1. Polysilisiumindustrikjede: Produksjonsprosessen er kompleks, og nedstrøms fokuserer på fotovoltaiske halvledere
Polysilisium produseres hovedsakelig fra industrielt silisium, klor og hydrogen, og befinner seg oppstrøms i kjedene for fotovoltaisk og halvlederindustri. Ifølge CPIA-data er den nåværende vanlige polysilisiumproduksjonsmetoden i verden den modifiserte Siemens-metoden. Med unntak av Kina produseres mer enn 95 % av polysilisiumet ved hjelp av den modifiserte Siemens-metoden. I prosessen med å fremstille polysilisium ved hjelp av den forbedrede Siemens-metoden kombineres først klorgass med hydrogengass for å generere hydrogenklorid, og deretter reagerer det med silisiumpulveret etter knusing og maling av industrielt silisium for å generere triklorsilan, som deretter reduseres med hydrogengass for å generere polysilisium. Polykrystallinsk silisium kan smeltes og avkjøles for å lage polykrystallinske silisiumbarrer, og monokrystallinsk silisium kan også produseres ved Czochralski- eller sonesmelting. Sammenlignet med polykrystallinsk silisium består enkeltkrystallsilisium av krystallkorn med samme krystallorientering, slik at det har bedre elektrisk ledningsevne og konverteringseffektivitet. Både polykrystallinske silisiumbarrer og monokrystallinske silisiumstenger kan kuttes og bearbeides videre til silisiumskiver og -celler, som igjen blir viktige deler av fotovoltaiske moduler og brukes innen fotovoltaisk felt. I tillegg kan enkrystall silisiumskiver også formes til silisiumskiver ved gjentatt sliping, polering, epitaksi, rengjøring og andre prosesser, som kan brukes som substratmaterialer for elektroniske halvlederenheter.
Innholdet av urenheter i polysilisium er strengt påkrevd, og industrien har kjennetegn ved høye kapitalinvesteringer og høye tekniske barrierer. Siden renheten til polysilisium vil påvirke tegningsprosessen for enkeltkrystallsilisium alvorlig, er renhetskravene ekstremt strenge. Minimumsrenheten for polysilisium er 99,9999 %, og den høyeste er uendelig nær 100 %. I tillegg stiller Kinas nasjonale standarder klare krav til urenhetsinnhold, og basert på dette er polysilisium delt inn i grad I, II og III, hvor innholdet av bor, fosfor, oksygen og karbon er en viktig referanseindeks. "Polysilisiumindustriens tilgangsbetingelser" fastsetter at bedrifter må ha et godt kvalitetsinspeksjons- og styringssystem, og produktstandarder må være strengt i samsvar med nasjonale standarder; I tillegg krever tilgangsbetingelsene også skala og energiforbruk for polysilisiumproduksjonsbedrifter, som for eksempel polysilisium av solkvalitet og elektronikk. Prosjektskalaen er henholdsvis større enn 3000 tonn/år og 1000 tonn/år, og minimumskapitalgraden i investeringer i nybygg, gjenoppbygging og utvidelsesprosjekter skal ikke være lavere enn 30 %. Derfor er polysilisium en kapitalintensiv industri. I følge CPIA-statistikk har investeringskostnaden for 10 000 tonn polysilisiumproduksjonslinjeutstyr som ble satt i drift i 2021 økt noe til 103 millioner yuan/kt. Årsaken er prisøkningen på bulkmetallmaterialer. Det forventes at investeringskostnadene i fremtiden vil øke med utviklingen av produksjonsutstyrsteknologi og at monomerene vil avta etter hvert som størrelsen øker. I henhold til forskriftene bør strømforbruket til polysilisium for reduksjon av solkvalitet og elektronikk være henholdsvis mindre enn 60 kWh/kg og 100 kWh/kg, og kravene til energiforbruksindikatorer er relativt strenge. Polysilisiumproduksjon tilhører vanligvis den kjemiske industrien. Produksjonsprosessen er relativt kompleks, og terskelen for tekniske ruter, utstyrsvalg, igangkjøring og drift er høy. Produksjonsprosessen involverer mange komplekse kjemiske reaksjoner, og antallet kontrollnoder er mer enn 1000. Det er vanskelig for nye aktører å raskt mestre modent håndverk. Derfor er det høye kapital- og tekniske barrierer i polysilisiumproduksjonsindustrien, noe som også oppmuntrer polysilisiumprodusenter til å gjennomføre streng teknisk optimalisering av prosessflyt, emballasje og transportprosesser.
