali per l'energia solare utilizzano generalmente il metodo di fusione diretta per produrre lingotti di silicio policristallino e il contenuto di carbonio e ossigeno è relativamente basso, controllato al di sotto di 10 ppm e 16 ppm. In futuro, la produzione di lingotti di silicio policristallino sarà ancora dominata dal metodo di fusione diretta e il tasso di perdita rimarrà intorno al 5% entro cinque anni.

La produzione di barre di silicio monocristallino si basa principalmente sul metodo Czochralski, integrato dal metodo di fusione a zona di sospensione verticale, e i prodotti realizzati dai due hanno usi diversi. Il metodo Czochralski utilizza la resistenza della grafite per riscaldare il silicio policristallino in un crogiolo di quarzo ad elevata purezza in un sistema termico a tubo dritto per fonderlo, quindi inserire il cristallo seme nella superficie della fusione per la fusione e ruotare il cristallo seme invertendo il crogiolo. , il cristallo seme viene lentamente sollevato verso l'alto e il silicio monocristallino viene ottenuto attraverso i processi di semina, amplificazione, rotazione della spalla, crescita di diametro uguale e finitura. Il metodo di fusione a zona flottante verticale si riferisce al fissaggio del materiale policristallino colonnare di elevata purezza nella camera del forno, spostando lentamente la bobina di metallo lungo la direzione della lunghezza del policristallino e passando attraverso il policristallino colonnare e facendo passare una corrente a radiofrequenza ad alta potenza nel metallo Bobina per realizzare Parte dell'interno della bobina del pilastro policristallino si scioglie e, dopo che la bobina viene spostata, la massa fusa si ricristallizza per formare un singolo cristallo. A causa dei diversi processi di produzione, esistono differenze nelle attrezzature di produzione, nei costi di produzione e nella qualità del prodotto. Attualmente, i prodotti ottenuti con il metodo di fusione a zone hanno un'elevata purezza e possono essere utilizzati per la fabbricazione di dispositivi a semiconduttore, mentre il metodo Czochralski può soddisfare le condizioni per produrre silicio monocristallino per celle fotovoltaiche e ha un costo inferiore, quindi è il metodo tradizionale. Nel 2021, la quota di mercato del metodo straight pull è di circa l’85% e si prevede che aumenterà leggermente nei prossimi anni. Si prevede che le quote di mercato nel 2025 e nel 2030 saranno rispettivamente dell’87% e del 90%. In termini di silicio monocristallino a fusione distrettuale, la concentrazione industriale di silicio monocristallino a fusione distrettuale è relativamente alta nel mondo. acquisizione), TOPSIL (Danimarca) . In futuro, la scala di produzione del silicio monocristallino fuso non aumenterà in modo significativo. Il motivo è che le tecnologie cinesi sono relativamente arretrate rispetto a Giappone e Germania, in particolare per quanto riguarda la capacità delle apparecchiature di riscaldamento ad alta frequenza e le condizioni del processo di cristallizzazione. La tecnologia del monocristallo di silicio fuso in un'area di grande diametro richiede che le imprese cinesi continuino a esplorare da sole.

Il metodo Czochralski può essere suddiviso in tecnologia di estrazione continua dei cristalli (CCZ) e tecnologia di estrazione ripetuta dei cristalli (RCZ). Attualmente, il metodo tradizionale nel settore è RCZ, che si trova nella fase di transizione da RCZ a CCZ. Le fasi di estrazione e alimentazione del cristallo singolo di RZC sono indipendenti l'una dall'altra. Prima di ogni estrazione, il lingotto monocristallino deve essere raffreddato e rimosso nella camera di iniezione, mentre CCZ può realizzare l'alimentazione e la fusione durante l'estrazione. RCZ è relativamente matura e c'è poco spazio per miglioramenti tecnologici in futuro; mentre CCZ presenta i vantaggi della riduzione dei costi e del miglioramento dell'efficienza ed è in una fase di rapido sviluppo. In termini di costi, rispetto a RCZ, che impiega circa 8 ore prima che una singola barra venga trafilata, CCZ può migliorare notevolmente l’efficienza produttiva, ridurre il costo del crogiolo e il consumo di energia eliminando questo passaggio. La produzione totale di un singolo forno è superiore di oltre il 20% rispetto a quella di RCZ. Il costo di produzione è inferiore di oltre il 10% rispetto a RCZ. In termini di efficienza, CCZ può completare la trafilatura di 8-10 barre di silicio monocristallino entro il ciclo di vita del crogiolo (250 ore), mentre RCZ può completarne solo circa 4 e l'efficienza produttiva può essere aumentata del 100-150% . In termini di qualità, CCZ ha una resistività più uniforme, un contenuto di ossigeno inferiore e un accumulo più lento di impurità metalliche, quindi è più adatto per la preparazione di wafer di silicio monocristallino di tipo n, anch'essi in un periodo di rapido sviluppo. Allo stato attuale, alcune aziende cinesi hanno annunciato di disporre della tecnologia CCZ e il percorso dei wafer di silicio monocristallino di tipo granulare di silicio CCZ di tipo n è stato sostanzialmente chiaro e ha persino iniziato a utilizzare materiali di silicio granulare al 100%. . In futuro, CCZ sostituirà sostanzialmente RCZ, ma ciò richiederà un certo processo.

