1, Domanda di fine fotovoltaico: la domanda di capacità installata fotovoltaica è forte e la domanda di polisilicone è invertita in base alla previsione della capacità installata
1.1. Consumo di polisilicone: il globaleIl volume del consumo sta aumentando costantemente, principalmente per la generazione di energia fotovoltaica
Negli ultimi dieci anni, il globalePolisiliconIl consumo ha continuato ad aumentare e la proporzione della Cina ha continuato ad espandersi, guidata dall'industria fotovoltaica. Dal 2012 al 2021, il consumo globale del polisilicio ha generalmente mostrato una tendenza al rialzo, che passa da 237.000 tonnellate a circa 653.000 tonnellate. Nel 2018 è stata introdotta la nuova politica fotovoltaica 531 cinese, che ha chiaramente ridotto il tasso di sussidi per la generazione di energia fotovoltaica. La capacità fotovoltaica appena installata è diminuita del 18% su base annua e la domanda di Polysilicon è stata colpita. Dal 2019, lo stato ha introdotto una serie di politiche per promuovere la parità della griglia del fotovoltaico. Con il rapido sviluppo dell'industria fotovoltaica, anche la domanda di polisilicone è entrata in un periodo di rapida crescita. Durante questo periodo, la percentuale del consumo di polisilicone cinese nel consumo globale totale ha continuato ad aumentare, dal 61,5% nel 2012 al 93,9% nel 2021, principalmente a causa del rapido sviluppo della Cina in via di sviluppo fotovoltaico. 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 solare e il silicio granulare rappresentano il 91%e il 3%, rispettivamente, mentre il polislicio di livello elettronico che può essere utilizzato per le chips rappresentano 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 riscaldamento della politica a doppia carbonio, la domanda di capacità installata fotovoltaica diventerà più forte e il consumo e la proporzione del polisilicone di livello 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 legame diretto a valle del polisilicio è i wafer di silicio e la Cina domina attualmente il mercato globale dei wafer di silicio. Dal 2012 al 2021, la capacità e la produzione globale e cinese del wafer di silicio hanno continuato ad aumentare e l'industria fotovoltaica ha continuato a boom. I wafer di silicio fungono da ponte che collegano materiali e batterie al silicio e non vi è alcun onere per la capacità di produzione, quindi continua ad attirare un gran numero di aziende per entrare nel settore. Nel 2021, i produttori di wafer di silicio cinese si erano ampliati in modo significativoproduzioneLa capacità di una produzione di 213,5 GW, che ha attirato la produzione globale del wafer di silicio per aumentare a 215,4 GW. Secondo la capacità produttiva esistente e recentemente aumentata in Cina, si prevede che il tasso di crescita annuale manterrà il 15-25% nei prossimi anni e la produzione di wafer cinese manterrà comunque una posizione assoluta dominante nel mondo.
Il silicio policristallino può essere realizzato in lingotti di silicio policristallino o aste di silicio monocristallino. Il processo di produzione dei lingotti di silicio policristallino include principalmente il metodo di fusione e il metodo di fusione diretta. Al momento, il secondo tipo è il metodo principale e il tasso di perdita è sostanzialmente mantenuto a circa il 5%. Il metodo di fusione è principalmente per sciogliere prima il materiale di silicio nel crogiolo, quindi lo lancia in un altro crogiolo preriscaldato per il raffreddamento. Controllando la velocità di raffreddamento, il lingotto di silicio policristallino è lanciato dalla tecnologia di solidificazione direzionale. Il processo di fusione a caldo del metodo di fusione diretta è lo stesso di quello del metodo di fusione, in cui il polisilicio viene fuso direttamente nel crogiolo, ma il passaggio di raffreddamento è diverso dal metodo di fusione. Sebbene i due metodi siano molto simili in natura, il metodo di fusione diretta necessita solo di un crogiolo e il prodotto Polysilicon prodotto è di buona qualità, che favorisce la crescita dei lingotti di silicio policristallino con un migliore orientamento e il processo di crescita è facile da automatizzare, il che può rendere la posizione interna dell'errore cristallino. Allo stato attuale, le principali imprese nell'industria dei materiali di energia solare utilizzano generalmente il metodo di fusione diretta per produrre lingotti di silicio policristallino e il contenuto di carbonio e ossigeno sono relativamente bassi, che sono controllati al di sotto delle 10PPMA e 16PPMA. In futuro, la produzione di lingotti di silicio policristallino sarà ancora dominata dal metodo di fusione diretta e il tasso di perdita rimarrà circa il 5% entro cinque anni.
