1. Polysiliciumindustrieketen: het productieproces is complex en de downstream richt zich op fotovoltaïsche halfgeleiders
Polysilicium wordt voornamelijk geproduceerd uit industrieel silicium, chloor en waterstof en bevindt zich stroomopwaarts van de fotovoltaïsche en halfgeleiderindustrieketens. Volgens CPIA-gegevens is de huidige reguliere polysiliciumproductiemethode ter wereld de gemodificeerde Siemens-methode, met uitzondering van China; meer dan 95% van het polysilicium wordt geproduceerd volgens de gemodificeerde Siemens-methode. Bij het bereiden van polysilicium volgens de verbeterde Siemens-methode wordt eerst chloorgas gecombineerd met waterstofgas om waterstofchloride te genereren, en vervolgens reageert het met het siliciumpoeder na het vermalen en malen van industrieel silicium om trichloorsilaan te genereren, dat verder wordt gereduceerd door waterstofgas om polysilicium te genereren. Polykristallijn silicium kan worden gesmolten en gekoeld om polykristallijne siliciumblokken te maken, en monokristallijn silicium kan ook worden geproduceerd door Czochralski of zone-smelten. Vergeleken met polykristallijn silicium bestaat monokristallijn silicium uit kristalkorrels met dezelfde kristaloriëntatie, waardoor het een betere elektrische geleidbaarheid en conversie-efficiëntie heeft. Zowel polykristallijne siliciumstaven als monokristallijne siliciumstaven kunnen verder worden gesneden en verwerkt tot siliciumwafels en -cellen, die op hun beurt sleutelonderdelen worden van fotovoltaïsche modules en worden gebruikt in de fotovoltaïsche sector. Bovendien kunnen siliciumwafels met één kristal ook tot siliciumwafels worden gevormd door herhaaldelijk slijpen, polijsten, epitaxie, reinigen en andere processen, die kunnen worden gebruikt als substraatmaterialen voor elektronische halfgeleiderapparaten.
Het gehalte aan polysiliciumonzuiverheden is strikt vereist en de industrie heeft de kenmerken van hoge kapitaalinvesteringen en hoge technische barrières. Omdat de zuiverheid van polysilicium het trekproces van monokristallijn silicium ernstig zal beïnvloeden, zijn de zuiverheidseisen uiterst streng. De minimale zuiverheid van polysilicium is 99,9999%, en de hoogste is oneindig dicht bij 100%. Bovendien stellen de nationale normen van China duidelijke eisen aan het gehalte aan onzuiverheden, en op basis hiervan wordt polysilicium verdeeld in de klassen I, II en III, waarvan het gehalte aan boor, fosfor, zuurstof en koolstof een belangrijke referentie-index is. "Toegangsvoorwaarden voor de polysiliciumindustrie" bepalen dat ondernemingen over een gedegen kwaliteitsinspectie- en managementsysteem moeten beschikken en dat productnormen strikt voldoen aan de nationale normen; Bovendien vereisen de toegangsvoorwaarden ook de omvang en het energieverbruik van polysiliciumproductiebedrijven, zoals polysilicium van zonne-energie en elektronische kwaliteit. De projectschaal is groter dan respectievelijk 3000 ton/jaar en 1000 ton/jaar, en de minimale kapitaalratio in de investeringen in nieuwbouw-, wederopbouw- en uitbreidingsprojecten mag niet lager zijn dan 30%, dus polysilicium is een kapitaalintensieve industrie. Volgens CPIA-statistieken zijn de investeringskosten van polysiliciumproductielijnapparatuur van 10.000 ton die in 2021 in gebruik wordt genomen licht gestegen tot 103 miljoen yuan/kt. De reden is de stijging van de prijs van bulkmetaalmaterialen. Er wordt verwacht dat de investeringskosten in de toekomst zullen stijgen met de vooruitgang van de technologie van de productieapparatuur en dat de monomeren zullen afnemen naarmate de omvang toeneemt. Volgens de regelgeving zou het energieverbruik van polysilicium voor Czochralski-reductie op zonne-energie en elektronische schaal minder dan respectievelijk 60 kWh/kg en 100 kWh/kg moeten zijn, en zijn de eisen voor energieverbruiksindicatoren relatief streng. De productie van polysilicium behoort doorgaans tot de chemische industrie. Het productieproces is relatief complex en de drempel voor technische routes, apparatuurkeuze, inbedrijfstelling en bediening is hoog. Het productieproces omvat veel complexe chemische reacties en het aantal controleknooppunten bedraagt meer dan 1.000. Voor nieuwe toetreders is het moeilijk om volwassen vakmanschap snel onder de knie te krijgen. Daarom zijn er hoge kapitaal- en technische barrières in de polysiliciumproductie-industrie, wat polysiliciumfabrikanten er ook toe aanzet om strikte technische optimalisatie van de processtroom, het verpakkings- en transportproces door te voeren.