Il processo di produzione dei wafer di silicio monocristallino è suddiviso in quattro fasi: estrazione, affettatura, affettatura, pulizia e smistamento. L'emergere del metodo di taglio del filo diamantato ha notevolmente ridotto il tasso di perdita di taglio. Il processo di estrazione dei cristalli è stato descritto sopra. Il processo di tranciatura comprende operazioni di troncamento, squadratura e smussatura. L'affettatura consiste nell'utilizzare un'affettatrice per tagliare il silicio colonnare in wafer di silicio. La pulizia e lo smistamento sono le fasi finali della produzione dei wafer di silicio. Il metodo di taglio del filo diamantato presenta evidenti vantaggi rispetto al tradizionale metodo di taglio del filo di malta, che si riflette principalmente nel breve consumo di tempo e nella bassa perdita. La velocità del filo diamantato è cinque volte quella del taglio tradizionale. Ad esempio, per il taglio di un singolo wafer, il taglio tradizionale con filo di malta richiede circa 10 ore e il taglio con filo diamantato richiede solo circa 2 ore. Anche la perdita del taglio del filo diamantato è relativamente piccola e lo strato danneggiato causato dal taglio del filo diamantato è inferiore a quello del taglio del filo di malta, il che favorisce il taglio di wafer di silicio più sottili. Negli ultimi anni, al fine di ridurre le perdite di taglio e i costi di produzione, le aziende si sono rivolte ai metodi di taglio del filo diamantato e il diametro delle sbarre del filo diamantato sta diventando sempre più basso. Nel 2021, il diametro della barra collettrice di filo diamantato sarà di 43-56 μm e il diametro della barra collettrice di filo diamantato utilizzata per i wafer di silicio monocristallino diminuirà notevolmente e continuerà a diminuire. Si stima che nel 2025 e nel 2030 i diametri delle sbarre di filo diamantato utilizzate per tagliare i wafer di silicio monocristallino saranno rispettivamente di 36 μm e 33 μm, mentre i diametri delle sbarre di filo diamantato utilizzate per tagliare i wafer di silicio policristallino saranno di 51 μm. e 51 μm, rispettivamente. Questo perché ci sono molti difetti e impurità nei wafer di silicio policristallino e i fili sottili sono soggetti a rotture. Pertanto, il diametro della barra collettrice del filo diamantato utilizzata per il taglio dei wafer di silicio policristallino è maggiore di quello dei wafer di silicio monocristallino e, poiché la quota di mercato dei wafer di silicio policristallino diminuisce gradualmente, viene utilizzata per il silicio policristallino. La riduzione del diametro del diamante le sbarre di filo tagliate a fette hanno rallentato.

Attualmente, i wafer di silicio sono principalmente divisi in due tipi: wafer di silicio policristallino e wafer di silicio monocristallino. I wafer di silicio monocristallino presentano i vantaggi di una lunga durata e di un'elevata efficienza di conversione fotoelettrica. I wafer di silicio policristallino sono composti da grani di cristallo con diversi orientamenti del piano cristallino, mentre i wafer di silicio monocristallino sono realizzati in silicio policristallino come materia prima e hanno lo stesso orientamento del piano cristallino. In apparenza, i wafer di silicio policristallino e i wafer di silicio monocristallino sono blu-neri e nero-marroni. Poiché i due sono tagliati rispettivamente da lingotti di silicio policristallino e barre di silicio monocristallino, le forme sono quadrate e quasi quadrate. La durata dei wafer di silicio policristallino e dei wafer di silicio monocristallino è di circa 20 anni. Se il metodo di imballaggio e l'ambiente di utilizzo sono adatti, la durata può raggiungere più di 25 anni. In generale, la durata dei wafer di silicio monocristallino è leggermente più lunga di quella dei wafer di silicio policristallino. Inoltre, i wafer di silicio monocristallino sono anche leggermente migliori in termini di efficienza di conversione fotoelettrica e la loro densità di dislocazione e impurità metalliche sono molto più piccole di quelle dei wafer di silicio policristallino. L'effetto combinato di vari fattori rende la durata dei portatori minoritari dei singoli cristalli decine di volte superiore a quella dei wafer di silicio policristallino. Mostrando così il vantaggio dell'efficienza di conversione. Nel 2021, la massima efficienza di conversione dei wafer di silicio policristallino sarà pari a circa il 21%, mentre quella dei wafer di silicio monocristallino raggiungerà il 24,2%.

Oltre alla lunga durata e all'elevata efficienza di conversione, i wafer di silicio monocristallino presentano anche il vantaggio dell'assottigliamento, che favorisce la riduzione del consumo di silicio e dei costi dei wafer di silicio, ma prestare attenzione all'aumento del tasso di frammentazione. L'assottigliamento dei wafer di silicio aiuta a ridurre i costi di produzione e l'attuale processo di affettamento può soddisfare pienamente le esigenze di assottigliamento, ma lo spessore dei wafer di silicio deve soddisfare anche le esigenze della produzione di celle e componenti a valle. In generale, lo spessore dei wafer di silicio è diminuito negli ultimi anni e lo spessore dei wafer di silicio policristallino è significativamente maggiore di quello dei wafer di silicio monocristallino. I wafer di silicio monocristallino sono ulteriormente suddivisi in wafer di silicio di tipo n e wafer di silicio di tipo p, mentre i wafer di silicio di tipo n includono principalmente l'utilizzo della batteria TOPCon e l'utilizzo della batteria HJT. Nel 2021, lo spessore medio dei wafer di silicio policristallino sarà di 178μm e la mancanza di domanda in futuro li spingerà a continuare a assottigliarsi. Pertanto, si prevede che lo spessore diminuirà leggermente dal 2022 al 2024, e rimarrà a circa 170μm dopo il 2025; lo spessore medio dei wafer di silicio monocristallino di tipo p è di circa 170 μm e si prevede che scenderà a 155 μm e 140 μm nel 2025 e nel 2030. Tra i wafer di silicio monocristallino di tipo n, lo spessore dei wafer di silicio utilizzati per le celle HJT è di circa 150μm e lo spessore medio dei wafer di silicio di tipo n utilizzati per le celle TOPCon è 165μm. 135μm.