La produzione di aste di silicio monocristallino si basa principalmente sul metodo Czochralski, integrato dal metodo di fusione della zona di sospensione verticale e i prodotti prodotti dai due hanno usi diversi. Il metodo Czocralski utilizza la resistenza alla grafite per riscaldare il silicio policristallino in un crogiolo di quarzo ad alta purezza in un sistema termico a tubo dritta per scioglierlo, quindi inserire il cristallo di semi nella superficie della fusione per la fusione e ruotare il cristallo di semi mentre si invertisce il crogiolo. , il cristallo di semi viene lentamente sollevato verso l'alto e il silicio monocristallino si ottiene attraverso i processi di semina, amplificazione, rotazione della spalla, crescita del diametro uguale e finitura. The vertical floating zone melting method refers to fixing the columnar high-purity polycrystalline material in the furnace chamber, moving the metal coil slowly along the polycrystalline length direction and passing through the columnar polycrystalline, and passing a high-power radio frequency current in the metal coil to make Part of the inside of the polycrystalline pillar coil melts, and after the coil is moved, the melt recrystallizes per formare un singolo cristallo. A causa dei diversi processi di produzione, ci sono differenze nelle attrezzature di produzione, nei costi di produzione e nella qualità del prodotto. Al momento, i prodotti ottenuti con il metodo di fusione della zona hanno un'alta purezza e possono essere utilizzati per la produzione di dispositivi a semiconduttore, mentre il metodo Czocralski può soddisfare le condizioni per la produzione di silicio a cristallo singolo per le celle fotovoltaiche e ha un costo inferiore, quindi è il metodo mainstream. Nel 2021, la quota di mercato del metodo di trazione dritta 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 siano rispettivamente dell'87% e del 90%. In termini di silicio a cristallo singolo di fusione distrettuale, la concentrazione di industria del silicio cristallino a fusione distrettuale è relativamente alta nel mondo. acquisizione), topsil (Danimarca). In futuro, la scala di uscita del silicio a cristallo singolo fuso non aumenterà in modo significativo. Il motivo è che le tecnologie relative alla Cina sono relativamente arretrate rispetto al Giappone e alla Germania, in particolare la capacità di attrezzature di riscaldamento ad alta frequenza e condizioni di processo di cristallizzazione. La tecnologia del singolo cristallo di silicio fuso in area di grande diametro richiede che le imprese cinesi continuino a esplorare da sole.
Il metodo Czochralski può essere diviso in tecnologia di trazione cristallina continua (CCZ) e tecnologia di trazione cristallina ripetuta (RCZ). Al momento, il metodo mainstream nel settore è RCZ, che si trova nella fase di transizione da RCZ a CCZ. Le fasi di trazione e alimentazione a cristallo singolo di RZC sono indipendenti l'una dall'altra. Prima di ogni tiro, il singolo lingotto di cristallo deve essere raffreddato e rimosso nella camera del cancello, mentre la CCZ può realizzare l'alimentazione e lo scioglimento durante il tiro. RCZ è relativamente maturo e c'è poco spazio per il miglioramento tecnologico in futuro; Mentre la CCZ ha 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 richiede circa 8 ore prima che venga tracciata una singola basta L'uscita totale del forno singolo è superiore al 20% superiore a quella di RCZ. Il costo di produzione è inferiore del 10% rispetto a RCZ. In termini di efficienza, la CCZ può completare il disegno di 8-10 aste di silicio a cristallo singolo all'interno del ciclo di vita del crogiolo (250 ore), mentre RCZ può completare solo circa 4 e l'efficienza di produzione può essere aumentata del 100-150%. In termini di qualità, la CCZ ha una resistività più uniforme, un minore contenuto di ossigeno e un accumulo più lento di impurità dei metalli, quindi è più adatto alla preparazione di wafer di silicio a cristallo singolo di tipo N, che sono anche in un periodo di rapido sviluppo. Al momento, alcune aziende cinesi hanno annunciato di avere la tecnologia CCZ e la via dei wafer di silicio monocristallini di silicio granulare di tipo-CCZ-N di tipo-N è sostanzialmente chiara e ha persino iniziato a utilizzare materiali di silicio granulare al 100%. . In futuro, la CCZ sostituirà sostanzialmente RCZ, ma richiederà un determinato processo.
Il processo di produzione dei wafer di silicio monocristallino è diviso in quattro passaggi: tiro, taglio, taglio, pulizia e smistamento. L'emergere del metodo di taglio del filo diamantato ha notevolmente ridotto il tasso di perdita di taglio. Il processo di trazione del cristallo è stato descritto sopra. Il processo di taglio comprende operazioni di troncamento, quadratura e smussatura. Lo affettare è utilizzare una macchina a taglio per tagliare il silicio colonnare in wafer di silicio. La pulizia e l'ordinamento sono gli ultimi passaggi nella produzione di wafer di silicio. Il metodo di taglio del filo diamantato presenta evidenti vantaggi rispetto al tradizionale metodo di taglio del filo di mortaio, che si riflette principalmente nel consumo di tempo breve e nella bassa perdita. La velocità del filo di diamanti è cinque volte quella del taglio tradizionale. Ad esempio, per il taglio a valle singolo, il taglio tradizionale del filo di mortaio dura circa 10 ore e il taglio del filo di diamanti dura solo circa 2 ore. Anche la perdita di taglio del filo di diamante è relativamente piccola e lo strato di danno causato dal taglio del filo di diamante è inferiore a quella del taglio del filo di mortaio, che è favorevole al 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 di diamanti e il diametro delle barre dei bus di diamanti sta diventando sempre più bassa. Nel 2021, il diametro della barra di buste in filo diamantato sarà di 43-56 μm e il diametro della barra bus a filo diamantato utilizzato per i wafer di silicio monocristallino diminuirà notevolmente e continuerà a diminuire. Si stima che nel 2025 e 2030, i diametri delle barre di bus a filo di diamanti usate per tagliare i wafer di silicio monocristallino saranno di 36 μm e 33 μm, rispettivamente i diametri dei bus a filo di diamanti usati per tagliare i wafer in silicio policristallino, rispettivamente. Questo perché ci sono molti difetti e impurità nei wafer di silicio policristallino e i fili sottili sono inclini alla rottura. Pertanto, il diametro della barra di buste in filo di diamanti utilizzato per il taglio del wafer di silicio policristallino è maggiore di quello dei wafer di silicio monocristallino e, poiché la quota di mercato dei wafer di silicio policristallino si riduce gradualmente, viene gradualmente diminuita.
