1. Polisilicio pramonės grandinė: gamybos procesas yra sudėtingas, o tolesnis dėmesys skiriamas fotovoltiniams puslaidininkiams
Polisilicis daugiausia gaminamas iš pramoninio silicio, chloro ir vandenilio ir yra prieš fotovoltinės ir puslaidininkių pramonės grandines. Remiantis CPIA duomenimis, dabartinis pagrindinis polisilicio gamybos būdas pasaulyje yra modifikuotas Siemens metodas, išskyrus Kiniją, daugiau nei 95% polisilicio pagaminama modifikuotu Siemens metodu. Gaminant polisilicis patobulintu Siemens metodu, pirmiausia, chloro dujos sujungiamos su vandenilio dujomis, kad susidarytų vandenilio chloridas, o po to, susmulkinus ir sumalus pramoninį silicį, jis reaguoja su silicio milteliais, kad susidarytų trichlorsilanas, kuris dar labiau redukuojamas vandenilio dujos polisilicio gamybai. Polikristalinis silicis gali būti išlydytas ir aušinamas, kad būtų pagaminti polikristalinio silicio luitai, o monokristalinį silicį taip pat galima gaminti Czochralski arba zoniniu lydymu. Palyginti su polikristaliniu siliciu, monokristalinis silicis susideda iš tos pačios kristalų orientacijos kristalų grūdelių, todėl jis turi geresnį elektros laidumą ir konversijos efektyvumą. Tiek polikristalinio silicio luitai, tiek monokristalinio silicio strypai gali būti toliau pjaustomi ir perdirbami į silicio plokšteles ir elementus, kurie savo ruožtu tampa pagrindinėmis fotovoltinių modulių dalimis ir naudojami fotovoltiniame lauke. Be to, monokristalinės silicio plokštelės taip pat gali būti suformuotos į silicio plokšteles pakartotinai šlifuojant, poliruojant, epitaksuojant, valant ir kitais procesais, kurie gali būti naudojami kaip puslaidininkinių elektroninių prietaisų substratas.
Polisilicio priemaišų kiekis yra griežtai reikalaujamas, o pramonė pasižymi didelėmis kapitalo investicijomis ir didelėmis techninėmis kliūtimis. Kadangi polisilicio grynumas rimtai paveiks monokristalinio silicio piešimo procesą, grynumo reikalavimai yra labai griežti. Minimalus polisilicio grynumas yra 99,9999%, o didžiausias – be galo artimas 100%. Be to, Kinijos nacionaliniai standartai pateikia aiškius priemaišų kiekio reikalavimus, ir remiantis tuo polisilicis skirstomas į I, II ir III klases, kurių boro, fosforo, deguonies ir anglies kiekis yra svarbus atskaitos indeksas. „Polisilicio pramonės prieigos sąlygos“ numato, kad įmonės turi turėti patikimą kokybės tikrinimo ir valdymo sistemą, o gaminių standartai griežtai atitikti nacionalinius standartus; be to, prieigos sąlygos taip pat reikalauja polisilicio gamybos įmonių masto ir energijos suvartojimo, pvz., saulės, elektroninio polisilicio. Projekto mastas yra atitinkamai didesnis nei 3000 tonų per metus ir 1000 tonų per metus ir minimalus kapitalo koeficientas. naujos statybos ir rekonstrukcijos bei plėtros projektų investicijos turi būti ne mažesnės kaip 30 proc., todėl polisilicis yra imli kapitalui pramonė. Remiantis CPIA statistika, 2021 metais pradėtos eksploatuoti 10 000 tonų polisilicio gamybos linijos įrangos investicijų kaina šiek tiek padidėjo iki 103 mln. juanių/kt. Priežastis – pabrangusios birių metalų medžiagos. Tikimasi, kad investicijų sąnaudos ateityje didės tobulėjant gamybos įrangos technologijoms, o monomerų mažės didėjant dydžiui. Pagal reglamentus, polisilicio energijos suvartojimas saulės ir elektroninės klasės Czochralski redukcijai turėtų būti atitinkamai mažesnis nei 60 kWh/kg ir 100 kWh/kg, o reikalavimai energijos suvartojimo rodikliams yra gana griežti. Polisilicio gamyba dažniausiai priklauso chemijos pramonei. Gamybos procesas yra gana sudėtingas, o techninių maršrutų, įrangos parinkimo, paleidimo ir eksploatavimo slenkstis yra aukštas. Gamybos procesas apima daugybę sudėtingų cheminių reakcijų, o valdymo mazgų skaičius yra daugiau nei 1000. Naujiems dalyviams sunku Greitai įvaldykite brandų meistriškumą. Todėl polisilicio gamybos pramonėje yra didelių kapitalo ir techninių kliūčių, o tai taip pat skatina polisilicio gamintojus atlikti griežtą techninį proceso srauto, pakavimo ir transportavimo proceso optimizavimą.