Inoltre, la produzione di wafer di silicio policristallino consuma più silicio rispetto ai wafer di silicio monocristallino, ma le fasi di produzione sono relativamente semplici, il che comporta vantaggi in termini di costi per i wafer di silicio policristallino. Il silicio policristallino, come materia prima comune per wafer di silicio policristallino e wafer di silicio monocristallino, ha un consumo diverso nella produzione dei due, dovuto alle differenze nella purezza e nelle fasi di produzione dei due. Nel 2021, il consumo di silicio del lingotto policristallino è di 1,10 kg/kg. Si prevede che i limitati investimenti in ricerca e sviluppo porteranno a piccoli cambiamenti in futuro. Il consumo di silicio del tirante è di 1.066 kg/kg e c'è un certo margine di ottimizzazione. Si prevede che saranno 1,05 kg/kg e 1,043 kg/kg rispettivamente nel 2025 e nel 2030. Nel processo di estrazione del cristallo singolo, la riduzione del consumo di silicio dell'asta di trazione può essere ottenuta riducendo la perdita di pulizia e frantumazione, controllando rigorosamente l'ambiente di produzione, riducendo la proporzione di primer, migliorando il controllo di precisione e ottimizzando la classificazione e tecnologia di lavorazione di materiali di silicio degradato. Sebbene il consumo di silicio dei wafer di silicio policristallino sia elevato, il costo di produzione dei wafer di silicio policristallino è relativamente elevato perché i lingotti di silicio policristallino sono prodotti mediante fusione a caldo di lingotti, mentre i lingotti di silicio monocristallino sono solitamente prodotti mediante crescita lenta nei forni monocristallini Czochralski, che consuma una potenza relativamente elevata. Basso. Nel 2021, il costo medio di produzione dei wafer di silicio monocristallino sarà di circa 0,673 yuan/W, mentre quello dei wafer di silicio policristallino sarà di 0,66 yuan/W.

Man mano che lo spessore del wafer di silicio diminuisce e il diametro della barra collettrice del filo diamantato diminuisce, la produzione di barre/lingotti di silicio di uguale diametro per chilogrammo aumenterà e il numero di barre di silicio monocristallino dello stesso peso sarà superiore a quello di lingotti di silicio policristallino. In termini di potenza, la potenza utilizzata da ciascun wafer di silicio varia a seconda del tipo e delle dimensioni. Nel 2021, la produzione di barre quadrate monocristalline di tipo p da 166 mm è di circa 64 pezzi per chilogrammo e la produzione di lingotti quadrati policristallini è di circa 59 pezzi. Tra i wafer di silicio monocristallino di tipo p, la produzione di barre quadrate monocristalline di dimensione 158,75 mm è di circa 70 pezzi per chilogrammo, la produzione di barre quadrate monocristalline di tipo p di dimensione 182 mm è di circa 53 pezzi per chilogrammo e la produzione di p -Le aste di cristallo singolo da 210 mm per chilogrammo sono circa 53 pezzi. La produzione della barra quadra è di circa 40 pezzi. Dal 2022 al 2030, il continuo assottigliamento dei wafer di silicio porterà senza dubbio ad un aumento del numero di barre/lingotti di silicio dello stesso volume. Il diametro più piccolo della barra collettrice del filo diamantato e la dimensione media delle particelle contribuiranno inoltre a ridurre le perdite di taglio, aumentando così il numero di wafer prodotti. quantità. Si stima che nel 2025 e nel 2030, la produzione di barre quadrate monocristalline di tipo p da 166 mm sia di circa 71 e 78 pezzi per chilogrammo, e la produzione di lingotti quadrati policristallini sia di circa 62 e 62 pezzi, a causa del basso mercato quota di wafer di silicio policristallino È difficile provocare progressi tecnologici significativi. Esistono differenze nella potenza dei diversi tipi e dimensioni dei wafer di silicio. Secondo i dati dell'annuncio, la potenza media dei wafer di silicio da 158,75 mm è di circa 5,8 W/pezzo, la potenza media dei wafer di silicio da 166 mm è di circa 6,25 W/pezzo e la potenza media dei wafer di silicio da 182 mm è di circa 6,25 W/pezzo. . La potenza media del wafer di silicio da 210 mm è di circa 10 W/pezzo.