Al momento, i wafer di silicio sono principalmente divisi in due tipi: wafer di silicio policristallino e wafer di silicio monocristallini. I wafer di silicio monocristallini hanno i vantaggi della durata di lunga durata e un'elevata efficienza di conversione fotoelettrica. I wafer di silicio policristallino sono composti da grani di cristallo con diversi orientamenti del piano di cristallo, mentre i wafer di silicio a cristallo singolo sono realizzati in silicio policristallino come materie prime e hanno lo stesso orientamento al piano di cristallo. In apparenza, i wafer di silicio policristallino e i wafer di silicio a cristallo singolo sono blu-nero e marrone nero. Poiché i due sono tagliati da lingotti di silicio policristallino e aste di silicio monocristalline, rispettivamente, le forme sono quadrate e quasi quadrate. La durata della vita dei wafer policristallini di silicio e dei wafer di silicio monocristallini è di circa 20 anni. Se il metodo di imballaggio e l'ambiente di utilizzo sono adatti, la durata del servizio può raggiungere più di 25 anni. In generale, la durata della vita 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 nell'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 del vettore di minoranza di singoli cristalli dozzine di volte superiore a quella dei wafer di silicio policristallino. Mostrando così il vantaggio dell'efficienza di conversione. Nel 2021, la più alta efficienza di conversione dei wafer di silicio policristallino sarà di circa il 21%e quello dei wafer di silicio monocristallini raggiungerà fino al 24,2%.
Oltre alla lunga vita e all'elevata efficienza di conversione, i wafer di silicio monocristallini hanno anche il vantaggio di diradamento, che favorisce la riduzione del consumo di silicio e i costi del wafer di silicio, ma prestano attenzione all'aumento del tasso di frammentazione. Il diradamento dei wafer di silicio aiuta a ridurre i costi di produzione e l'attuale processo di taglio può soddisfare completamente le esigenze di diradamento, ma lo spessore dei wafer di silicio deve anche soddisfare 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 più grande di quello dei wafer di silicio monocristallini. I wafer di silicio monocristallini sono ulteriormente divisi 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 è di 178 μm 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 lo spessore rimarrà a circa 170 μm dopo il 2025; Lo spessore medio dei wafer di silicio monocristallini di tipo p è di circa 170 μm, e si prevede che scenda a 155 μm e 140 μm nel 2025 e 2030. Tra i wafri di silicio di top-tyicon di tipo n-top-top-top-top-tops. Le cellule sono di 165 μm. 135 μm.
Inoltre, la produzione di wafer di silicio policristallino consuma più silicio rispetto ai wafer di silicio monocristallini, ma i passaggi di produzione sono relativamente semplici, il che offre vantaggi dei costi ai 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, dovuta alle differenze nelle fasi di purezza e produzione dei due. Nel 2021, il consumo di silicio di lingot policristallino è di 1,10 kg/kg. Si prevede che l'investimento limitato nella ricerca e nello sviluppo porterà a piccoli cambiamenti in futuro. Il consumo di silicio dell'asta di traino è di 1,066 kg/kg e c'è un certo spazio per l'ottimizzazione. Si prevede che sia di 1,05 kg/kg e 1,043 kg/kg nel 2025 e 2030, rispettivamente. Nel singolo processo di trazione del cristallo, 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 la tecnologia della lavorazione dei materiali siliconi degradati. Sebbene il consumo di silicio di 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 da un ingotto a fusione calda, che consumano alimentazione, che consumano alimentazione, che consumano alimentazione a mistero, che consumano alimentazione, che consumano alimentazione a forma di potenza, che consumano alimentazione monocristallina. Basso. Nel 2021, il costo di produzione medio dei wafer di silicio monocristallino sarà di circa 0,673 yuan/w e quello dei wafer di silicio policristallino saranno 0,66 yuan/w.
Man mano che lo spessore del wafer di silicio diminuisce e il diametro della barra di bus del filo diamantato diminuisce, l'uscita di aste/lingotti di silicio di uguale diametro per chilogrammo aumenterà e il numero di aste di silicio a cristallo singolo dello stesso peso sarà superiore a quella di lingotti di silicio policristallino. In termini di potenza, la potenza utilizzata da ciascun wafer di silicio varia in base al tipo e alle dimensioni. Nel 2021, l'output di barre quadrate monocristalline di tipo P di tipo P è di circa 64 pezzi per chilogrammo e l'uscita di lingotti quadrati policristallini è di circa 59 pezzi. Tra i wafer di silicio a cristallo singolo di tipo P, l'uscita di aste quadrate monocristalline di dimensioni 158,75 mm è di circa 70 pezzi per chilogrammo, l'uscita di aste quadrate a cristallo a dimensioni singole di tipo p-tipo P per chilogramma di tipo p per chilogramma di dimensioni single per chilogrammi è di circa 53 pezzi. L'uscita della barra quadrata 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 aste/lingotti di silicio dello stesso volume. Il diametro più piccolo della barra bus di buste in filo diamantato e della dimensione media delle particelle aiuterà anche a ridurre le perdite di taglio, aumentando così il numero di wafer prodotti. quantità. Si stima che nel 2025 e 2030, l'output di aste quadrate monocristalline di tipo P-tipo P sono di circa 71 e 78 pezzi per chilogrammo, e la produzione di lingotti quadrati policristallini è di circa 62 e 62 pezzi, che è dovuta alla bassa quota di mercato policristallina è difficile causare progressi tecnologici. Ci sono differenze nel potere di diversi tipi e dimensioni dei wafer di silicio. Secondo i dati sull'annuncio per la potenza media dei wafer di silicio da 158,75 mm è di circa 5,8 W/pezzo, la potenza media di wafer di silicio di dimensioni 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. La potenza media del wafer di silicio di dimensioni è di circa 7,49 W/pezzo e la potenza media del wafer di silicio di dimensioni 210 mm è di circa 10 W/pezzo.