2. Polisilicio klasifikacija: grynumas lemia naudojimą, o saulės energijos klasė užima pagrindinę kryptį
Polikristalinis silicis, elementinio silicio forma, sudarytas iš skirtingų kristalų orientacijų kristalų grūdelių ir daugiausia išgryninamas pramoniniu silicio apdorojimu. Polisilicio išvaizda yra pilko metalinio blizgesio, o lydymosi temperatūra yra apie 1410 ℃. Jis yra neaktyvus kambario temperatūroje ir aktyvesnis išlydytas. Polisilicis pasižymi puslaidininkinėmis savybėmis ir yra nepaprastai svarbi ir puiki puslaidininkinė medžiaga, tačiau nedidelis kiekis priemaišų gali labai paveikti jo laidumą. Yra daug polisilicio klasifikavimo metodų. Be jau minėtos klasifikacijos pagal Kinijos nacionalinius standartus, čia pristatomi dar trys svarbūs klasifikavimo metodai. Atsižvelgiant į skirtingus grynumo reikalavimus ir paskirtį, polisilicis gali būti suskirstytas į saulės ir elektroninės klasės polisilicį. Saulės tipo polisilicis daugiausia naudojamas fotovoltinių elementų gamyboje, o elektroninės klasės polisilicis plačiai naudojamas integrinių grandynų pramonėje kaip žaliava lustams ir kitai gamybai. Saulės kokybės polisilicio grynumas yra 6–8 N, tai yra, bendras priemaišų kiekis turi būti mažesnis nei 10–6, o polisilicio grynumas turi siekti 99,9999% ar daugiau. Elektroninio polisilicio grynumo reikalavimai yra griežtesni – mažiausiai 9N, o didžiausia srovė – 12N. Elektroninio polisilicio gamyba yra gana sudėtinga. Yra nedaug Kinijos įmonių, kurios įvaldė elektroninio polisilicio gamybos technologiją, ir jos vis dar gana priklausomos nuo importo. Šiuo metu saulės energijai atsparaus polisilicio našumas yra daug didesnis nei elektroninio polisilicio, o pirmasis yra apie 13,8 karto didesnis nei pastarojo.
Atsižvelgiant į silicio medžiagos legiravimo priemaišų ir laidumo tipo skirtumą, ją galima suskirstyti į P ir N tipo. Kai silicis yra legiruotas akceptorių priemaišų elementais, tokiais kaip boras, aliuminis, galis ir kt., jame vyrauja skylinis laidumas ir jis yra P tipo. Kai silicis yra legiruotas donoriniais priemaišų elementais, tokiais kaip fosforas, arsenas, stibis ir kt., jame vyrauja elektronų laidumas ir jis yra N tipo. P tipo baterijas daugiausia sudaro BSF ir PERC baterijos. 2021 m. PERC akumuliatoriai sudarys daugiau nei 91% pasaulinės rinkos, o BSF baterijos bus pašalintos. Per laikotarpį, kai PERC pakeičia BSF, P tipo ląstelių konversijos efektyvumas padidėjo nuo mažiau nei 20% iki daugiau nei 23%, o tai beveik artėja prie teorinės viršutinės 24,5% ribos, o teorinė viršutinė N- riba. tipo elementai yra 28,7%, o N tipo elementai turi aukštą konversijos efektyvumą, Dėl didelio bifacialinio santykio ir žemo temperatūros koeficiento pranašumų įmonės pradėjo diegti masines N tipo baterijų gamybos linijas. Remiantis CPIA prognozėmis, 2022 m. N tipo baterijų dalis gerokai padidės nuo 3% iki 13,4%. Tikimasi, kad per ateinančius penkerius metus bus pradėtas N tipo akumuliatorių perėjimas prie P tipo akumuliatorių. Pagal skirtingą paviršiaus kokybę jis gali būti suskirstytas į tankią medžiagą, žiedinių kopūstų medžiagą ir koralų medžiagą. Tankios medžiagos paviršius turi mažiausią įdubimo laipsnį, mažiau nei 5 mm, neturi spalvos pakitimų, nėra oksidacijos tarpsluoksnio ir aukščiausia kaina; žiedinio kopūsto medžiagos paviršius yra vidutinio įdubimo laipsnio, 5-20 mm, pjūvis yra vidutinis, o kaina yra vidutinė; o koralinės medžiagos paviršius turi rimtesnį įdubimą, gylis didesnis nei 20 mm, pjūvis laisvas, o kaina mažiausia. Tanki medžiaga daugiausia naudojama monokristaliniam siliciui piešti, o žiedinių kopūstų ir koralų medžiaga daugiausia naudojama polikristalinio silicio plokštelėms gaminti. Kasdieninėje įmonių gamyboje tanki medžiaga gali būti legiruota ne mažiau kaip 30% žiedinių kopūstų medžiagos, kad būtų pagamintas monokristalinis silicis. Galima sutaupyti žaliavų sąnaudas, tačiau naudojant žiedinių kopūstų medžiagą tam tikru mastu sumažės kristalų traukimo efektyvumas. Įmonės turi pasirinkti tinkamą dopingo santykį, pasvėrus abu. Pastaruoju metu tankios ir žiedinių kopūstų medžiagos kainų skirtumas iš esmės stabilizavosi ties 3 RMB/kg. Jei kainų skirtumas dar labiau padidės, įmonės gali apsvarstyti galimybę naudoti daugiau žiedinių kopūstų medžiagos monokristalinio silicio traukimo metu.