2. Classificatie van polysilicium: zuiverheid bepaalt het gebruik, en zonne-energie is de hoofdstroom
Polykristallijn silicium, een vorm van elementair silicium, bestaat uit kristalkorrels met verschillende kristaloriëntaties en wordt voornamelijk gezuiverd door industriële siliciumverwerking. Het uiterlijk van polysilicium is een grijze metaalachtige glans en het smeltpunt is ongeveer 1410 ℃. Het is inactief bij kamertemperatuur en actiever in gesmolten toestand. Polysilicium heeft halfgeleidereigenschappen en is een uiterst belangrijk en uitstekend halfgeleidermateriaal, maar een kleine hoeveelheid onzuiverheden kan de geleidbaarheid ervan sterk beïnvloeden. Er zijn veel classificatiemethoden voor polysilicium. Naast de bovengenoemde classificatie volgens de nationale normen van China worden hier nog drie belangrijke classificatiemethoden geïntroduceerd. Volgens verschillende zuiverheidseisen en toepassingen kan polysilicium worden onderverdeeld in polysilicium van zonne-energie en polysilicium van elektronische kwaliteit. Polysilicium van zonne-energie wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van fotovoltaïsche cellen, terwijl polysilicium van elektronische kwaliteit op grote schaal wordt gebruikt in de geïntegreerde schakelingenindustrie als grondstof voor chips en andere productie. De zuiverheid van polysilicium van zonne-energie is 6 ~ 8N, dat wil zeggen dat het totale onzuiverheidsgehalte lager moet zijn dan 10 -6, en de zuiverheid van polysilicium moet 99,9999% of meer bereiken. De zuiverheidseisen van polysilicium van elektronische kwaliteit zijn strenger, met een minimum van 9N en een actueel maximum van 12N. De productie van polysilicium van elektronische kwaliteit is relatief moeilijk. Er zijn maar weinig Chinese bedrijven die de productietechnologie van polysilicium van elektronische kwaliteit beheersen, en ze zijn nog steeds relatief afhankelijk van import. Momenteel is de productie van polysilicium van zonne-energie veel groter dan die van polysilicium van elektronische kwaliteit, en de eerste is ongeveer 13,8 maal die van de laatste.
Afhankelijk van het verschil in doteringsonzuiverheden en het geleidbaarheidstype van siliciummateriaal, kan het worden onderverdeeld in P-type en N-type. Wanneer silicium wordt gedoteerd met acceptoronzuiverheidselementen, zoals boor, aluminium, gallium, enz., Wordt het gedomineerd door gatgeleiding en is het van het P-type. Wanneer silicium wordt gedoteerd met donoronzuiverheidselementen, zoals fosfor, arseen, antimoon, enz., Wordt het gedomineerd door elektronengeleiding en is het van het N-type. P-type batterijen omvatten voornamelijk BSF-batterijen en PERC-batterijen. In 2021 zullen PERC-batterijen meer dan 91% van de wereldmarkt vertegenwoordigen en zullen BSF-batterijen worden geëlimineerd. Gedurende de periode waarin PERC BSF vervangt, is de conversie-efficiëntie van P-type cellen toegenomen van minder dan 20% naar meer dan 23%, wat op het punt staat de theoretische bovengrens van 24,5% te benaderen, terwijl de theoretische bovengrens van N- type cellen is 28,7% en N-type cellen hebben een hoge conversie-efficiëntie. Vanwege de voordelen van een hoge bifaciale verhouding en een lage temperatuurcoëfficiënt zijn bedrijven begonnen met het inzetten van massaproductielijnen voor N-type batterijen. Volgens de voorspelling van het CPIA zal het aandeel N-type batterijen aanzienlijk toenemen, van 3% naar 13,4% in 2022. Verwacht wordt dat in de komende vijf jaar de overstap van N-type batterij naar P-type batterij zal worden ingeluid. Afhankelijk van de verschillende oppervlaktekwaliteiten kan het worden onderverdeeld in dicht materiaal, bloemkoolmateriaal en koraalmateriaal. Het oppervlak van het dichte materiaal heeft de laagste mate van concaafheid, minder dan 5 mm, geen kleurafwijkingen, geen oxidatie-tussenlaag en de hoogste prijs; het oppervlak van het bloemkoolmateriaal heeft een matige mate van concaafheid, 5-20 mm, de doorsnede is matig en de prijs is gemiddeld; terwijl het oppervlak van het koraalmateriaal een serieuzere concaafheid heeft, is de diepte groter dan 20 mm, is de sectie los en is de prijs de laagste. Het dichte materiaal wordt voornamelijk gebruikt om monokristallijn silicium te trekken, terwijl het bloemkoolmateriaal en koraalmateriaal voornamelijk worden gebruikt om polykristallijne siliciumwafels te maken. In de dagelijkse productie van bedrijven kan het dichte materiaal worden gedoteerd met maar liefst 30% bloemkoolmateriaal om monokristallijn silicium te produceren. De kosten van grondstoffen kunnen worden bespaard, maar het gebruik van bloemkoolmateriaal zal de kristaltrekefficiëntie tot op zekere hoogte verminderen. Bedrijven moeten na afweging van de twee de juiste dopingverhouding kiezen. Onlangs is het prijsverschil tussen compact materiaal en bloemkoolmateriaal feitelijk gestabiliseerd op 3 RMB/kg. Als het prijsverschil verder groter wordt, kunnen bedrijven overwegen om meer bloemkoolmateriaal te doteren in monokristallijn siliciumtrekking.