Negli ultimi anni, i wafer di silicio si sono gradualmente sviluppati nella direzione di grandi dimensioni e le grandi dimensioni sono favorevoli all'aumento della potenza di un singolo chip, diluendo così il costo non silicio delle cellule. Tuttavia, la regolazione delle dimensioni dei wafer di silicio deve anche prendere in considerazione problemi di corrispondenza a monte e a valle e di standardizzazione, in particolare i problemi di carico e ad alta corrente. Al momento, ci sono due campi sul mercato per quanto riguarda la direzione di sviluppo futura della dimensione del wafer di silicio, vale a dire dimensioni di 182 mm e dimensioni di 210 mm. La proposta di 182 mm proviene principalmente dal punto di vista dell'integrazione del settore verticale, in base alla considerazione dell'installazione e del trasporto delle cellule fotovoltaiche, della potenza e dell'efficienza dei moduli e della sinergia tra a monte e a valle; Mentre 210 mm proviene principalmente dal punto di vista del costo di produzione e del costo del sistema. L'uscita di wafer di silicio da 210 mm è aumentata di oltre il 15% nel processo di disegno dell'asta singola, il costo di produzione della batteria a valle è stato ridotto di circa 0,02 yuan/w e il costo totale della costruzione della centrale elettrica è stato ridotto di circa 0,1 yuan/w. Nei prossimi anni, si prevede che i wafer di silicio con una dimensione inferiore a 166 mm saranno gradualmente eliminati; I problemi di corrispondenza a monte e a valle dei wafer di silicio da 210 mm saranno gradualmente risolti in modo efficace e il costo diventerà un fattore più importante che influenza l'investimento e la produzione di imprese. Pertanto, la quota di mercato dei wafer di silicio da 210 mm aumenterà. Aumento costante; Il wafer di silicio da 182 mm diventerà le dimensioni tradizionali del mercato in virtù dei suoi vantaggi nella produzione integrata verticalmente, ma con lo sviluppo rivoluzionario della tecnologia applicativa di wafer di silicio da 210 mm, 182 mm ci cederà. Inoltre, è difficile per i wafer di silicio di grandi dimensioni essere ampiamente utilizzati nel mercato nei prossimi anni, perché il rischio di lavoro e il rischio di installazione di wafer di silicio di grandi dimensioni aumenteranno notevolmente, il che è difficile essere compensati dai risparmi nei costi di produzione e dai costi di sistema. . Nel 2021, le dimensioni del 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 la dimensione di 156,75 mm diminuita al 5%, che saranno gradualmente sostituite in futuro; 166 mm è la soluzione di dimensioni più grandi che può essere aggiornata per la linea di produzione della batteria esistente, che sarà la dimensione più grande negli ultimi due anni. In termini di dimensioni di 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 tradizionale sul 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 dei costi. Dal 2019, poiché l'efficienza di conversione fotoelettrica dei wafer di silicio monocristallino ha superato significativamente quello dei wafer di silicio policristallino e il costo di produzione dei wafer di silicio monocristallino ha continuato a declinare con il progresso tecnologico, la quota di mercato monocristallina ha continuato ad aumentare, diventando il mercato della rete. 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 respinge la qualità del prodotto
Il collegamento a medio streaming della catena dell'industria fotovoltaica comprende celle fotovoltaiche e moduli di celle fotovoltaiche. L'elaborazione dei wafer di silicio nelle cellule è il passo più importante nella realizzazione della conversione fotoelettrica. Ci vogliono circa sette passaggi per elaborare una cellula convenzionale da un wafer di silicio. Innanzitutto, metti il wafer di silicio in acido idrofluorico per produrre una struttura in pelle scamosciata simile a una piramide sulla sua superficie, riducendo così la riflettività della luce solare e aumentando l'assorbimento della luce; Il secondo è che il fosforo è diffuso sulla superficie di un lato del wafer di silicio per formare una giunzione PN e la sua qualità influisce direttamente sull'efficienza della cellula; Il terzo è rimuovere la giunzione PN formata sul lato del wafer di silicio durante lo stadio di diffusione per prevenire il corto circuito della cella; Uno strato di pellicola di nitruro di silicio è rivestito sul lato in cui si forma la giunzione PN per ridurre la riflessione della luce e allo stesso tempo aumentare l'efficienza; Il quinto è stampare elettrodi metallici sulla parte anteriore e posteriore del wafer di silicio per raccogliere vettori di minoranza generati dal fotovoltaico; Il circuito stampato nella fase di stampa è sinterizzato e formato, ed è integrato con il wafer di silicio, cioè la cella; Infine, le cellule con diverse efficienze sono classificate.