3. Procesas: Siemens metodas užima pagrindinę kryptį, o energijos suvartojimas tampa raktu į technologinius pokyčius
Polisilicio gamybos procesas yra maždaug padalintas į du etapus. Pirmajame etape pramoniniai silicio milteliai reaguoja su bevandeniu vandenilio chloridu, kad būtų gautas trichlorsilanas ir vandenilis. Po pakartotinio distiliavimo ir gryninimo dujinis trichlorsilanas, dichlorodihidrosilicis ir silanas; antrasis žingsnis – minėtų didelio grynumo dujų redukavimas į kristalinį silicį, o redukcijos pakopa skiriasi modifikuoto Siemens metodo ir silano verdančio sluoksnio metodu. Patobulintas Siemens metodas pasižymi brandžia gamybos technologija ir aukšta gaminių kokybe ir šiuo metu yra plačiausiai naudojama gamybos technologija. Tradicinis Siemens gamybos metodas yra naudoti chlorą ir vandenilį bevandenio vandenilio chlorido, vandenilio chlorido ir miltelių pavidalo pramoninio silicio sintezei, kad būtų sintetinamas trichlorsilanas tam tikroje temperatūroje, o po to atskiriamas, rektifikuojamas ir išgryninamas trichlorsilanas. Vandenilio redukcijos krosnyje silicyje vyksta šiluminės redukcijos reakcija, kad būtų gautas elementinis silicis, nusodintas ant silicio šerdies. Šiuo pagrindu patobulintame „Siemens“ procese taip pat įrengtas pagalbinis procesas, skirtas perdirbti didelį kiekį šalutinių produktų, tokių kaip vandenilis, vandenilio chloridas ir silicio tetrachloridas, susidaręs gamybos procese, daugiausia apimantis išmetamųjų dujų surinkimą ir pakartotinį silicio tetrachlorido naudojimą. technologija. Vandenilis, vandenilio chloridas, trichlorsilanas ir silicio tetrachloridas išmetamosiose dujose atskiriami sausuoju regeneravimu. Vandenilis ir vandenilio chloridas gali būti pakartotinai naudojami sintezei ir gryninimui naudojant trichlorsilaną, o trichlorsilanas tiesiogiai perdirbamas į terminį redukciją. Gryninimas atliekamas krosnyje, o silicio tetrachloridas hidrinamas ir gaunamas trichlorsilanas, kuris gali būti naudojamas gryninimui. Šis etapas dar vadinamas šalto hidrinimo apdorojimu. Įgyvendindamos uždarojo ciklo gamybą, įmonės gali žymiai sumažinti žaliavų ir elektros suvartojimą, taip efektyviai sutaupydami gamybos sąnaudas.
Polisilicio gamybos naudojant patobulintą Siemens metodą Kinijoje kaina apima žaliavas, energijos sąnaudas, nusidėvėjimą, perdirbimo išlaidas ir tt Technologinė pažanga pramonėje gerokai sumažino sąnaudas. Žaliavos daugiausia susijusios su pramoniniu siliciu ir trichlorsilanu, energijos sąnaudas sudaro elektra ir garai, o perdirbimo išlaidos – gamybos įrangos tikrinimo ir remonto išlaidos. Pagal Baichuan Yingfu statistiką apie polisilicio gamybos sąnaudas 2022 m. birželio pradžioje, žaliavos yra didžiausias sąnaudų elementas, kuris sudaro 41 % visų sąnaudų, iš kurių pagrindinis silicio šaltinis yra pramoninis silicis. Pramonėje paprastai naudojamas silicio vieneto suvartojimas atitinka silicio kiekį, sunaudotą vienam didelio grynumo silicio gaminių vienetui. Skaičiavimo metodas yra paversti visas silicio turinčias medžiagas, tokias kaip pramoniniai silicio milteliai ir trichlorsilanas, į gryną silicį, o tada atimti užsakomą chlorsilaną pagal Gryno silicio kiekį, konvertuotą iš silicio kiekio santykio. Remiantis CPIA duomenimis, 2021 m. silicio suvartojimo lygis sumažės 0,01 kg/kg-Si iki 1,09 kg/kg-Si. Tikimasi, kad tobulėjant šalto hidrinimo apdorojimui ir šalutinių produktų perdirbimui sumažinti iki 1,07 kg/kg iki 2030 m. kg-Si. Remiantis neišsamia statistika, penkių didžiausių Kinijos polisilicio pramonės įmonių silicio suvartojimas yra mažesnis nei pramonės vidurkis. Yra žinoma, kad du iš jų 2021 m. sunaudos atitinkamai 1,08 kg/kg-Si ir 1,05 kg/kg-Si. Antra pagal dydį dalis yra energijos suvartojimas, iš viso sudarantis 32%, iš kurių elektra sudaro 30% visų sąnaudų, o tai rodo, kad elektros kaina ir efektyvumas vis dar yra svarbūs polisilicio gamybos veiksniai. Du pagrindiniai energijos vartojimo efektyvumo matavimo rodikliai yra visapusiškas energijos suvartojimas ir sumažintas energijos suvartojimas. Energijos suvartojimo mažinimas reiškia trichlorsilano ir vandenilio redukavimo procesą, kad būtų gauta labai gryna silicio medžiaga. Energijos sąnaudos apima silicio šerdies pašildymą ir nusodinimą. , šilumos išsaugojimas, galutinis vėdinimas ir kitas proceso energijos suvartojimas. 