3. Proces: de Siemens-methode is mainstream geworden en energieverbruik wordt de sleutel tot technologische verandering
Het productieproces van polysilicium bestaat grofweg uit twee stappen. In de eerste stap wordt industrieel siliciumpoeder gereageerd met watervrij waterstofchloride om trichloorsilaan en waterstof te verkrijgen. Na herhaalde destillatie en zuivering gasvormig trichloorsilaan, dichloordihydrosilicium en silaan; de tweede stap is het reduceren van het bovengenoemde hoogzuivere gas tot kristallijn silicium, en de reductiestap is verschillend bij de gemodificeerde Siemens-methode en de silaan-gefluïdiseerd-bedmethode. De verbeterde Siemens-methode beschikt over een volwassen productietechnologie en een hoge productkwaliteit en is momenteel de meest gebruikte productietechnologie. De traditionele productiemethode van Siemens is het gebruik van chloor en waterstof om watervrij waterstofchloride, waterstofchloride en poedervormig industrieel silicium te synthetiseren om trichloorsilaan bij een bepaalde temperatuur te synthetiseren, en vervolgens het trichloorsilaan te scheiden, rectificeren en zuiveren. Het silicium ondergaat een thermische reductiereactie in een waterstofreductieoven om elementair silicium te verkrijgen dat op de siliciumkern wordt afgezet. Op deze basis is het verbeterde Siemens-proces ook uitgerust met een ondersteunend proces voor het recyclen van een grote hoeveelheid bijproducten zoals waterstof, waterstofchloride en siliciumtetrachloride die tijdens het productieproces worden geproduceerd, waaronder voornamelijk reductie van de terugwinning van restgas en hergebruik van siliciumtetrachloride. technologie. Waterstof, waterstofchloride, trichloorsilaan en siliciumtetrachloride in het uitlaatgas worden gescheiden door droge terugwinning. Waterstof en waterstofchloride kunnen worden hergebruikt voor synthese en zuivering met trichloorsilaan, en trichloorsilaan wordt rechtstreeks gerecycled naar thermische reductie. De zuivering vindt plaats in de oven en siliciumtetrachloride wordt gehydrogeneerd om trichloorsilaan te produceren, dat voor zuivering kan worden gebruikt. Deze stap wordt ook koude-hydrogenatiebehandeling genoemd. Door productie in een gesloten circuit te realiseren, kunnen bedrijven het verbruik van grondstoffen en elektriciteit aanzienlijk verminderen, waardoor de productiekosten effectief worden bespaard.
De kosten voor de productie van polysilicium met behulp van de verbeterde Siemens-methode in China omvatten grondstoffen, energieverbruik, afschrijvingen, verwerkingskosten, enz. De technologische vooruitgang in de industrie heeft de kosten aanzienlijk verlaagd. De grondstoffen hebben voornamelijk betrekking op industrieel silicium en trichloorsilaan, het energieverbruik omvat elektriciteit en stoom, en de verwerkingskosten hebben betrekking op de inspectie- en reparatiekosten van productieapparatuur. Volgens de statistieken van Baichuan Yingfu over de productiekosten van polysilicium begin juni 2022 zijn grondstoffen de hoogste kostenpost, goed voor 41% van de totale kosten, waarvan industrieel silicium de belangrijkste bron van silicium is. Het siliciumverbruik dat gewoonlijk in de industrie wordt gebruikt, vertegenwoordigt de hoeveelheid silicium die per eenheid siliciumproducten met een hoge zuiverheid wordt verbruikt. De berekeningsmethode is om alle siliciumhoudende materialen, zoals uitbestede industriële siliciumpoeders en trichloorsilaan, om te zetten in zuiver silicium, en vervolgens het uitbestede chloorsilaan af te trekken volgens de hoeveelheid zuiver silicium omgezet uit de siliciumgehalteverhouding. Volgens CPIA-gegevens zal het siliciumverbruik in 2021 met 0,01 kg/kg-Si dalen tot 1,09 kg/kg-Si. Verwacht wordt dat met de verbetering van de koude-hydrogeneringsbehandeling en de recycling van bijproducten dit naar verwachting zal toenemen. dalen tot 1,07 kg/kg in 2030. kg-Si. Volgens onvolledige statistieken is het siliciumverbruik van de vijf grootste Chinese bedrijven in de polysiliciumindustrie lager dan het sectorgemiddelde. Het is bekend dat twee daarvan in 2021 respectievelijk 1,08 kg/kg-Si en 1,05 kg/kg-Si zullen verbruiken. Het op een na hoogste percentage is het energieverbruik, dat in totaal 32% voor zijn rekening neemt, waarvan elektriciteit 30% van de totale energiebehoefte voor zijn rekening neemt. totale kosten, wat aangeeft dat de elektriciteitsprijs en efficiëntie nog steeds belangrijke factoren zijn voor de productie van polysilicium. De twee belangrijkste indicatoren om de energie-efficiëntie te meten zijn het uitgebreide energieverbruik en het verminderen van het energieverbruik. De vermindering van het energieverbruik heeft betrekking op het proces waarbij trichloorsilaan en waterstof worden gereduceerd om siliciummateriaal met een hoge zuiverheidsgraad te genereren. Het stroomverbruik omvat het voorverwarmen en afzetten van de siliciumkern. , hittebehoud, eindventilatie en ander processtroomverbruik. In 2021 zal, met de technologische vooruitgang en het alomvattende gebruik van energie, het gemiddelde totale energieverbruik van de productie van polysilicium jaar-op-jaar met 5,3% afnemen tot 63 kWh/kg-Si, en zal de gemiddelde reductie van het energieverbruik jaarlijks met 6,1% afnemen. op jaarbasis tot 46 kWh/kg-Si, wat naar verwachting in de toekomst verder zal dalen. . Daarnaast zijn ook de afschrijvingen een belangrijke kostenpost, namelijk 17%. Het is vermeldenswaard dat volgens de gegevens van Baichuan Yingfu de totale productiekosten van polysilicium begin juni 2022 ongeveer 55.816 yuan/ton bedroegen, de gemiddelde prijs van polysilicium op de markt ongeveer 260.000 yuan/ton en de brutowinstmarge ongeveer 260.000 yuan/ton bedroeg. zo hoog als 70% of meer, dus het trok een groot aantal ondernemingen aan die investeerden in de bouw van polysiliciumproductiecapaciteit.