Negli ultimi anni, i wafer di silicio si sono gradualmente sviluppati nella direzione delle grandi dimensioni, e le grandi dimensioni favoriscono l'aumento della potenza di un singolo chip, diluendo così il costo delle celle non in silicio. Tuttavia, l'adeguamento delle dimensioni dei wafer di silicio deve anche considerare i problemi di standardizzazione e di adattamento a monte e a valle, in particolare i problemi di carico e di corrente elevata. Al momento, ci sono due fazioni sul mercato per quanto riguarda la futura direzione di sviluppo delle dimensioni dei wafer di silicio, vale a dire la dimensione di 182 mm e la dimensione di 210 mm. La proposta di 182mm nasce principalmente dalla prospettiva dell'integrazione verticale dell'industria, basata sulla considerazione dell'installazione e del trasporto delle celle fotovoltaiche, della potenza e dell'efficienza dei moduli e della sinergia tra upstream e downstream; mentre 210 mm è principalmente dal punto di vista dei costi di produzione e dei costi di sistema. La produzione di wafer di silicio da 210 mm è aumentata di oltre il 15% nel processo di trafilatura delle barre a forno singolo, il costo di produzione della batteria a valle è stato ridotto di circa 0,02 yuan/W e il costo totale di costruzione della centrale elettrica è stato ridotto di circa 0,1 yuan/W. W. Nei prossimi anni si prevede la progressiva eliminazione dei wafer di silicio di dimensione inferiore a 166mm; i problemi di abbinamento a monte e a valle dei wafer di silicio da 210 mm verranno gradualmente risolti in modo efficace e i costi diventeranno un fattore più importante che influirà sugli investimenti e sulla produzione delle imprese. Pertanto, la quota di mercato dei wafer di silicio da 210 mm aumenterà. Aumento costante; Il wafer di silicio da 182 mm diventerà la dimensione principale sul mercato in virtù dei suoi vantaggi nella produzione verticalmente integrata, ma con lo sviluppo rivoluzionario della tecnologia applicativa del wafer di silicio da 210 mm, il wafer da 182 mm cederà il posto. Inoltre, è difficile che wafer di silicio di grandi dimensioni vengano ampiamente utilizzati sul mercato nei prossimi anni, perché il costo della manodopera e il rischio di installazione di wafer di silicio di grandi dimensioni aumenteranno notevolmente, il che è difficile da compensare con la risparmio nei costi di produzione e nei costi di sistema. . Nel 2021, le dimensioni dei wafer di silicio sul mercato includono 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm, ecc. Tra questi, le dimensioni di 158,75 mm e 166 mm rappresentavano il 50% del totale e le dimensioni di 156,75 mm diminuito al 5%, che verrà progressivamente sostituito in futuro; 166 mm è la soluzione di dimensione più grande che può essere aggiornata per la linea di produzione di batterie esistente, che sarà la dimensione più grande degli ultimi due anni. In termini di dimensione della transizione, si prevede che la quota di mercato sarà inferiore al 2% nel 2030; la dimensione combinata di 182 mm e 210 mm rappresenterà il 45% nel 2021 e la quota di mercato aumenterà rapidamente in futuro. Si prevede che la quota di mercato totale nel 2030 supererà il 98%.

Negli ultimi anni, la quota di mercato del silicio monocristallino ha continuato ad aumentare e ha occupato la posizione principale nel mercato. Dal 2012 al 2021, la percentuale di silicio monocristallino è passata da meno del 20% al 93,3%, un aumento significativo. Nel 2018, i wafer di silicio sul mercato sono principalmente wafer di silicio policristallino, che rappresentano oltre il 50%. Il motivo principale è che i vantaggi tecnici dei wafer di silicio monocristallino non possono coprire gli svantaggi in termini di costi. Dal 2019, poiché l'efficienza di conversione fotoelettrica dei wafer di silicio monocristallino ha superato significativamente quella dei wafer di silicio policristallino e il costo di produzione dei wafer di silicio monocristallino ha continuato a diminuire con il progresso tecnologico, la quota di mercato dei wafer di silicio monocristallino ha continuato ad aumentare, diventando il mainstream nel mercato. prodotto. Si prevede che la percentuale di wafer di silicio monocristallino raggiungerà circa il 96% nel 2025 e la quota di mercato dei wafer di silicio monocristallino raggiungerà il 97,7% nel 2030. (Fonte del rapporto: Future Think Tank)

1.3. Batterie: le batterie PERC dominano il mercato e lo sviluppo di batterie di tipo n aumenta la qualità dei prodotti

L'anello intermedio della catena dell'industria fotovoltaica comprende celle fotovoltaiche e moduli di celle fotovoltaiche. La trasformazione dei wafer di silicio in celle è il passo più importante nella realizzazione della conversione fotoelettrica. Sono necessari circa sette passaggi per elaborare una cella convenzionale da un wafer di silicio. Innanzitutto, immergi il wafer di silicio nell'acido fluoridrico per produrre una struttura scamosciata piramidale sulla sua superficie, riducendo così la riflettività della luce solare e aumentando l'assorbimento della luce; il secondo è che il fosforo viene diffuso sulla superficie di un lato del wafer di silicio per formare una giunzione PN e la sua qualità influisce direttamente sull'efficienza della cella; il terzo è rimuovere la giunzione PN formatasi sul lato del wafer di silicio durante la fase di diffusione per evitare cortocircuiti della cella; Uno strato di film di nitruro di silicio è rivestito sul lato dove si forma la giunzione PN per ridurre la riflessione della luce e allo stesso tempo aumentare l'efficienza; il quinto consiste nello stampare elettrodi metallici sulla parte anteriore e posteriore del wafer di silicio per raccogliere i portatori minoritari generati dal fotovoltaico; Il circuito stampato in fase di stampa viene sinterizzato e formato, ed è integrato con il wafer di silicio, cioè la cella; infine vengono classificate le celle con efficienze differenti.

Le celle di silicio cristallino sono solitamente realizzate con wafer di silicio come substrati e possono essere divise in celle di tipo p e celle di tipo n a seconda del tipo di wafer di silicio. Tra queste, le celle di tipo n hanno un’efficienza di conversione più elevata e negli ultimi anni stanno gradualmente sostituendo le celle di tipo p. I wafer di silicio di tipo P sono realizzati drogando il silicio con boro, mentre i wafer di silicio di tipo n sono realizzati con fosforo. Pertanto, la concentrazione dell'elemento boro nel wafer di silicio di tipo n è inferiore, inibendo così il legame dei complessi boro-ossigeno, migliorando la durata dei portatori minoritari del materiale di silicio e, allo stesso tempo, non vi è alcuna attenuazione fotoindotta nella batteria. Inoltre, i portatori minoritari di tipo n sono lacune, i portatori minoritari di tipo p sono elettroni e la sezione trasversale di intrappolamento della maggior parte degli atomi di impurità per le lacune è inferiore a quella degli elettroni. Pertanto, la durata del portatore minoritario della cella di tipo n è maggiore e il tasso di conversione fotoelettrica è maggiore. Secondo i dati di laboratorio, il limite superiore dell'efficienza di conversione delle celle di tipo p è del 24,5% e l'efficienza di conversione delle celle di tipo n arriva fino al 28,7%, quindi le celle di tipo n rappresentano la direzione di sviluppo della tecnologia futura. Nel 2021, le celle di tipo n (comprese principalmente celle a eterogiunzione e celle TOPCon) hanno costi relativamente elevati e la scala della produzione di massa è ancora piccola. La quota di mercato attuale è di circa il 3%, sostanzialmente la stessa del 2020.