2. Polysilisiumklassifisering: renhet bestemmer bruken, og solkvaliteten er den vanligste typen
Polykrystallinsk silisium, en form for elementært silisium, består av krystallkorn med forskjellige krystallorienteringer og renses hovedsakelig ved industriell silisiumbehandling. Polysilisium har en grå metallisk glans, og smeltepunktet er omtrent 1410 ℃. Det er inaktivt ved romtemperatur og mer aktivt i smeltet tilstand. Polysilisium har halvlederegenskaper og er et ekstremt viktig og utmerket halvledermateriale, men en liten mengde urenheter kan i stor grad påvirke dets konduktivitet. Det finnes mange klassifiseringsmetoder for polysilisium. I tillegg til den ovennevnte klassifiseringen i henhold til Kinas nasjonale standarder, introduseres tre viktige klassifiseringsmetoder her. I henhold til forskjellige renhetskrav og bruksområder kan polysilisium deles inn i solcelle- og elektronikk-polysilisium. Solcelle-polysilisium brukes hovedsakelig i produksjon av solcelleceller, mens elektronikk-polysilisium er mye brukt i integrerte kretsindustrien som råmateriale for brikker og annen produksjon. Renheten til solkvalitets polysilisium er 6~8N, det vil si at det totale urenhetsinnholdet må være lavere enn 10-6, og renheten til polysilisium må nå 99,9999 % eller mer. Renhetskravene til elektronisk polysilisium er strengere, med et minimum på 9N og en strøm på maksimalt 12N. Produksjonen av elektronisk polysilisium er relativt vanskelig. Det er få kinesiske bedrifter som har mestret produksjonsteknologien til elektronisk polysilisium, og de er fortsatt relativt avhengige av import. For tiden er produksjonen av solkvalitets polysilisium mye større enn elektronisk polysilisium, og førstnevnte er omtrent 13,8 ganger større enn sistnevnte.
I henhold til forskjellen mellom dopingurenheter og konduktivitetstypen til silisiummaterialet, kan det deles inn i P-type og N-type. Når silisium er dopet med akseptorurenheter, som bor, aluminium, gallium, etc., domineres det av hullledning og er P-type. Når silisium er dopet med donorurenheter, som fosfor, arsenikk, antimon, etc., domineres det av elektronledning og er N-type. P-type batterier inkluderer hovedsakelig BSF-batterier og PERC-batterier. I 2021 vil PERC-batterier utgjøre mer enn 91 % av det globale markedet, og BSF-batterier vil bli eliminert. I perioden hvor PERC erstatter BSF, har konverteringseffektiviteten til P-type celler økt fra mindre enn 20 % til mer enn 23 %, som er i ferd med å nærme seg den teoretiske øvre grensen på 24,5 %, mens den teoretiske øvre grensen for N-type celler er 28,7 %, og N-type celler har høy konverteringseffektivitet. På grunn av fordelene med høyt bifacialt forhold og lav temperaturkoeffisient har selskaper begynt å distribuere masseproduksjonslinjer for N-type batterier. I følge CPIAs prognose vil andelen N-type batterier øke betydelig fra 3 % til 13,4 % i 2022. Det forventes at iterasjonen fra N-type batteri til P-type batteri vil bli innledet i løpet av de neste fem årene. I henhold til den ulik overflatekvaliteten kan det deles inn i tett materiale, blomkålmateriale og korallmateriale. Overflaten til det tette materialet har den laveste graden av konkavitet, mindre enn 5 mm, ingen fargeavvik, ingen oksidasjonsmellomlag og den høyeste prisen; Blomkålmaterialets overflate har en moderat grad av konkavitet, 5-20 mm, tverrsnittet er moderat, og prisen er mellomstor; mens korallmaterialets overflate har mer alvorlig konkavitet, er dybden større enn 20 mm, tverrsnittet er løst, og prisen er den laveste. Det tette materialet brukes hovedsakelig til å trekke monokrystallinsk silisium, mens blomkålmaterialet og korallmaterialet hovedsakelig brukes til å lage polykrystallinske silisiumskiver. I den daglige produksjonen til bedrifter kan det tette materialet dopes med ikke mindre enn 30 % blomkålmateriale for å produsere monokrystallinsk silisium. Kostnaden for råvarer kan spares, men bruken av blomkålmateriale vil redusere krystalltrekkingseffektiviteten til en viss grad. Bedrifter må velge riktig dopingforhold etter å ha veid de to. Nylig har prisforskjellen mellom tett materiale og blomkålmateriale i utgangspunktet stabilisert seg på 3 RMB/kg. Hvis prisforskjellen økes ytterligere, kan bedrifter vurdere å dope mer blomkålmateriale i monokrystallinsk silisiumtrekking.