Er zijn twee manieren voor polysiliciumfabrikanten om de kosten te verlagen: de ene is het verlagen van de grondstofkosten en de andere is het verminderen van het energieverbruik. Op het gebied van grondstoffen kunnen fabrikanten de kosten van grondstoffen verlagen door samenwerkingsovereenkomsten voor de lange termijn te sluiten met industriële siliciumfabrikanten, of door geïntegreerde upstream- en downstreamproductiecapaciteit op te bouwen. De productiefabrieken voor polysilicium zijn bijvoorbeeld in principe afhankelijk van hun eigen industriële siliciumvoorziening. Wat het elektriciteitsverbruik betreft, kunnen fabrikanten de elektriciteitskosten verlagen door middel van lage elektriciteitsprijzen en een uitgebreide verbetering van het energieverbruik. Ongeveer 70% van het totale elektriciteitsverbruik bestaat uit vermindering van het elektriciteitsverbruik, en vermindering is ook een belangrijke schakel in de productie van kristallijn silicium met hoge zuiverheid. Daarom is de meeste polysiliciumproductiecapaciteit in China geconcentreerd in regio's met lage elektriciteitsprijzen zoals Xinjiang, Binnen-Mongolië, Sichuan en Yunnan. Met de vooruitgang van het twee-koolstofbeleid is het echter moeilijk om een grote hoeveelheid goedkope energiebronnen te verkrijgen. Daarom is het verminderen van het energieverbruik vandaag de dag een beter haalbare kostenbesparing. Manier. Momenteel is de effectieve manier om het energieverbruik te verminderen het vergroten van het aantal siliciumkernen in de reductieoven, waardoor de output van een enkele eenheid wordt vergroot. Momenteel zijn de reguliere typen reductieovens in China 36 paar staven, 40 paar staven en 48 paar staven. Het oventype is geüpgraded naar 60 paar staven en 72 paar staven, maar stelt tegelijkertijd ook hogere eisen aan het productietechnologieniveau van ondernemingen.
Vergeleken met de verbeterde Siemens-methode heeft de silaan-wervelbedmethode drie voordelen: het ene is een laag energieverbruik, het andere is een hoog kristaltrekvermogen, en het derde is dat het gunstiger is om te combineren met de meer geavanceerde CCZ continue Czochralski-technologie. Volgens de gegevens van de Silicon Industry Branch bedraagt het totale energieverbruik van de silaanwervelbedmethode 33,33% van de verbeterde Siemens-methode, en bedraagt het verminderde energieverbruik 10% van de verbeterde Siemens-methode. De silaan-gefluïdiseerd-bedmethode heeft aanzienlijke voordelen op het gebied van energieverbruik. In termen van het trekken van kristallen kunnen de fysische eigenschappen van korrelig silicium het gemakkelijker maken om de kwartskroes in de trekstaafverbinding van monokristallijn silicium volledig te vullen. Polykristallijn silicium en korrelig silicium kunnen de laadcapaciteit van een enkele ovenkroes met 29% verhogen, terwijl de oplaadtijd met 41% wordt verkort, waardoor de trekefficiëntie van monokristallijn silicium aanzienlijk wordt verbeterd. Bovendien heeft korrelig silicium een kleine diameter en een goede vloeibaarheid, wat geschikter is voor de CCZ continue Czochralski-methode. Momenteel is de belangrijkste technologie voor het trekken van monokristallen in het midden en onderbereik de RCZ-methode voor het hergieten van monokristallen, waarbij het kristal opnieuw wordt gevoed en getrokken nadat aan een monokristallijne siliciumstaaf is getrokken. Het trekken wordt tegelijkertijd uitgevoerd, wat de koeltijd van de monokristallijne siliciumstaaf bespaart, waardoor de productie-efficiëntie hoger is. De snelle ontwikkeling van de CCZ continue Czochralski-methode zal ook de vraag naar korrelig silicium doen toenemen. Hoewel korrelig silicium enkele nadelen heeft, zoals meer siliciumpoeder dat wordt gegenereerd door wrijving, een groot oppervlak en de gemakkelijke adsorptie van verontreinigende stoffen, en waterstof die tijdens het smelten wordt gecombineerd tot waterstof, wat gemakkelijk overslaan veroorzaakt, maar volgens de laatste aankondigingen van relevant korrelig silicium ondernemingen worden deze problemen verbeterd en is er enige vooruitgang geboekt.