Nel 2021, l’efficienza di conversione delle celle di tipo n sarà notevolmente migliorata e si prevede che nei prossimi cinque anni ci sarà più spazio per il progresso tecnologico. Nel 2021, la produzione su larga scala di celle monocristalline di tipo p utilizzerà la tecnologia PERC e l’efficienza media di conversione raggiungerà il 23,1%, con un aumento di 0,3 punti percentuali rispetto al 2020; l’efficienza di conversione delle celle in silicio nero policristallino con tecnologia PERC raggiungerà il 21,0%, rispetto al 2020. Incremento annuo di 0,2 punti percentuali; il miglioramento dell’efficienza delle celle convenzionali in silicio nero policristallino non è forte, l’efficienza di conversione nel 2021 sarà di circa il 19,5%, solo 0,1 punti percentuali in più, e lo spazio per il futuro miglioramento dell’efficienza è limitato; l'efficienza di conversione media delle celle PERC monocristalline in lingotti è del 22,4%, ovvero 0,7 punti percentuali inferiore a quella delle celle PERC monocristalline; l'efficienza di conversione media delle celle TOPCon di tipo n raggiunge il 24% e l'efficienza di conversione media delle celle a eterogiunzione raggiunge il 24,2%, entrambe sono state notevolmente migliorate rispetto al 2020, e l'efficienza di conversione media delle celle IBC raggiunge il 24,2%. Con lo sviluppo della tecnologia futura, anche le tecnologie delle batterie come TBC e HBC potrebbero continuare a fare progressi. In futuro, con la riduzione dei costi di produzione e il miglioramento della resa, le batterie di tipo n costituiranno una delle principali direzioni di sviluppo della tecnologia delle batterie.

Dal punto di vista del percorso tecnologico della batteria, l'aggiornamento iterativo della tecnologia della batteria è passato principalmente attraverso BSF, PERC, TOPCon basato sul miglioramento PERC e HJT, una nuova tecnologia che sovverte PERC; TOPCon può essere ulteriormente combinato con IBC per formare TBC, e HJT può anche essere combinato con IBC per diventare HBC. Le celle monocristalline di tipo P utilizzano principalmente la tecnologia PERC, le celle policristalline di tipo p includono celle in silicio nero policristallino e celle monocristalline in lingotti, quest'ultima si riferisce all'aggiunta di cristalli seme monocristallini sulla base del processo convenzionale di lingotti policristallini, solidificazione direzionale. Successivamente, un Si forma un lingotto di silicio quadrato e un wafer di silicio misto con cristallo singolo e policristallino viene realizzato attraverso una serie di processi di lavorazione. Poiché utilizza essenzialmente un percorso di preparazione policristallino, è incluso nella categoria delle celle policristalline di tipo p. Le celle di tipo n includono principalmente celle monocristalline TOPCon, celle monocristalline HJT e celle monocristalline IBC. Nel 2021, le nuove linee di produzione di massa saranno ancora dominate da linee di produzione di celle PERC e la quota di mercato delle celle PERC aumenterà ulteriormente fino al 91,2%. Poiché la domanda di prodotti per progetti outdoor e domestici si è concentrata su prodotti ad alta efficienza, la quota di mercato delle batterie BSF scenderà dall’8,8% al 5% nel 2021.

1.4. Moduli: il costo delle celle rappresenta la parte principale e la potenza dei moduli dipende dalle celle

Le fasi di produzione dei moduli fotovoltaici comprendono principalmente l'interconnessione e la laminazione delle celle, e le celle rappresentano una parte importante del costo totale del modulo. Poiché la corrente e la tensione di una singola cella sono molto piccole, le celle devono essere interconnesse tramite sbarre collettrici. Qui vengono collegati in serie per aumentare la tensione, quindi collegati in parallelo per ottenere corrente elevata, quindi il vetro fotovoltaico, EVA o POE, il foglio della batteria, EVA o POE, il foglio posteriore vengono sigillati e pressati a caldo in un determinato ordine , ed infine protetto da cornice in alluminio e bordo di tenuta in silicone. Dal punto di vista della composizione dei costi di produzione dei componenti, il costo dei materiali rappresenta il 75%, occupando la posizione principale, seguito dai costi di produzione, dai costi di prestazione e dal costo della manodopera. Il costo dei materiali è guidato dal costo delle celle. Secondo quanto annunciato da molte aziende, le celle rappresentano circa i 2/3 del costo totale dei moduli fotovoltaici.