Le cellule di silicio cristalline sono generalmente realizzate con wafer di silicio come substrati e possono essere divise in cellule di tipo p e cellule di tipo N in base al tipo di wafer di silicio. Tra questi, le cellule di tipo N hanno una maggiore efficienza di conversione e negli ultimi anni stanno gradualmente sostituendo le cellule di tipo P. I wafer di silicio di tipo P sono realizzati dal silicio doping con boro e i wafer di silicio di tipo N sono realizzati in fosforo. Pertanto, la concentrazione di elemento boro nel wafer di silicio di tipo N è inferiore, inibendo così il legame dei complessi di boro-ossigeno, migliorando la durata del trasportatore di minoranza del materiale del silicio e, allo stesso tempo, non c'è attenuazione indotta da foto nella batteria. Inoltre, i portatori di minoranza di tipo N sono buchi, i portatori di minoranza di tipo P sono elettroni e la sezione trasversale di trappola della maggior parte degli atomi di impurità per i buchi è inferiore a quello degli elettroni. Pertanto, la durata del portatore di minoranza della cellula di tipo N è più alta e il tasso di conversione fotoelettrico è più elevato. Secondo i dati di laboratorio, il limite superiore dell'efficienza di conversione delle cellule di tipo P è del 24,5%e l'efficienza di conversione delle cellule di tipo N è fino al 28,7%, quindi le cellule di tipo N rappresentano la direzione di sviluppo della tecnologia futura. Nel 2021, le cellule di tipo N (principalmente comprese le cellule di eterojunzione e le cellule TopCon) hanno costi relativamente elevati e la scala della produzione di massa è ancora piccola. L'attuale quota di mercato è di circa il 3%, che è sostanzialmente la stessa di quella nel 2020.
Nel 2021, l'efficienza di conversione delle cellule di tipo N sarà significativamente migliorata e si prevede che ci sarà più spazio per il progresso tecnologico nei prossimi cinque anni. Nel 2021, la produzione su larga scala di cellule monocristalline di tipo P utilizzerà la tecnologia Perc e l'efficienza di conversione media raggiungerà il 23,1%, con un aumento di 0,3 punti percentuali rispetto al 2020; L'efficienza di conversione delle cellule di silicio nero policristallino che utilizzano la tecnologia PERC raggiungerà il 21,0%, rispetto al 2020. Aumento annuo di 0,2 punti percentuali; Il miglioramento dell'efficienza delle cellule di silicio nero policristallino convenzionale non è forte, l'efficienza di conversione nel 2021 sarà di circa il 19,5%, solo 0,1 punti percentuali più in alto e lo spazio di miglioramento dell'efficienza futura è limitato; L'efficienza di conversione media delle cellule Perc monocristalline di lingotto è del 22,4%, che è di 0,7 punti percentuali inferiore a quello delle cellule Monocristalline Perc; L'efficienza di conversione media delle cellule TopCon di tipo N raggiunge il 24%e l'efficienza di conversione media delle cellule eterojunzioni raggiunge il 24,2%, entrambe sono state notevolmente migliorate rispetto al 2020 e l'efficienza di conversione media delle cellule IBC raggiunge il 24,2%. Con lo sviluppo della tecnologia in futuro, le tecnologie a batteria come TBC e HBC possono anche continuare a fare progressi. In futuro, con la riduzione dei costi di produzione e il miglioramento della resa, le batterie di tipo N saranno una delle principali direzioni di sviluppo della tecnologia delle batterie.
Dal punto di vista del percorso della tecnologia della batteria, l'aggiornamento iterativo della tecnologia della batteria è passato principalmente attraverso BSF, Perc, TopCon basato sul miglioramento di 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 cellule monocristalline di tipo P usano principalmente la tecnologia Perc, le cellule policristalline di tipo P comprendono cellule di silicio nero policristallino e cellule monocristalline di lingotto, quest'ultimo si riferisce all'aggiunta di un silicone monocristallino sulla base di semi monocristallini e si formano in silicone in silicone e si formano in silicone in silicone e si formano in silicone in silicone in silicone e si è formata da semi monocristallini. Il cristallo e il policristallino vengono realizzati attraverso una serie di processi di elaborazione. Poiché utilizza essenzialmente un percorso di preparazione policristallino, è incluso nella categoria delle cellule policristalline di tipo P. Le cellule di tipo N includono principalmente cellule monocristalline TopCon, cellule monocristalline HJT e cellule monocristalline IBC. Nel 2021, le nuove linee di produzione di massa saranno ancora dominate dalle linee di produzione delle cellule Perc e la quota di mercato delle cellule Perc aumenterà ulteriormente al 91,2%. Poiché la domanda di prodotti per progetti esterni e domestici si è concentrata su prodotti ad alta efficienza, la quota di mercato delle batterie BSF diminuirà dall'8,8% al 5% nel 2021.
1.4. Moduli: il costo delle cellule rappresenta la parte principale e la potenza dei moduli dipende dalle cellule
Le fasi di produzione dei moduli fotovoltaici includono principalmente l'interconnessione e la laminazione cellulare e le cellule 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 attraverso le barre del bus. Qui, sono collegati in serie per aumentare la tensione e quindi collegati in parallelo per ottenere una corrente elevata, quindi il vetro fotovoltaico, Eva o POE, foglio della batteria, Eva o POE, il foglio posteriore viene sigillato e riscaldato in un certo ordine e infine protetti dal telaio di alluminio e dal bordo di tenuta di silicone. Dal punto di vista della composizione dei costi di produzione dei componenti, i costi materiali rappresentano il 75%, occupando la posizione principale, seguita da costi di produzione, costo delle prestazioni e costi di manodopera. Il costo dei materiali è guidato dal costo delle cellule. Secondo gli annunci di molte aziende, le celle rappresentano circa 2/3 del costo totale dei moduli fotovoltaici.