2021 m., tobulėjant technologijoms ir visapusiškai naudojant energiją, vidutinis visapusis polisilicio gamybos energijos suvartojimas per metus sumažės 5,3% iki 63 kWh/kg-Si, o vidutinis sumažintas energijos suvartojimas sumažės 6,1% per metus. iki 46 kWh/kg-Si, kuris, kaip tikimasi, ateityje dar mažės. . Be to, nusidėvėjimas taip pat yra svarbus išlaidų elementas, kuris sudaro 17 proc. Verta paminėti, kad Baichuan Yingfu duomenimis, 2022 m. birželio pradžioje bendra polisilicio gamybos kaina buvo apie 55 816 juanių/t, vidutinė polisilicio kaina rinkoje buvo apie 260 000 juanių/t, o bendrasis pelno marža buvo net 70% ar daugiau, todėl pritraukė daug Įmonės investuoja į polisilicio gamybos pajėgumų statybą.
Polisilicio gamintojai gali sumažinti išlaidas dviem būdais: vienas – žaliavų sąnaudas, kitas – energijos sąnaudas. Kalbant apie žaliavas, gamintojai gali sumažinti žaliavų savikainą pasirašydami ilgalaikes bendradarbiavimo sutartis su pramoninio silicio gamintojais arba kurdami integruotus tiekėjų ir vartotojų gamybos pajėgumus. Pavyzdžiui, polisilicio gamybos įmonės iš esmės priklauso nuo savo pramoninio silicio tiekimo. Kalbant apie elektros suvartojimą, gamintojai gali sumažinti elektros sąnaudas mažomis elektros kainomis ir visapusišku energijos suvartojimo gerinimu. Maždaug 70% viso elektros suvartojimo yra elektros energijos suvartojimo sumažinimas, o sumažinimas taip pat yra pagrindinė grandis gaminant labai gryną kristalinį silicio. Todėl dauguma polisilicio gamybos pajėgumų Kinijoje yra sutelkti regionuose su žemomis elektros kainomis, tokiuose kaip Sindziangas, Vidinė Mongolija, Sičuanas ir Junanis. Tačiau tobulėjant dviejų anglies dioksido emisijų politikai sunku gauti daug pigių energijos išteklių. Todėl energijos sąnaudų mažinimas siekiant sumažinti sąnaudas šiandien yra labiau įmanomas išlaidų mažinimas. Būdas. Šiuo metu efektyvus būdas sumažinti energijos suvartojimą yra padidinti silicio šerdžių skaičių redukcinėje krosnyje, taip padidinant vieno įrenginio našumą. Šiuo metu Kinijoje pagrindinės redukcijos krosnių rūšys yra 36 poros strypų, 40 porų strypų ir 48 poros strypų. Krosnies tipas atnaujintas iki 60 porų strypų ir 72 porų strypų, tačiau kartu kelia aukštesnius reikalavimus įmonių gamybos technologijos lygiui.
Palyginti su patobulintu Siemens metodu, silano verdančio sluoksnio metodas turi tris privalumus: vienas yra mažos energijos sąnaudos, kitas - didelė kristalų traukimo galia, o trečias - palankesnis derinimas su pažangesne CCZ nuolatine Czochralski technologija. Silicio pramonės filialo duomenimis, visapusiškas silano verdančio sluoksnio metodo energijos suvartojimas yra 33,33% patobulinto Siemens metodo, o sumažintas energijos suvartojimas yra 10% patobulinto Siemens metodo. Silano verdančio sluoksnio metodas turi didelių energijos suvartojimo pranašumų. Kalbant apie kristalų traukimą, granuliuoto silicio fizinės savybės gali padėti lengviau visiškai užpildyti kvarcinį tiglį monokristalinio silicio traukimo strypo jungtyje. Polikristalinis silicis ir granuliuotas silicis gali padidinti vienos krosnies tiglio įkrovimo pajėgumą 29%, tuo pačiu sumažinant įkrovimo laiką 41%, o tai žymiai pagerina monokristalinio silicio traukimo efektyvumą. Be to, granuliuotas silicis turi mažą skersmenį ir gerą sklandumą, o tai labiau tinka CCZ nuolatiniam Czochralski metodui. Šiuo metu pagrindinė monokristalinio traukimo vidurio ir žemupyje technologija yra RCZ monokristalų perliejimo metodas, kuris yra pakartotinis kristalo padavimas ir traukimas po to, kai ištraukiamas monokristalinis silicio strypas. Piešimas atliekamas tuo pačiu metu, o tai taupo monokristalinio silicio strypo aušinimo laiką, todėl gamybos efektyvumas yra didesnis. Spartus CCZ nuolatinio Czochralski metodo vystymasis taip pat padidins granuliuoto silicio paklausą. Nors granuliuotas silicis turi tam tikrų trūkumų, tokių kaip daugiau silicio miltelių, susidarančių dėl trinties, didelis paviršiaus plotas ir lengva teršalų adsorbcija, o lydymosi metu vandenilis susijungia į vandenilį, dėl kurio lengva praleisti, tačiau pagal naujausius pranešimus apie atitinkamą granuliuotą silicį. įmonės, šios problemos sprendžiamos ir padaryta tam tikra pažanga.