Het silaan-wervelbedproces is volwassen in Europa en de Verenigde Staten, en staat nog in de kinderschoenen na de introductie van Chinese ondernemingen. Al in de jaren tachtig begon buitenlands granulair silicium, vertegenwoordigd door REC en MEMC, de productie van granulair silicium te onderzoeken en grootschalige productie te realiseren. Onder hen bereikte REC's totale productiecapaciteit van granulair silicium in 2010 10.500 ton/jaar, en vergeleken met zijn Siemens-tegenhangers in dezelfde periode had het een kostenvoordeel van minstens 2-3 dollar/kg. Vanwege de behoeften aan het trekken van monokristallen stagneerde de productie van korrelig silicium van het bedrijf en stopte uiteindelijk de productie, en wendde zich tot een joint venture met China om een productieonderneming op te richten die zich bezighield met de productie van korrelig silicium.
4. Grondstoffen: Industrieel silicium is de belangrijkste grondstof en het aanbod kan voldoen aan de behoeften van de uitbreiding van polysilicium
Industrieel silicium is de belangrijkste grondstof voor de productie van polysilicium. Er wordt verwacht dat de Chinese industriële siliciumproductie tussen 2022 en 2025 gestaag zal groeien. Van 2010 tot 2021 bevindt de Chinese industriële siliciumproductie zich in de expansiefase, waarbij de gemiddelde jaarlijkse groei van de productiecapaciteit en de productie respectievelijk 7,4% en 8,6% bedraagt. . Volgens SMM-gegevens is de nieuwprijs gestegenindustriële siliciumproductiecapaciteitin China zal in 2022 en 2023 890.000 ton en 1,065 miljoen ton bedragen. Ervan uitgaande dat industriële siliciumbedrijven in de toekomst nog steeds een capaciteitsbezettingsgraad en exploitatiegraad van ongeveer 60% zullen handhaven, zal China's onlangs toegenomenDe productiecapaciteit in 2022 en 2023 zorgt voor een productiestijging van 320.000 ton en 383.000 ton. Volgens de schattingen van GFCI,De industriële siliciumproductiecapaciteit van China bedraagt op 22/23/24/25 ongeveer 5,90/697/6,71/6,5 miljoen ton, wat overeenkomt met 3,55/391/4,18/4,38 miljoen ton.
Het groeitempo van de resterende twee stroomafwaartse gebieden van boven elkaar gelegen industrieel silicium is relatief laag, en de industriële siliciumproductie van China kan in principe de productie van polysilicium dekken. In 2021 zal de industriële siliciumproductiecapaciteit van China 5,385 miljoen ton bedragen, wat overeenkomt met een productie van 3,213 miljoen ton, waarvan polysilicium, organisch silicium en aluminiumlegeringen respectievelijk 623.000 ton, 898.000 ton en 649.000 ton zullen verbruiken. Bovendien wordt bijna 780.000 ton productie gebruikt voor export. In 2021 zal het verbruik van polysilicium, organisch silicium en aluminiumlegeringen respectievelijk 19%, 28% en 20% van het industriële silicium uitmaken. Van 2022 tot 2025 zal het groeipercentage van de productie van organisch silicium naar verwachting rond de 10% blijven, terwijl het groeipercentage van de productie van aluminiumlegeringen lager is dan 5%. Daarom zijn wij van mening dat de hoeveelheid industrieel silicium die in 2022-2025 voor polysilicium kan worden gebruikt, relatief voldoende is, wat volledig kan voldoen aan de behoeften van polysilicium. productiebehoeften.