I moduli fotovoltaici sono generalmente divisi in base al tipo di cella, alle dimensioni e alla quantità. Ci sono differenze nel potere di diversi moduli, ma sono tutti nella fase in aumento. L'alimentazione è un indicatore chiave dei moduli fotovoltaici, che rappresentano la capacità del modulo di convertire l'energia solare in elettricità. Si può vedere dalle statistiche di potenza di diversi tipi di moduli fotovoltaici che quando la dimensione e il numero di cellule nel modulo sono uguali, la potenza del modulo è cristallo singolo di tipo P di tipo P di tipo n, policristallino; Maggiore è la dimensione e la quantità, maggiore è la potenza del modulo; Per i moduli a cristallo singolo TopCon e i moduli di eterojunzione delle stesse specifiche, la potenza della seconda è maggiore di quella del primo. Secondo le previsioni di CPIA, il potere del modulo aumenterà di 5-10 W all'anno nei prossimi anni. Inoltre, l'imballaggio del modulo porterà una certa perdita di potenza, principalmente includendo la perdita ottica e la perdita elettrica. Il primo è causato dalla trasmittanza e dalla mancata corrispondenza ottica di materiali di imballaggio come il vetro fotovoltaico ed Eva, e il secondo si riferisce principalmente all'uso di celle solari in serie. La perdita di circuiti causata dalla resistenza del nastro di saldatura e dalla barra del bus stesso e dalla corrente di mancata corrispondenza causata dalla connessione parallela delle cellule, dalla perdita totale di potenza dei due rappresentano circa l'8%.
1.5. Capacità installata fotovoltaica: le politiche di vari paesi sono ovviamente guidate e c'è un enorme spazio per la nuova capacità installata in futuro
Il mondo ha sostanzialmente raggiunto un consenso sulle emissioni nette zero nell'ambito dell'obiettivo di protezione ambientale e l'economia di progetti fotovoltaici sovrapposti è emersa gradualmente. I paesi stanno esplorando attivamente lo sviluppo della generazione di energia rinnovabile. Negli ultimi anni, i paesi di tutto il mondo hanno preso impegni per ridurre le emissioni di carbonio. La maggior parte dei principali emettitori di gas serra hanno formulato obiettivi di energia rinnovabile corrispondenti 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 di energia rinnovabile installata globale raggiungerà i 10,8 TW nel 2030. Inoltre, secondo i dati di WoodMAC, il costo del livello dell'elettricità (LCOE) della generazione di energia solare in Cina, India, Stati Uniti e altri paesi è già inferiore all'energia più economica del fossile e sarà ulteriormente declinato in futuro. La promozione attiva delle politiche in vari paesi e l'economia della generazione di energia fotovoltaica hanno portato a un costante aumento della capacità cumulativa installata di fotovoltaici nel mondo e in Cina negli ultimi anni. Dal 2012 al 2021, la capacità cumulativa installata del fotovoltaico nel mondo aumenterà da 104,3 GW a 849,5 GW e la capacità cumulativa installata del fotovoltaico in Cina aumenterà da 6,7 GW a 307GW, un aumento di oltre 44 volte. Inoltre, la capacità fotovoltaica appena installata della Cina rappresenta oltre il 20% della capacità installata totale al mondo. Nel 2021, la capacità fotovoltaica appena installata della Cina è di 53 GW, rappresentando circa il 40% della capacità di recente installazione del mondo. Ciò è dovuto principalmente alla distribuzione abbondante e uniforme delle risorse energetiche luminose in Cina, al ben sviluppato a monte ea valle e al forte sostegno delle politiche nazionali. Durante questo periodo, la Cina ha svolto un ruolo enorme nella generazione di energia fotovoltaica e la capacità cumulativa installata ha rappresentato meno del 6,5%. Saltato al 36,14%.
Sulla base dell'analisi di cui sopra, CPIA ha dato la previsione per le installazioni fotovoltaiche appena aumentate dal 2022 al 2030 in tutto il mondo. Si stima che in condizioni ottimistiche e conservative, la capacità globale appena installata nel 2030 sarà rispettivamente di 366 e 315GW e la capacità di recente installazione della Cina sarà di 128., 105GW. Di seguito prevederemo la domanda di Polysilicon in base alla scala della capacità appena installata ogni anno.