Silano verdančio sluoksnio procesas yra subrendęs Europoje ir Jungtinėse Amerikos Valstijose, o pradėjus veikti Kinijos įmonėms, jis yra pradiniame etape. Jau devintajame dešimtmetyje užsienio granuliuotas silicis, atstovaujamas REC ir MEMC, pradėjo tyrinėti granuliuoto silicio gamybą ir realizavo didelio masto gamybą. Be to, bendras REC granuliuoto silicio gamybos pajėgumas 2010 m. pasiekė 10 500 tonų per metus ir, palyginti su Siemens kolegomis tuo pačiu laikotarpiu, jis turėjo mažiausiai 2–3 USD/kg sąnaudų pranašumą. Dėl monokristalinio traukimo poreikių bendrovės granuliuoto silicio gamyba sustojo ir galiausiai sustabdė gamybą, todėl kreipėsi į bendrą įmonę su Kinija, kad įkurtų gamybos įmonę, kuri užsiimtų granuliuoto silicio gamyba.
4. Žaliavos: pramoninis silicis yra pagrindinė žaliava, o tiekimas gali patenkinti polisilicio plėtimosi poreikius
Pramoninis silicis yra pagrindinė polisilicio gamybos žaliava. Tikimasi, kad Kinijos pramoninė silicio gamyba nuo 2022 m. iki 2025 m. nuolat augs. 2010–2021 m. Kinijos pramoninio silicio gamyba yra plėtros stadijoje, o vidutinis metinis gamybos pajėgumų ir produkcijos augimo tempas sieks atitinkamai 7,4 % ir 8,6 %. . SMM duomenimis, naujai padidėjopramoninio silicio gamybos pajėgumaiKinijoje bus 890 000 tonų ir 1,065 mln. tonų 2022 ir 2023 m. Darant prielaidą, kad pramoninės silicio įmonės ir toliau išlaikys maždaug 60 % pajėgumų panaudojimo lygį ir veiklos rodiklį, Kinija naujai padidinogamybos pajėgumai 2022 ir 2023 metais padidins produkciją 320 000 tonų ir 383 000 tonų. Remiantis GFCI skaičiavimais,Kinijos pramoninis silicio gamybos pajėgumas 22/23/24/25 yra apie 5,90/697/6,71/6,5 mln. tonų, atitinkančių 3,55/391/4,18/4,38 mln.
Likusių dviejų pramoninio silicio sluoksnių augimo tempas yra gana lėtas, o Kinijos pramoninė silicio gamyba iš esmės gali atitikti polisilicio gamybą. 2021 m. Kinijos pramoninis silicio gamybos pajėgumas bus 5,385 mln. tonų, ty 3,213 mln. tonų, iš kurių polisilicio, organinio silicio ir aliuminio lydinių sunaudos atitinkamai 623 000 tonų, 898 000 tonų ir 649 000 tonų. Be to, beveik 780 000 tonų produkcijos naudojama eksportui. 2021 metais polisilicio, organinio silicio ir aliuminio lydinių suvartojimas sudarys atitinkamai 19%, 28% ir 20% pramoninio silicio. Tikimasi, kad nuo 2022 iki 2025 m. organinio silicio gamybos augimo tempas išliks apie 10%, o aliuminio lydinių gamybos augimo tempas bus mažesnis nei 5%. Todėl manome, kad 2022-2025 metais polisilicio gamybai gali būti panaudotas pramoninio silicio kiekis, kuris gali visiškai patenkinti polisilicio poreikius. gamybos poreikius.