5. Polysiliciumvoorziening:Chinaneemt een dominante positie in en de productie verzamelt zich geleidelijk aan in toonaangevende ondernemingen
De afgelopen jaren is de mondiale polysiliciumproductie jaar na jaar toegenomen en in China geleidelijk toegenomen. Van 2017 tot 2021 is de wereldwijde jaarlijkse productie van polysilicium gestegen van 432.000 ton naar 631.000 ton, met de snelste groei in 2021, met een groeipercentage van 21,11%. Gedurende deze periode concentreerde de mondiale polysiliciumproductie zich geleidelijk in China, en het aandeel van de Chinese polysiliciumproductie steeg van 56,02% in 2017 naar 80,03% in 2021. Als we de top tien bedrijven in de mondiale polysiliciumproductiecapaciteit in 2010 en 2021 vergelijken, kan het zijn ontdekte dat het aantal Chinese bedrijven is toegenomen van 4 naar 8, en dat het aandeel van de productiecapaciteit van sommige Amerikaanse en Koreaanse bedrijven aanzienlijk is gedaald en uit de top tien van teams is verdwenen, zoals HEMOLOCK, OCI, REC en MEMC; de industriële concentratie is aanzienlijk toegenomen en de totale productiecapaciteit van de tien grootste bedrijven in de sector is gestegen van 57,7% naar 90,3%. In 2021 zijn er vijf Chinese bedrijven die ruim 10% van de productiecapaciteit voor hun rekening nemen, in totaal goed voor 65,7%. . Er zijn drie belangrijke redenen voor de geleidelijke overdracht van de polysiliciumindustrie naar China. Ten eerste hebben Chinese polysiliciumfabrikanten aanzienlijke voordelen op het gebied van grondstoffen, elektriciteit en arbeidskosten. De lonen van werknemers zijn lager dan die van het buitenland, dus de totale productiekosten in China zijn veel lager dan die van het buitenland, en zullen blijven dalen met de technologische vooruitgang; ten tweede wordt de kwaliteit van Chinese polysiliciumproducten voortdurend verbeterd, waarvan de meeste zich op het eerste klas niveau van zonne-energie bevinden, en individuele geavanceerde ondernemingen voldoen aan de zuiverheidseisen. Er zijn doorbraken gemaakt in de productietechnologie van polysilicium van hogere elektronische kwaliteit, waardoor geleidelijk de vervanging van binnenlandse polysilicium van elektronische kwaliteit door de import is ingeluid, en toonaangevende Chinese ondernemingen bevorderen actief de bouw van polysiliciumprojecten van elektronische kwaliteit. De productie van siliciumwafels in China bedraagt meer dan 95% van de totale mondiale productie, waardoor de zelfvoorzieningsgraad van polysilicium voor China geleidelijk is toegenomen, waardoor de markt van overzeese polysiliciumbedrijven tot op zekere hoogte onder druk is komen te staan.
Van 2017 tot 2021 zal de jaarlijkse productie van polysilicium in China gestaag toenemen, vooral in gebieden die rijk zijn aan energiebronnen zoals Xinjiang, Binnen-Mongolië en Sichuan. In 2021 zal de Chinese polysiliciumproductie stijgen van 392.000 ton naar 505.000 ton, een stijging van 28,83%. In termen van productiecapaciteit vertoont de Chinese productiecapaciteit voor polysilicium over het algemeen een opwaartse trend, maar is deze in 2020 afgenomen als gevolg van de sluiting van sommige fabrikanten. Bovendien is de bezettingsgraad van Chinese polysiliciumbedrijven sinds 2018 voortdurend gestegen en zal de bezettingsgraad in 2021 97,12% bereiken. In termen van provincies is de Chinese polysiliciumproductie in 2021 vooral geconcentreerd in gebieden met lage elektriciteitsprijzen, zoals Xinjiang, Binnen-Mongolië en Sichuan. De productie van Xinjiang bedraagt 270.400 ton, wat meer is dan de helft van de totale productie in China.
De Chinese polysiliciumindustrie wordt gekenmerkt door een hoge mate van concentratie, met een CR6-waarde van 77%, en er zal in de toekomst sprake zijn van een verdere opwaartse trend. De productie van polysilicium is een industrie met veel kapitaal en hoge technische barrières. De bouw- en productiecyclus van het project bedraagt doorgaans twee jaar of langer. Het is moeilijk voor nieuwe fabrikanten om de industrie te betreden. Afgaande op de bekende geplande uitbreidingen en nieuwe projecten in de komende drie jaar zullen oligopolistische fabrikanten in de industrie hun productiecapaciteit blijven uitbreiden op grond van hun eigen technologie en schaalvoordelen, en zal hun monopoliepositie blijven stijgen.
Geschat wordt dat het Chinese polysiliciumaanbod tussen 2022 en 2025 een grootschalige groei zal inluiden, en dat de polysiliciumproductie in 2025 1,194 miljoen ton zal bereiken, wat de uitbreiding van de mondiale polysiliciumproductie zal stimuleren. In 2021, met de scherpe stijging van de prijs van polysilicium in China, hebben grote fabrikanten geïnvesteerd in de bouw van nieuwe productielijnen en tegelijkertijd nieuwe fabrikanten aangetrokken om zich bij de industrie aan te sluiten. Omdat polysiliciumprojecten van bouw tot productie minimaal anderhalf tot twee jaar in beslag zullen nemen, zal de nieuwbouw in 2021 gereed zijn. De productiecapaciteit wordt doorgaans in de tweede helft van 2022 en 2023 in productie genomen. Dit komt zeer overeen met de nieuwe projectplannen die de grote fabrikanten momenteel hebben aangekondigd. De nieuwe productiecapaciteit in 2022-2025 is vooral geconcentreerd in 2022 en 2023. Daarna, naarmate vraag en aanbod van polysilicium en de prijs zich geleidelijk stabiliseren, zal de totale productiecapaciteit in de industrie zich geleidelijk stabiliseren. Omlaag, dat wil zeggen, neemt de groeisnelheid van de productiecapaciteit geleidelijk af. Bovendien is de capaciteitsbenuttingsgraad van polysiliciumbedrijven de afgelopen twee jaar op een hoog niveau gebleven, maar het zal tijd vergen voordat de productiecapaciteit van nieuwe projecten is opgevoerd, en het zal een proces vergen voordat nieuwkomers de nieuwe technieken onder de knie krijgen. relevante bereidingstechnologie. Daarom zal de bezettingsgraad van nieuwe polysiliciumprojecten de komende jaren laag zijn. Hieruit kan de polysiliciumproductie in 2022-2025 worden voorspeld, en de polysiliciumproductie in 2025 zal naar verwachting ongeveer 1,194 miljoen ton bedragen.