1.6. Previsione della domanda di polisilicio per applicazioni fotovoltaiche
Dal 2022 al 2030, sulla base delle previsioni di CPIA per le installazioni PV di recente aumento globali in scenari ottimistici e conservativi, è possibile prevedere la domanda di polisilicio per le applicazioni fotovoltaiche. Le cellule sono un passo chiave per realizzare la conversione fotoelettrica e i wafer di silicio sono le materie prime di base delle cellule e la diretta a valle del polisilicio, quindi è una parte importante della previsione della domanda di polisilicone. Il numero ponderato di pezzi per chilogrammo di aste e lingotti di silicio può essere calcolato dal numero di pezzi per chilogrammo e dalla quota di mercato di aste e lingotti di silicio. Quindi, secondo il potere e la quota di mercato dei wafer di silicio di diverse dimensioni, è possibile ottenere la potenza ponderata dei wafer di silicio, e quindi il numero richiesto di wafer di silicio può essere stimato in base alla capacità fotovoltaica appena installata. Successivamente, il peso delle aste e i lingotti di silicio richiesti possono essere ottenuti in base alla relazione quantitativa tra il numero di wafer di silicio e il numero ponderato di aste di silicio e lingotti di silicio per chilogrammo. Ulteriori combinati con il consumo di silicio ponderato di aste di silicio/lingotti di silicio, è possibile ottenere la domanda di polisilicio per la capacità fotovoltaica di nuova installazione. Secondo i risultati delle previsioni, la domanda globale di Polysilicon per nuove installazioni fotovoltaiche negli ultimi cinque anni continuerà a salire, raggiungendo il picco nel 2027 e quindi diminuendo leggermente nei prossimi tre anni. Si stima che in condizioni ottimistiche e conservative nel 2025, la domanda annuale globale di polisilicio per le installazioni fotovoltaiche sarà di 1.108.900 tonnellate e 907.800 tonnellate rispettivamente e la domanda globale di polisilicone per le applicazioni fotovoltaiche nel 2030 sarà 1.042.100 tonnellate in condizioni ottimistiche e conservative. , 896.900 tonnellate. Secondo la CinaProporzione della capacità installata globale fotovoltaica,La domanda della Cina di polisilicio per l'uso fotovoltaico nel 2025dovrebbe essere rispettivamente di 369.600 tonnellate e 302.600 tonnellate in condizioni ottimistiche e conservative e rispettivamente 739.300 tonnellate e 605.200 tonnellate all'estero.
2, Domanda di fine semiconduttore: la scala è molto più piccola della domanda nel campo fotovoltaico e ci si può aspettare una crescita futura
Oltre a produrre celle fotovoltaiche, il polisilicio può anche essere usato come materia prima per la produzione di chip e viene utilizzato nel campo a semiconduttore, che può essere suddiviso in produzione automobilistica, elettronica industriale, comunicazioni elettroniche, elettrodomestici e altri campi. Il processo dal polisilicio al chip è principalmente diviso in tre fasi. Innanzitutto, il polisilicio viene attratto in lingotti di silicio monocristallino e quindi tagliato in sottili wafer di silicio. I wafer di silicio sono prodotti attraverso una serie di operazioni di macinazione, smussatura e lucidatura. , che è la materia prima di base della fabbrica di semiconduttori. Infine, il wafer di silicio viene tagliato e il laser inciso in varie strutture di circuiti per realizzare prodotti per chip con determinate caratteristiche. I wafer di silicio comuni includono principalmente wafer lucidati, wafer epitassiali e wafer SOI. Il wafer lucido è un materiale di produzione di chip con elevata piattalità ottenuta 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 legame o impianto ionico su substrati di wafer lucidati e il processo di preparazione è relativamente difficile.
Attraverso la domanda di polisilicio sul lato dei semiconduttori nel 2021, combinata con la previsione dell'agenzia sul tasso di crescita del settore dei semiconduttori nei prossimi anni, la domanda di polisilicio nel campo dei semiconduttori dal 2022 al 2025 può essere stimata approssimativamente. Nel 2021, la produzione globale di polisilicone di livello elettronico rappresenterà circa il 6% della produzione totale di polisiliconi e il polisilicio di livello solare e il silicio granulare rappresenteranno circa il 94%. La maggior parte del polisilicio di livello elettronico viene utilizzata nel campo dei semiconduttori e altri polisilicon sono sostanzialmente utilizzati nell'industria fotovoltaica. . Pertanto, si può presumere che la quantità di polisilicio utilizzato nell'industria dei semiconduttori nel 2021 sia di circa 37.000 tonnellate. Inoltre, secondo il futuro tasso di crescita composto dell'industria dei semiconduttori previsti da Fortunebusiness Insights, la domanda di polisilicio per l'uso di semiconduttori aumenterà a un tasso annuale dell'8,6% dalle 500 a 500. 500. (Fonte del rapporto: futuro think tank)
3, Polisilicon Importazione ed esportazione: le importazioni superano di gran lunga le esportazioni, con la Germania e la Malesia che rappresentano una proporzione più elevata
Nel 2021, circa il 18,63% della domanda di polisilicone cinese proverà dalle importazioni e la portata delle importazioni supera di gran lunga la scala delle esportazioni. Dal 2017 al 2021, il modello di importazione ed esportazione del polisilicio è dominato dalle importazioni, che può essere dovuta alla forte domanda a valle per l'industria fotovoltaica che si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni e la sua domanda di polisilicone rappresenta oltre il 94% della domanda totale; Inoltre, la società non ha ancora padroneggiato la tecnologia di produzione del polisilicone di livello elettronico di alta purezza, quindi alcuni polisilicon richiesti dall'industria dei circuiti integrati devono ancora fare affidamento sulle importazioni. According to the data of the Silicon Industry Branch, the import volume continued to decline in 2019 and 2020. The fundamental reason for the decline in polysilicon imports in 2019 was the substantial increase in production capacity, which rose from 388,000 tons in 2018 to 452,000 tons in 2019. At the same time, OCI, REC, HANWHA Some overseas companies, such as some overseas companies, have withdrawn from the polysilicon industry due to losses, Quindi la dipendenza dall'importazione del polisilicio è molto più bassa; Sebbene la capacità di produzione 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 l'apparente consumo di polisilicone raggiungerà 613.000 tonnellate, spingendo il volume di importazione in rimbalzo. Negli ultimi cinque anni, il volume delle importazioni in polisilicio netto cinese è stato compreso tra 90.000 e 140.000 tonnellate, di cui circa 103.800 tonnellate nel 2021. Si prevede che il volume delle importazioni nette in polisilicone in Cina rimarrà circa 100.000 tonnellate all'anno dal 2022 al 2025.