5. Polisilicio tiekimas:Kinijaužima dominuojančią padėtį, o gamyba palaipsniui susirenka į pirmaujančias įmones
Pastaraisiais metais pasaulinė polisilicio gamyba kasmet didėjo ir palaipsniui susikaupė Kinijoje. Nuo 2017 iki 2021 m. pasaulinė metinė polisilicio gamyba išaugo nuo 432 000 tonų iki 631 000 tonų, o sparčiausiai – 2021 m., o augimo tempas – 21,11%. Per šį laikotarpį pasaulinė polisilicio gamyba pamažu telkėsi Kinijoje, o Kinijos polisilicio produkcijos dalis padidėjo nuo 56,02 % 2017 m. iki 80,03 % 2021 m. Palyginus dešimt geriausių pasaulio polisilicio gamybos pajėgumų 2010 m. nustatė, kad Kinijos įmonių skaičius išaugo nuo 4 iki 8, o kai kurių Amerikos ir Korėjos įmonių gamybos pajėgumų dalis labai sumažėjo ir iškrito iš dešimties geriausių komandų, tokių kaip HEMOLOCK , OCI, REC ir MEMC; smarkiai išaugo pramonės koncentracija, o dešimties geriausių pramonės įmonių bendri gamybos pajėgumai išaugo nuo 57,7% iki 90,3%. 2021 m. penkios Kinijos įmonės sudaro daugiau nei 10% gamybos pajėgumų, o iš viso sudaro 65,7%. . Yra trys pagrindinės priežastys, dėl kurių polisilicio pramonė palaipsniui perkeliama į Kiniją. Pirma, Kinijos polisilicio gamintojai turi didelių pranašumų žaliavų, elektros ir darbo sąnaudų požiūriu. Darbuotojų darbo užmokestis yra mažesnis nei užsienio šalių, todėl bendras gamybos sąnaudas Kinijoje yra daug mažesnės nei užsienio šalyse, o su technologine pažanga toliau mažės; antra, Kinijos polisilicio gaminių kokybė nuolat gerėja, dauguma jų yra pirmos klasės saulės energijos lygio, o atskiros pažangios įmonės atitinka grynumo reikalavimus. Aukštesnio elektroninio lygio polisilicio gamybos technologijoje buvo padaryta laimėjimų, palaipsniui pradėjus importuoti vietinį elektroninės klasės polisilicio pakeitimą, o pirmaujančios Kinijos įmonės aktyviai skatina elektroninės klasės polisilicio projektų kūrimą. Silicio plokštelių gamybos produkcija Kinijoje sudaro daugiau nei 95% visos pasaulinės gamybos produkcijos, o tai palaipsniui padidino Kinijos polisilicio apsirūpinimo rodiklį, kuris tam tikru mastu suspaudė užsienio polisilicio įmonių rinką.
Nuo 2017 iki 2021 m. metinė polisilicio gamyba Kinijoje nuolat didės, daugiausia energijos išteklių turinčiose srityse, tokiose kaip Sindziangas, Vidinė Mongolija ir Sičuanas. 2021 m. Kinijos polisilicio gamyba padidės nuo 392 000 tonų iki 505 000 tonų, ty 28,83%. Kalbant apie gamybos pajėgumus, Kinijos polisilicio gamybos pajėgumai paprastai didėjo, tačiau 2020 m. sumažėjo dėl kai kurių gamintojų veiklos sustabdymo. Be to, Kinijos polisilicio įmonių pajėgumų panaudojimo lygis nuolat auga nuo 2018 m., o pajėgumų panaudojimo lygis 2021 m. sieks 97,12%. Kalbant apie provincijas, Kinijos polisilicio gamyba 2021 m. daugiausia sutelkta vietovėse, kuriose elektros kainos mažos, pavyzdžiui, Sindziangas, Vidinė Mongolija ir Sičuanas. Sindziango produkcija yra 270 400 tonų, tai yra daugiau nei pusė visos Kinijos produkcijos.
Kinijos polisilicio pramonei būdingas didelis koncentracijos laipsnis, o CR6 vertė yra 77%, o ateityje bus ir toliau didėjanti tendencija. Polisilicio gamyba yra pramonė su dideliu kapitalu ir didelėmis techninėmis kliūtimis. Projekto statybos ir gamybos ciklas paprastai yra dveji metai ir daugiau. Naujiems gamintojams sunku patekti į pramonę. Sprendžiant iš žinomos planuojamos plėtros ir naujų projektų per ateinančius trejus metus, oligopoliniai pramonės gamintojai ir toliau plės savo gamybos pajėgumus dėl savo technologijų ir masto pranašumų, o jų monopolinė padėtis ir toliau augs.