De concentratie van de overzeese productiecapaciteit is relatief hoog, en het tempo en de snelheid van de productiestijging in de komende drie jaar zullen niet zo hoog zijn als die van China. De overzeese productiecapaciteit voor polysilicium is voornamelijk geconcentreerd bij vier toonaangevende bedrijven, en de rest bestaat voornamelijk uit kleine productiecapaciteit. In termen van productiecapaciteit neemt Wacker Chem de helft van de overzeese productiecapaciteit voor polysilicium in beslag. De fabrieken in Duitsland en de Verenigde Staten hebben een productiecapaciteit van respectievelijk 60.000 ton en 20.000 ton. De scherpe uitbreiding van de wereldwijde productiecapaciteit voor polysilicium in 2022 en daarna kan leiden tot bezorgdheid over het overaanbod, het bedrijf wacht nog steeds af en is niet van plan nieuwe productiecapaciteit toe te voegen. De Zuid-Koreaanse polysiliciumgigant OCI verhuist geleidelijk zijn polysiliciumproductielijn voor zonne-energie naar Maleisië, terwijl de oorspronkelijke productielijn voor polysilicium voor elektronische toepassingen in China behouden blijft, die in 2022 naar verwachting 5.000 ton zal bereiken. De productiecapaciteit van OCI in Maleisië zal 27.000 ton bereiken en 30.000 ton in 2020 en 2021, waardoor lage energieverbruikskosten worden bereikt en de hoge Chinese tarieven op polysilicium in de Verenigde Staten en Zuid-Korea worden omzeild. Het bedrijf is van plan 95.000 ton te produceren, maar de startdatum is onduidelijk. De verwachting is dat deze de komende vier jaar met 5.000 ton per jaar zal toenemen. Het Noorse bedrijf REC heeft twee productielocaties in de staat Washington en Montana, VS, met een jaarlijkse productiecapaciteit van 18.000 ton polysilicium van zonne-energie en 2.000 ton polysilicium van elektronische kwaliteit. REC, dat in grote financiële nood verkeerde, koos ervoor de productie op te schorten, en vervolgens gestimuleerd door de stijging van de polysiliciumprijzen in 2021 besloot het bedrijf de productie van 18.000 ton aan projecten in de staat Washington en 2.000 ton in Montana tegen eind 2023 opnieuw te starten. , en kan de opvoering van de productiecapaciteit in 2024 voltooien. Hemlock is de grootste polysiliciumproducent in de Verenigde Staten, gespecialiseerd in hoogzuiver polysilicium van elektronische kwaliteit. De hoogtechnologische belemmeringen voor de productie maken het moeilijk voor de producten van het bedrijf om op de markt te worden vervangen. Gecombineerd met het feit dat het bedrijf niet van plan is om binnen enkele jaren nieuwe projecten te bouwen, wordt verwacht dat de productiecapaciteit van het bedrijf 2022-2025 zal zijn. De jaarlijkse productie blijft 18.000 ton. Daarnaast zal in 2021 de nieuwe productiecapaciteit van andere bedrijven dan de bovengenoemde vier bedrijven 5.000 ton bedragen. Door het gebrek aan inzicht in de productieplannen van alle bedrijven wordt hier aangenomen dat de nieuwe productiecapaciteit tussen 2022 en 2025 5.000 ton per jaar zal bedragen.