Le importazioni di polisilicone cinese 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 di polisilicone cinese provengono dalla Germania, dal 26% dalla Malesia, dal 13,5% dal Giappone e dal 6% da Taiwan. La Germania possiede il gigante mondiale di Polysilicon Wacker, che è la più grande fonte di polisilicone all'estero, pari al 12,7% della capacità di produzione globale totale nel 2021; La Malesia ha un gran numero di linee di produzione di Polysilicon dalla OCI Company della Corea del Sud, che proviene dalla linea di produzione originale in Malesia di Tokuyama, una società giapponese acquisita da OCI. Ci sono fabbriche e alcune fabbriche che OCI si è trasferita dalla Corea del Sud alla Malesia. Il motivo del trasferimento è che la Malesia fornisce spazio di fabbrica gratuito e il costo dell'elettricità è inferiore a quello della Corea del Sud; Giappone e Taiwan, in Cina, hanno Tokuyama, Get e altre società, che occupano una grande parte della produzione di polisilicio. un posto. Nel 2021, l'output di Polysilicon sarà di 492.000 tonnellate, che la capacità fotovoltaica di recente installazione e la domanda di produzione di chip saranno rispettivamente di 206.400 tonnellate e 1.500 tonnellate e le restanti 284.100 tonnellate saranno utilizzate principalmente per l'elaborazione a valle ed esportato all'estero. Nei collegamenti a valle di polisilicio, i wafer, le cellule e i moduli di silicio vengono esportati principalmente, tra cui l'esportazione di moduli è particolarmente evidente. Nel 2021 erano stati 4,64 miliardi di wafer di silicio e 3,2 miliardi di celle fotovoltaicheesportatoDalla Cina, con un'esportazione totale di 22,6 GW e 10,3 GW rispettivamente, e l'esportazione di moduli fotovoltaici è di 98,5 GW, con pochissime importazioni. In termini di composizione del valore di esportazione, le esportazioni del modulo nel 2021 raggiungano $ 24,61 miliardi, pari all'86%, seguite da wafer e batterie al silicio. Nel 2021, l'output globale di wafer di silicio, celle fotovoltaiche e moduli fotovoltaici raggiungerà rispettivamente il 97,3%, l'85,1%e l'82,3%. Si prevede che l'industria fotovoltaica globale continuerà a concentrarsi in Cina entro i prossimi tre anni e il volume di produzione e esportazione di ciascun collegamento sarà considerevole. Pertanto, si stima che dal 2022 al 2025, la quantità di polisilicio utilizzata per la lavorazione e la produzione di prodotti a valle ed esportati all'estero aumenterà gradualmente. Si stima sottraendo la produzione all'estero dalla domanda di polisilicone all'estero. Nel 2025, il polisilicio prodotto mediante elaborazione in prodotti a valle sarà stimato per esportare 583.000 tonnellate in paesi stranieri dalla Cina
4, Riepilogo e prospettive
La domanda globale del polisilicio è principalmente concentrata nel campo fotovoltaico e la domanda nel campo a semiconduttore non è un ordine di grandezza. La domanda di polisilicone è guidata da installazioni fotovoltaiche e viene gradualmente trasmessa al polisilicio attraverso il collegamento dei moduli fotovoltaici-celle-vavi, generando la domanda per esso. In futuro, con l'espansione della capacità installata globale fotovoltaica, la domanda di polisilicio è generalmente ottimista. Ottimamente, la Cina e le installazioni fotovoltarie appena aumentate che causano la domanda di polisilicone nel 2025 saranno rispettivamente di 36,96 GW e 73,93GW, e la domanda in condizioni conservative raggiungerà anche i 30,24 GW e 60,49GW rispettivamente. Nel 2021, la domanda e l'offerta globale del polisilicio saranno strette, con conseguenti elevati prezzi globali del polisilicio. Questa situazione può continuare fino al 2022 e passare gradualmente allo stadio dell'offerta libera dopo il 2023. Nella seconda metà del 2020, l'impatto dell'epidemia ha iniziato a indebolirsi e l'espansione della produzione a valle ha guidato la domanda di Polisilicon e alcune aziende di spicco hanno pianificato di espandere la produzione. Tuttavia, il ciclo di espansione di oltre un anno e mezzo ha comportato il rilascio della capacità di produzione alla fine del 2021 e del 2022, con conseguente aumento del 4,24% nel 2021. Vi è un divario di offerta di 10.000 tonnellate, quindi i prezzi sono aumentati bruscamente. Si prevede che nel 2022, nelle condizioni ottimistiche e conservative della capacità installata fotovoltaica fotovoltaica, il divario di offerta e offerta sarà rispettivamente di -156.500 tonnellate e 2.400 tonnellate e l'offerta complessiva sarà ancora in uno stato di domanda relativamente breve. Nel 2023 e oltre, i nuovi progetti che hanno iniziato la costruzione alla fine del 2021 e all'inizio del 2022 inizieranno la produzione e raggiungeranno un aumento della capacità di produzione. L'offerta e la domanda si allerranno gradualmente e i prezzi possono essere sotto pressione al ribasso. Nel follow-up, si dovrebbe prestare attenzione all'impatto della guerra russa-ucraina sul modello di energia globale, che potrebbe cambiare il piano globale per la capacità fotovoltaica di nuova installazione, che influenzerà la domanda di polisilicone.
(Questo articolo è solo per il riferimento dei clienti di Urbanmines e non rappresenta alcun consulenza per gli investimenti）