Apskaičiuota, kad Kinijos polisilicio pasiūla nuo 2022 m. iki 2025 m. pradės didelio masto augimą, o 2025 m. polisilicio gamyba pasieks 1,194 mln. tonų, o tai paskatins pasaulinio polisilicio gamybos masto plėtrą. 2021 m. Kinijoje smarkiai pabrangus polisilicio kainai, didieji gamintojai investavo į naujų gamybos linijų statybą, o kartu pritraukė naujų gamintojų prisijungti prie pramonės. Kadangi polisilicio projektai nuo statybos iki gamybos užtruks mažiausiai pusantrų – dvejų metų, naujos statybos bus baigtos 2021 m. Gamybos pajėgumai paprastai pradedami gaminti 2022 ir 2023 metų antroje pusėje. Tai labai atitinka šiuo metu didžiųjų gamintojų skelbiamus naujus projektų planus. Nauji gamybos pajėgumai 2022-2025 metais daugiausia koncentruojami 2022 ir 2023 metais. Po to, palaipsniui stabilizuojantis polisilicio pasiūlai ir paklausai bei kainai, pamažu stabilizuosis ir bendri gamybos pajėgumai pramonėje. Žemyn, tai yra, gamybos pajėgumų augimo tempas palaipsniui mažėja. Be to, polisilicio įmonių pajėgumų panaudojimo lygis per pastaruosius dvejus metus išliko aukštas, tačiau prireiks laiko, kol naujų projektų gamybos pajėgumai padidės, o naujiems rinkos dalyviams įsisavinti atitinkama paruošimo technologija. Todėl naujų polisilicio projektų pajėgumų panaudojimo lygis per artimiausius kelerius metus bus žemas. Iš to galima prognozuoti 2022–2025 m. polisilicio gamybą, o 2025 m. – apie 1,194 mln. tonų.
Užjūrio gamybos pajėgumų koncentracija yra gana didelė, o gamybos augimo tempas ir greitis per ateinančius trejus metus nebus tokie dideli kaip Kinijos. Užjūrio polisilicio gamybos pajėgumai daugiausia sutelkti keturiose pirmaujančiose įmonėse, o likusi dalis yra daugiausia mažų gamybos pajėgumų. Kalbant apie gamybos pajėgumus, Wacker Chem užima pusę polisilicio gamybos pajėgumų užsienyje. Jos gamyklų Vokietijoje ir JAV gamybos pajėgumai yra atitinkamai 60 000 tonų ir 20 000 tonų. Staigus pasaulinių polisilicio gamybos pajėgumų išplėtimas 2022 m. ir vėliau gali sukelti susirūpinimą dėl pasiūlos pertekliaus, bendrovė vis dar laukia ir neplanuoja pridėti naujų gamybos pajėgumų. Pietų Korėjos polisilicio milžinė OCI palaipsniui perkelia savo saulės energijos polisilicio gamybos liniją į Malaiziją, išsaugodama originalią elektroninio polisilicio gamybos liniją Kinijoje, kuri 2022 m. planuojama pasiekti 5 000 tonų. OCI gamybos pajėgumai Malaizijoje sieks 27 000 tonų ir 30 000 tonų 2020 ir 2021 m., pasiekus mažas energijos vartojimo sąnaudas ir išvengiant Kinijos didelių polisilicio tarifų JAV ir Pietų Korėjoje. Bendrovė planuoja pagaminti 95 000 tonų, tačiau pradžios data neaiški. Tikimasi, kad per ateinančius ketverius metus jis padidės iki 5000 tonų per metus. Norvegijos įmonė REC turi dvi gamybos bazes Vašingtono valstijoje ir Montanoje, JAV, kurių metinis gamybos pajėgumas yra 18 000 tonų saulės energijai atsparaus polisilicio ir 2 000 tonų elektroninio polisilicio. Didelių finansinių sunkumų patyrusi REC nusprendė sustabdyti gamybą, o paskatinta polisilicio kainų bumo 2021 m., bendrovė nusprendė iki 2023 m. pabaigos atnaujinti 18 000 tonų projektų Vašingtono valstijoje ir 2 000 tonų gamybą Montanoje. , ir gali užbaigti gamybos pajėgumų didinimą 2024 m. „Hemlock“ yra didžiausias polisilicio gamintojas Jungtinėse Valstijose, kurio specializacija yra labai grynas elektroninis polisilicis. Aukštųjų technologijų gamybos kliūtys apsunkina įmonės produktų pakeitimą rinkoje. Kartu su tuo, kad bendrovė per kelerius metus neplanuoja statyti naujų projektų, tikimasi, kad įmonės gamybos pajėgumai bus 2022–2025 m. Metinė produkcija išlieka 18 000 tonų. Be to, 2021 metais naujų įmonių, išskyrus minėtas keturias bendroves, gamybos pajėgumai sieks 5000 tonų. Nesuvokiant visų įmonių gamybos planų, čia daroma prielaida, kad nuo 2022 iki 2025 metų nauji gamybos pajėgumai bus 5000 tonų per metus.