I moduli fotovoltaici sono generalmente suddivisi in base al tipo, alle dimensioni e alla quantità di celle. Esistono differenze nella potenza dei diversi moduli, ma sono tutti in fase ascendente. La potenza è un indicatore chiave dei moduli fotovoltaici, che rappresenta la capacità del modulo di convertire l'energia solare in elettricità. Dalle statistiche di potenza dei diversi tipi di moduli fotovoltaici si può vedere che quando la dimensione e il numero di celle nel modulo sono le stesse, la potenza del modulo è monocristallo di tipo n > monocristallo di tipo p > policristallino; Maggiori sono le dimensioni e la quantità, maggiore sarà la potenza del modulo; per i moduli monocristallo TOPCon ed i moduli ad eterogiunzione della stessa specifica, la potenza di questi ultimi è maggiore di quella dei primi. Secondo le previsioni CPIA, nei prossimi anni la potenza dei moduli aumenterà di 5-10 W all'anno. Inoltre, l'imballaggio dei moduli comporterà una certa perdita di potenza, comprese principalmente perdite ottiche e perdite elettriche. Il primo è causato dalla trasmittanza e dal disadattamento ottico dei materiali di imballaggio come vetro fotovoltaico ed EVA, mentre il secondo si riferisce principalmente all'uso di celle solari in serie. La perdita di circuito causata dalla resistenza del nastro di saldatura e della sbarra collettrice stessa e la perdita di disadattamento di corrente causata dal collegamento in parallelo delle celle, la perdita di potenza totale dei due rappresenta circa l'8%.

1.5. Capacità installata fotovoltaica: le politiche dei vari paesi sono ovviamente guidate e c'è ampio spazio per nuova capacità installata in futuro

Il mondo ha sostanzialmente raggiunto un consenso sulle emissioni nette zero nell’ambito dell’obiettivo di protezione ambientale, e gli aspetti economici dei progetti fotovoltaici sovrapposti sono gradualmente emersi. I paesi stanno esplorando attivamente lo sviluppo della produzione di energia da fonti rinnovabili. Negli ultimi anni, i paesi di tutto il mondo si sono impegnati a ridurre le emissioni di carbonio. La maggior parte dei principali emettitori di gas serra hanno formulato corrispondenti obiettivi di energia rinnovabile e la capacità installata di energia rinnovabile è enorme. Sulla base dell’obiettivo di controllo della temperatura di 1,5 ℃, IRENA prevede che la capacità globale installata di energia rinnovabile raggiungerà 10,8 TW nel 2030. Inoltre, secondo i dati WOODMac, il livello di costo dell’elettricità (LCOE) della produzione di energia solare in Cina, India, negli Stati Uniti e in altri paesi è già inferiore all’energia fossile più economica e diminuirà ulteriormente in futuro. La promozione attiva delle politiche in vari paesi e dell’economia della produzione di energia fotovoltaica hanno portato ad un costante aumento della capacità installata cumulativa del fotovoltaico nel mondo e in Cina negli ultimi anni. Dal 2012 al 2021, la capacità installata cumulativa del fotovoltaico nel mondo aumenterà da 104,3 GW a 849,5 GW, e la capacità installata cumulativa del fotovoltaico in Cina aumenterà da 6,7 ​​GW a 307 GW, con un incremento di oltre 44 volte. Inoltre, la nuova capacità fotovoltaica installata in Cina rappresenta oltre il 20% della capacità installata totale a livello mondiale. Nel 2021, la nuova capacità fotovoltaica installata in Cina sarà di 53 GW, pari a circa il 40% della nuova capacità installata a livello mondiale. Ciò è dovuto principalmente alla distribuzione abbondante e uniforme delle risorse di energia luminosa in Cina, al ben sviluppato upstream e downstream e al forte sostegno delle politiche nazionali. Durante questo periodo, la Cina ha svolto un ruolo enorme nella produzione di energia fotovoltaica e la capacità installata cumulativa ha rappresentato meno del 6,5%. balzato al 36,14%.

Sulla base dell'analisi di cui sopra, il CPIA ha fornito le previsioni per il nuovo aumento delle installazioni fotovoltaiche dal 2022 al 2030 in tutto il mondo. Si stima che, in condizioni sia ottimistiche che prudenti, la nuova capacità globale installata nel 2030 sarà rispettivamente di 366 e 315 GW, e la nuova capacità installata della Cina sarà di 128,105 GW. Di seguito prevediamo la domanda di polisilicio in base alla portata della nuova capacità installata ogni anno.

1.6. Previsione della domanda di polisilicio per applicazioni fotovoltaiche

Dal 2022 al 2030, sulla base delle previsioni del CPIA per il nuovo aumento delle installazioni fotovoltaiche globali in scenari sia ottimistici che conservativi, è possibile prevedere la domanda di polisilicio per applicazioni fotovoltaiche. Le celle rappresentano un passaggio fondamentale per realizzare la conversione fotoelettrica e i wafer di silicio sono la materia prima di base delle celle e il flusso diretto a valle del polisilicio, quindi rappresentano una parte importante della previsione della domanda di polisilicio. Il numero ponderato di pezzi per chilogrammo di barre e lingotti di silicio può essere calcolato dal numero di pezzi per chilogrammo e dalla quota di mercato delle barre e dei lingotti di silicio. Quindi, in base alla potenza e alla quota di mercato dei wafer di silicio di diverse dimensioni, è possibile ottenere la potenza ponderata dei wafer di silicio e quindi stimare il numero richiesto di wafer di silicio in base alla capacità fotovoltaica appena installata. Successivamente, il peso delle barre e dei lingotti di silicio richiesti può essere ottenuto in base alla relazione quantitativa tra il numero di wafer di silicio e il numero ponderato di barre e lingotti di silicio per chilogrammo. Combinando ulteriormente il consumo ponderato di barre/lingotti di silicio, è possibile infine ottenere la domanda di polisilicio per la nuova capacità fotovoltaica installata. Secondo i risultati previsti, la domanda globale di polisilicio per nuovi impianti fotovoltaici negli ultimi cinque anni continuerà a crescere, raggiungendo il picco nel 2027, per poi diminuire leggermente nei prossimi tre anni. Si stima che, in condizioni ottimistiche e prudenti, nel 2025, la domanda annuale globale di polisilicio per impianti fotovoltaici sarà rispettivamente di 1.108.900 tonnellate e 907.800 tonnellate, mentre la domanda globale di polisilicio per applicazioni fotovoltaiche nel 2030 sarà di 1.042.100 tonnellate in condizioni ottimistiche e prudenti. . , 896.900 tonnellate. Secondo la Cinapercentuale della capacità fotovoltaica installata globale,La domanda cinese di polisilicio per uso fotovoltaico nel 2025si prevede che saranno rispettivamente di 369.600 ton e 302.600 ton in condizioni ottimistiche e prudenti, e rispettivamente di 739.300 ton e 605.200 ton all'estero.