Volgens de overzeese productiecapaciteit zal de overzeese polysiliciumproductie in 2025 naar schatting ongeveer 176.000 ton bedragen, ervan uitgaande dat de bezettingsgraad van de overzeese polysiliciumproductiecapaciteit onveranderd blijft. Nadat de prijs van polysilicium in 2021 sterk is gestegen, hebben Chinese bedrijven de productie opgevoerd en uitgebreid. Overzeese bedrijven zijn daarentegen voorzichtiger in hun plannen voor nieuwe projecten. Dit komt omdat de dominantie van de polysiliciumindustrie al in handen is van China, en het blindelings verhogen van de productie tot verliezen kan leiden. Aan de kostenkant is het energieverbruik het grootste onderdeel van de kosten van polysilicium, dus de prijs van elektriciteit is erg belangrijk, en Xinjiang, Binnen-Mongolië, Sichuan en andere regio's hebben duidelijke voordelen. Aan de vraagzijde, als directe downstream van polysilicium, is de Chinese productie van siliciumwafels goed voor meer dan 99% van het wereldtotaal. De downstream-industrie van polysilicium is voornamelijk geconcentreerd in China. De prijs van het geproduceerde polysilicium is laag, de transportkosten zijn laag en de vraag is volledig gegarandeerd. Ten tweede heeft China relatief hoge antidumpingheffingen opgelegd op de import van polysilicium van zonne-energie uit de Verenigde Staten en Zuid-Korea, waardoor de consumptie van polysilicium uit de Verenigde Staten en Zuid-Korea sterk is onderdrukt. Wees voorzichtig bij het bouwen van nieuwe projecten; Bovendien hebben Chinese overzeese polysiliciumbedrijven zich de afgelopen jaren traag ontwikkeld als gevolg van de impact van tarieven, en zijn sommige productielijnen verkleind of zelfs gesloten, en is hun aandeel in de mondiale productie jaar na jaar afgenomen. zal niet vergelijkbaar zijn met de stijging van de polysiliciumprijzen in 2021, aangezien de hoge winsten van het Chinese bedrijf de financiële omstandigheden niet voldoende zijn om de snelle en grootschalige uitbreiding van de productiecapaciteit te ondersteunen.
Op basis van de respectievelijke voorspellingen van de polysiliciumproductie in China en daarbuiten van 2022 tot 2025 kan de voorspelde waarde van de mondiale polysiliciumproductie worden samengevat. Er wordt geschat dat de mondiale productie van polysilicium in 2025 1,371 miljoen ton zal bereiken. Volgens de voorspelde waarde van de productie van polysilicium kan het aandeel van China in het mondiale aandeel grofweg worden verkregen. Verwacht wordt dat het aandeel van China tussen 2022 en 2025 geleidelijk zal toenemen en in 2025 de 87% zal overschrijden.
6, Samenvatting en vooruitzichten
Polysilicium bevindt zich stroomafwaarts van industrieel silicium en stroomopwaarts van de gehele keten van de fotovoltaïsche en halfgeleiderindustrie, en de status ervan is zeer belangrijk. De keten van de fotovoltaïsche industrie bestaat over het algemeen uit polysilicium-silicium wafer-cel-module-fotovoltaïsche geïnstalleerde capaciteit, en de keten van de halfgeleiderindustrie bestaat over het algemeen uit polysilicium-monokristallijn silicium wafer-silicium wafer-chip. Verschillende toepassingen stellen verschillende eisen aan de zuiverheid van polysilicium. De fotovoltaïsche industrie maakt voornamelijk gebruik van polysilicium van zonne-energie, terwijl de halfgeleiderindustrie polysilicium van elektronische kwaliteit gebruikt. De eerste heeft een zuiverheidsbereik van 6N-8N, terwijl de laatste een zuiverheid van 9N of meer vereist.
Het reguliere productieproces van polysilicium is al jaren de verbeterde Siemens-methode over de hele wereld. De afgelopen jaren hebben sommige bedrijven actief onderzoek gedaan naar de goedkopere silaanwervelbedmethode, die een impact kan hebben op het productiepatroon. Het staafvormige polysilicium geproduceerd door de gemodificeerde Siemens-methode heeft de kenmerken van een hoog energieverbruik, hoge kosten en hoge zuiverheid, terwijl het korrelvormige silicium geproduceerd door de silaan-gefluïdiseerd-bedmethode de kenmerken heeft van een laag energieverbruik, lage kosten en een relatief lage zuiverheid. . Sommige Chinese bedrijven hebben de massaproductie van korrelig silicium gerealiseerd en de technologie om korrelig silicium te gebruiken om polysilicium te trekken, maar dit is nog niet op grote schaal gepromoot. Of korrelig silicium het eerste in de toekomst kan vervangen, hangt af van de vraag of het kostenvoordeel het kwaliteitsnadeel, het effect van downstream-toepassingen en de verbetering van de silaanveiligheid kan dekken. De afgelopen jaren is de mondiale polysiliciumproductie jaar na jaar toegenomen, en geleidelijk is deze in China samengekomen. Van 2017 tot 2021 zal de mondiale jaarlijkse polysiliciumproductie toenemen van 432.000 ton naar 631.000 ton, met de snelste groei in 2021. Gedurende deze periode werd de mondiale polysiliciumproductie geleidelijk steeds meer geconcentreerd in China, en steeg het Chinese aandeel van de polysiliciumproductie van 56,02% in 2017 tot 80,03% in 2021. Van 2022 tot 2025 zal het aanbod van polysilicium een grootschalige groei inluiden. Er wordt geschat dat de polysiliciumproductie in China in 2025 1,194 miljoen ton zal bedragen, en de overzeese productie 176.000 ton. Daarom zal de mondiale productie van polysilicium in 2025 ongeveer 1,37 miljoen ton bedragen.
(Dit artikel is alleen bedoeld ter referentie van de klanten van UrbanMines en vertegenwoordigt geen beleggingsadvies）