Remiantis užsienio gamybos pajėgumais, apskaičiuota, kad 2025 m. užjūrio polisilicio gamyba bus apie 176 000 tonų, darant prielaidą, kad užjūrio polisilicio gamybos pajėgumų panaudojimo lygis išliks nepakitęs. Po to, kai 2021 m. smarkiai išaugo polisilicio kaina, Kinijos įmonės padidino gamybą ir išplėtė gamybą. Priešingai, užsienio bendrovės yra atsargesnės planuodamos naujus projektus. Taip yra todėl, kad polisilicio pramonės dominavimą jau kontroliuoja Kinija, o aklai didėjanti gamyba gali atnešti nuostolių. Kalbant apie sąnaudas, energijos suvartojimas yra didžiausia polisilicio kainos dalis, todėl elektros kaina yra labai svarbi, o Sindziangas, Vidinė Mongolija, Sičuanas ir kiti regionai turi akivaizdžių pranašumų. Kalbant apie paklausą, Kinijos silicio plokštelių gamyba sudaro daugiau nei 99 % visos pasaulyje pagamintos silicio plokštelės. Tolesnė polisilicio pramonė daugiausia sutelkta Kinijoje. Pagaminto polisilicio kaina yra maža, transportavimo kaina yra maža, o paklausa yra visiškai garantuota. Antra, Kinija įvedė palyginti aukštus antidempingo tarifus saulės energijai atsparaus polisilicio importui iš JAV ir Pietų Korėjos, o tai labai sumažino polisilicio vartojimą iš JAV ir Pietų Korėjos. Būkite atsargūs kurdami naujus projektus; be to, pastaraisiais metais Kinijos užjūrio polisilicio įmonės dėl tarifų poveikio vystėsi lėtai, o kai kurios gamybos linijos buvo sumažintos ar net uždarytos, o jų dalis pasaulinėje gamyboje kasmet mažėjo, todėl nebus lyginamas su polisilicio kainų kilimu 2021 m., nes Kinijos įmonės pelnas yra didelis, finansinės sąlygos nėra pakankamos sparčiai ir stambaus masto gamybos pajėgumų plėtrai palaikyti.
Remiantis atitinkamomis polisilicio gamybos Kinijoje ir užsienyje 2022–2025 m. prognozėmis, galima apibendrinti numatomą pasaulinės polisilicio gamybos vertę. Skaičiuojama, kad pasaulinė polisilicio gamyba 2025 metais sieks 1,371 mln. tonų. Pagal prognozuojamą polisilicio gamybos vertę galima apytiksliai apskaičiuoti Kinijos pasaulinės dalies dalį. Tikimasi, kad Kinijos dalis palaipsniui didės nuo 2022 iki 2025 m., o 2025 metais ji viršys 87 proc.
6, Santrauka ir perspektyva
Polisilicis yra pasroviui nuo pramoninio silicio ir prieš visą fotovoltinės ir puslaidininkių pramonės grandinę, todėl jo statusas yra labai svarbus. Fotovoltinės pramonės grandinė paprastai yra polisilicio-silicio plokštelė-elementas-modulis-fotovoltinė instaliuota talpa, o puslaidininkių pramonės grandinė paprastai yra polisilicio-monokristalinio silicio plokštelė-silicio plokštelė-lustas. Įvairūs naudojimo būdai kelia skirtingus polisilicio grynumo reikalavimus. Fotoelektros pramonėje daugiausia naudojamas saulės energijai atsparus polisilicis, o puslaidininkių pramonėje – elektroninės klasės polisilicis. Pirmojo grynumo diapazonas yra 6N–8N, o antrosios – 9N ar daugiau.
Daugelį metų pagrindinis polisilicio gamybos procesas visame pasaulyje buvo patobulintas Siemens metodas. Pastaraisiais metais kai kurios įmonės aktyviai tyrinėjo pigesnių silano verdančiojo sluoksnio metodą, kuris gali turėti įtakos gamybos modeliui. Strypo formos polisilicis, pagamintas modifikuotu Siemens metodu, pasižymi didelėmis energijos sąnaudomis, didelėmis sąnaudomis ir dideliu grynumu, o granuliuotas silicis, pagamintas silano verdančiojo sluoksnio metodu, pasižymi mažu energijos suvartojimu, mažomis sąnaudomis ir santykinai mažu grynumu. . Kai kurios Kinijos įmonės įgyvendino masinę granuliuoto silicio gamybą ir granuliuoto silicio panaudojimo polisilicio traukimui technologiją, tačiau ji nebuvo plačiai reklamuojama. Ar granuliuotas silicis gali pakeisti buvusįjį ateityje, priklauso nuo to, ar išlaidų pranašumas gali padengti kokybės trūkumą, tolesnio naudojimo poveikį ir pagerinti silano saugą. Pastaraisiais metais pasaulinė polisilicio gamyba kasmet didėjo ir palaipsniui susirenka Kinijoje. Nuo 2017 m. iki 2021 m. pasaulinė metinė polisilicio gamyba padidės nuo 432 000 tonų iki 631 000 tonų, o sparčiausiai augs 2021 m. Per šį laikotarpį pasaulinė polisilicio gamyba palaipsniui vis labiau koncentravosi į Kiniją, o Kinijos polisilicio produkcijos dalis padidėjo nuo 56,02 % 2017 m. iki 80,03 % 2021 m. Nuo 2022 iki 2025 m. polisilicio pasiūla paskatins didelio masto augimą. Skaičiuojama, kad 2025 m. Kinijoje polisilicio gamyba sieks 1,194 mln. tonų, o užjūrio – 176 000 tonų. Todėl pasaulinė polisilicio gamyba 2025 m. sieks apie 1,37 mln. tonų.
(Šis straipsnis skirtas tik nuorodai „UrbanMines“ klientams ir nepateikia jokių investicijų patarimų)