2, Domanda finale di semiconduttori: la scala è molto più piccola della domanda nel campo fotovoltaico e si può prevedere una crescita futura

Oltre alla produzione di celle fotovoltaiche, il polisilicio può essere utilizzato anche come materia prima per la produzione di chip e viene utilizzato nel campo dei semiconduttori, che può essere suddiviso in produzione automobilistica, elettronica industriale, comunicazioni elettroniche, elettrodomestici e altri campi. Il processo dal polisilicio al chip è principalmente suddiviso in tre fasi. Innanzitutto, il polisilicio viene trasformato in lingotti di silicio monocristallino e quindi tagliato in sottili wafer di silicio. I wafer di silicio vengono prodotti attraverso una serie di operazioni di rettifica, smussatura e lucidatura. , che è la materia prima di base della fabbrica di semiconduttori. Infine, il wafer di silicio viene tagliato e inciso al laser in varie strutture circuitali per realizzare prodotti chip con determinate caratteristiche. I wafer di silicio comuni includono principalmente wafer lucidati, wafer epitassiali e wafer SOI. Il wafer lucido è un materiale per la produzione di chip con elevata planarità ottenuto lucidando il wafer di silicio per rimuovere lo strato danneggiato sulla superficie, che può essere utilizzato direttamente per realizzare chip, wafer epitassiali e wafer di silicio SOI. I wafer epitassiali sono ottenuti mediante crescita epitassiale di wafer lucidati, mentre i wafer di silicio SOI sono fabbricati mediante incollaggio o impiantazione ionica su substrati di wafer lucidati e il processo di preparazione è relativamente difficile.

Attraverso la domanda di polisilicio nel settore dei semiconduttori nel 2021 e le previsioni dell'agenzia sul tasso di crescita dell'industria dei semiconduttori nei prossimi anni, è possibile stimare approssimativamente la domanda di polisilicio nel settore dei semiconduttori dal 2022 al 2025. Nel 2021, la produzione globale di polisilicio di grado elettronico rappresenterà circa il 6% della produzione totale di polisilicio, mentre il polisilicio di grado solare e il silicio granulare rappresenteranno circa il 94%. La maggior parte del polisilicio di grado elettronico viene utilizzata nel campo dei semiconduttori, mentre altri polisilicio vengono utilizzati fondamentalmente nell'industria fotovoltaica. . Si può quindi presumere che la quantità di polisilicio utilizzata nell’industria dei semiconduttori nel 2021 sarà di circa 37.000 tonnellate. Inoltre, secondo il futuro tasso di crescita composto dell’industria dei semiconduttori previsto da FortuneBusiness Insights, la domanda di polisilicio per uso nei semiconduttori aumenterà ad un tasso annuo dell’8,6% dal 2022 al 2025. Si stima che nel 2025, la domanda di il polisilicio nel campo dei semiconduttori sarà di circa 51.500 tonnellate. (Fonte del rapporto: Future Think Tank)

3, Importazione ed esportazione di polisilicio: le importazioni superano di gran lunga le esportazioni, con Germania e Malesia che rappresentano una percentuale maggiore

Nel 2021, circa il 18,63% della domanda cinese di polisilicio proverrà dalle importazioni e la portata delle importazioni supera di gran lunga quella delle esportazioni. Dal 2017 al 2021, il modello di importazione ed esportazione di polisilicio è dominato dalle importazioni, il che potrebbe essere dovuto alla forte domanda a valle dell’industria fotovoltaica che si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni, e la sua domanda di polisilicio rappresenta oltre il 94% del totale. domanda totale; Inoltre, l'azienda non ha ancora padroneggiato la tecnologia di produzione del polisilicio di grado elettronico ad elevata purezza, quindi parte del polisilicio richiesto dall'industria dei circuiti integrati deve ancora fare affidamento sulle importazioni. Secondo i dati della Silicon Industry Branch, il volume delle importazioni ha continuato a diminuire nel 2019 e nel 2020. La ragione fondamentale del calo delle importazioni di polisilicio nel 2019 è stato il sostanziale aumento della capacità produttiva, che è passata da 388.000 tonnellate nel 2018 a 452.000 tonnellate. nel 2019. Allo stesso tempo, OCI, REC, HANWHA Alcune società estere, come alcune società estere, si sono ritirate dall'industria del polisilicio a causa delle perdite, quindi la dipendenza dalle importazioni del polisilicio è molto inferiore; sebbene la capacità produttiva non sia aumentata nel 2020, l’impatto dell’epidemia ha portato a ritardi nella costruzione di progetti fotovoltaici e il numero di ordini di polisilicio è diminuito nello stesso periodo. Nel 2021, il mercato fotovoltaico cinese si svilupperà rapidamente e il consumo apparente di polisilicio raggiungerà le 613.000 tonnellate, determinando una ripresa del volume delle importazioni. Negli ultimi cinque anni, il volume netto delle importazioni di polisilicio in Cina è stato compreso tra 90.000 e 140.000 tonnellate, di cui circa 103.800 tonnellate nel 2021. Si prevede che il volume netto delle importazioni di polisilicio in Cina rimarrà intorno alle 100.000 tonnellate all'anno dal 2022 al 2025.

Le importazioni cinesi di polisilicio provengono principalmente da Germania, Malesia, Giappone e Taiwan, Cina, e le importazioni totali da questi quattro paesi rappresenteranno il 90,51% nel 2021. Circa il 45% delle importazioni cinesi di polisilicio proviene dalla Germania, il 26% dalla Malesia, 13,5% dal Giappone e 6% da Taiwan. La Germania possiede il colosso mondiale del polisilicio WACKER, che è la più grande fonte di polisilicio d’oltremare, rappresentando il 12,7% della capacità di produzione globale totale nel 2021; La Malesia ha un gran numero di linee di produzione di polisilicio della società sudcoreana OCI, che ha origine dalla linea di produzione originale in Malesia di TOKUYAMA, una società giapponese acquisita da OCI. Ci sono fabbriche e alcune fabbriche che OCI ha spostato dalla Corea del Sud alla Malesia. Il motivo del trasferimento è che la Malesia fornisce spazi produttivi gratuiti e il costo dell’elettricità è inferiore di un terzo rispetto a quello della Corea del Sud; Giappone e Taiwan, la Cina hanno TOKUYAMA, GET e altre società, che occupano un'ampia quota della produzione di polisilicio. un posto. Nel 2021, la produzione di polisilicio sarà di 492.000 tonnellate, mentre la capacità fotovoltaica appena installata e la domanda di produzione di chip saranno rispettivamente di 206.400 e 1.500 tonnellate, e le restanti 284.100 tonnellate saranno utilizzate principalmente per la lavorazione a valle ed esportate all'estero. Nei collegamenti a valle del polisilicio vengono esportati principalmente wafer di silicio, celle e moduli, tra i quali è particolarmente importante l'esportazione di moduli. Nel 2021 sono stati prodotti 4,64 miliardi di wafer di silicio e 3,2 miliardi di celle fotovoltaicheesportatodalla Cina, con un export totale rispettivamente di 22,6GW e 10,3GW, e l’export di moduli fotovoltaici è di 98,5GW, con pochissime importazioni. In termini di composizione del valore delle esportazioni, le esportazioni di moduli nel 2021 raggiungeranno i 24,61 miliardi di dollari, pari all’86%, seguite da wafer di silicio e batterie. Nel 2021, la produzione globale di wafer di silicio, celle fotovoltaiche e moduli fotovoltaici raggiungerà rispettivamente il 97,3%, 85,1% e 82,3%. Si prevede che l'industria fotovoltaica globale continuerà a concentrarsi in Cina entro i prossimi tre anni e che il volume della produzione e dell'esportazione di ciascun collegamento sarà considerevole. Pertanto, si stima che dal 2022 al 2025 la quantità di polisilicio utilizzato per la lavorazione e la produzione di prodotti downstream ed esportato all’estero aumenterà gradualmente. Viene stimato sottraendo la produzione estera dalla domanda estera di polisilicio. Si stima che nel 2025, il polisilicio prodotto dalla trasformazione in prodotti downstream esporterà 583.000 tonnellate verso paesi stranieri dalla Cina

4, Riepilogo e Outlook

La domanda globale di polisilicio è concentrata principalmente nel campo fotovoltaico, mentre la domanda nel campo dei semiconduttori non è un ordine di grandezza. La domanda di polisilicio è trainata dagli impianti fotovoltaici e viene gradualmente trasmessa al polisilicio attraverso il collegamento moduli fotovoltaici-cella-wafer, generandone la domanda. Per il futuro, con l'espansione della capacità installata fotovoltaica globale, la domanda di polisilicio è generalmente ottimistica. Ottimisticamente, le nuove installazioni fotovoltaiche in Cina e all’estero che causeranno la domanda di polisilicio nel 2025 saranno rispettivamente di 36,96 GW e 73,93 GW, e la domanda in condizioni prudenti raggiungerà anche 30,24 GW e 60,49 GW rispettivamente. Nel 2021, la domanda e l’offerta globale di polisilicio saranno limitate, con conseguenti prezzi globali elevati del polisilicio. Questa situazione potrebbe continuare fino al 2022 e trasformarsi gradualmente in una fase di scarsa offerta dopo il 2023. Nella seconda metà del 2020, l’impatto dell’epidemia ha cominciato a indebolirsi e l’espansione della produzione a valle ha spinto la domanda di polisilicio e alcune aziende leader hanno pianificato per espandere la produzione. Tuttavia, il ciclo di espansione di oltre un anno e mezzo ha portato al rilascio della capacità produttiva alla fine del 2021 e al 2022, con un conseguente aumento del 4,24% nel 2021. C’è un gap di offerta di 10.000 tonnellate, quindi i prezzi sono aumentati bruscamente. Si prevede che nel 2022, in condizioni ottimistiche e prudenti della capacità installata fotovoltaica, il divario tra domanda e offerta sarà rispettivamente di -156.500 tonnellate e 2.400 tonnellate, e l’offerta complessiva sarà ancora in uno stato di offerta relativamente scarsa. Nel 2023 e oltre, i nuovi progetti la cui costruzione è iniziata alla fine del 2021 e all’inizio del 2022 inizieranno la produzione e raggiungeranno un aumento della capacità produttiva. La domanda e l’offerta si allenteranno gradualmente e i prezzi potrebbero essere sotto pressione al ribasso. In seguito, si dovrebbe prestare attenzione all’impatto della guerra russo-ucraina sul modello energetico globale, che potrebbe cambiare il piano globale per la capacità fotovoltaica di nuova installazione, che influenzerà la domanda di polisilicio.

(Questo articolo è solo di riferimento per i clienti di UrbanMines e non rappresenta alcun consiglio di investimento)