3. Prosess: Siemens-metoden er allmennheten, og strømforbruket blir nøkkelen til teknologisk endring
Produksjonsprosessen for polysilisium er grovt delt inn i to trinn. I det første trinnet reageres industrielt silisiumpulver med vannfritt hydrogenklorid for å oppnå triklorsilan og hydrogen. Etter gjentatt destillasjon og rensing, gassformig triklorsilan, diklordihydrosilisium og silan; det andre trinnet er å redusere den ovennevnte høyrene gassen til krystallinsk silisium, og reduksjonstrinnet er forskjellig i den modifiserte Siemens-metoden og silan-fluidisert sjiktmetoden. Den forbedrede Siemens-metoden har moden produksjonsteknologi og høy produktkvalitet, og er for tiden den mest brukte produksjonsteknologien. Den tradisjonelle Siemens-produksjonsmetoden er å bruke klor og hydrogen for å syntetisere vannfritt hydrogenklorid, hydrogenklorid og pulverisert industrielt silisium for å syntetisere triklorsilan ved en viss temperatur, og deretter separere, rektifisere og rense triklorsilanen. Silisiumet gjennomgår en termisk reduksjonsreaksjon i en hydrogenreduksjonsovn for å oppnå elementært silisium avsatt på silisiumkjernen. På dette grunnlaget er den forbedrede Siemens-prosessen også utstyrt med en støtteprosess for resirkulering av en stor mengde biprodukter som hydrogen, hydrogenklorid og silisiumtetraklorid produsert i produksjonsprosessen, hovedsakelig inkludert reduksjonsgassgjenvinning og gjenbruksteknologi for silisiumtetraklorid. Hydrogen, hydrogenklorid, triklorsilan og silisiumtetraklorid i eksosgassen separeres ved tørrgjenvinning. Hydrogen og hydrogenklorid kan gjenbrukes for syntese og rensing med triklorsilan, og triklorsilan resirkuleres direkte til termisk reduksjon. Rensing utføres i ovnen, og silisiumtetraklorid hydrogeneres for å produsere triklorsilan, som kan brukes til rensing. Dette trinnet kalles også kaldhydrogeneringsbehandling. Ved å realisere lukket kretsproduksjon kan bedrifter redusere forbruket av råvarer og elektrisitet betydelig, og dermed effektivt spare produksjonskostnader.
Kostnaden for å produsere polysilisium ved hjelp av den forbedrede Siemens-metoden i Kina inkluderer råvarer, energiforbruk, avskrivninger, prosesseringskostnader osv. Den teknologiske fremgangen i industrien har redusert kostnadene betydelig. Råvarene refererer hovedsakelig til industrielt silisium og triklorsilan, energiforbruket inkluderer elektrisitet og damp, og prosesseringskostnadene refererer til inspeksjons- og reparasjonskostnader for produksjonsutstyr. I følge Baichuan Yingfus statistikk over produksjonskostnader for polysilisium i begynnelsen av juni 2022 er råvarer den høyeste kostnadsposten, og står for 41 % av den totale kostnaden, hvorav industrielt silisium er hovedkilden til silisium. Silisiumforbruket per enhet som vanligvis brukes i industrien representerer mengden silisium som forbrukes per enhet av høyrente silisiumprodukter. Beregningsmetoden er å konvertere alle silisiumholdige materialer som outsourcet industrielt silisiumpulver og triklorsilan til rent silisium, og deretter trekke fra det outsourcede klorsilanet i henhold til mengden rent silisium som er konvertert fra silisiuminnholdsforholdet. Ifølge CPIA-data vil silisiumforbruket synke med 0,01 kg/kg-Si til 1,09 kg/kg-Si i 2021. Det forventes at med forbedringen av kaldhydrogeneringsbehandling og resirkulering av biprodukter, forventes det å synke til 1,07 kg/kg innen 2030. Ifølge ufullstendig statistikk er silisiumforbruket til de fem største kinesiske selskapene i polysilisiumindustrien lavere enn gjennomsnittet i bransjen. Det er kjent at to av dem vil forbruke henholdsvis 1,08 kg/kg-Si og 1,05 kg/kg-Si i 2021. Den nest høyeste andelen er energiforbruk, som står for 32 % totalt, hvorav elektrisitet står for 30 % av den totale kostnaden, noe som indikerer at strømpris og effektivitet fortsatt er viktige faktorer for polysilisiumproduksjon. De to viktigste indikatorene for å måle energieffektivitet er omfattende strømforbruk og reduksjon av strømforbruk. Reduksjon av strømforbruk refererer til prosessen med å redusere triklorsilan og hydrogen for å generere silisiummateriale med høy renhet. Strømforbruket inkluderer forvarming og avsetning av silisiumkjerner, varmebevaring, sluttventilasjon og annet prosessstrømforbruk. I 2021, med teknologiske fremskritt og omfattende energiutnyttelse, vil det gjennomsnittlige totale strømforbruket for polysilisiumproduksjon synke med 5,3 % fra år til år til 63 kWh/kg-Si, og det gjennomsnittlige reduksjonsstrømforbruket vil synke med 6,1 % fra år til år til 46 kWh/kg-Si, noe som forventes å synke ytterligere i fremtiden. I tillegg er avskrivninger også en viktig kostnadspost, som står for 17 %. Det er verdt å merke seg at ifølge Baichuan Yingfu-data var den totale produksjonskostnaden for polysilisium tidlig i juni 2022 omtrent 55 816 yuan/tonn, gjennomsnittsprisen på polysilisium i markedet var omtrent 260 000 yuan/tonn, og bruttofortjenestemarginen var så høy som 70 % eller mer, så det tiltrakk seg et stort antall bedrifter som investerer i bygging av polysilisiumproduksjonskapasitet.
Det finnes to måter polysilisiumprodusenter kan redusere kostnader på: den ene er å redusere råvarekostnadene og den andre er å redusere strømforbruket. Når det gjelder råvarer, kan produsenter redusere råvarekostnadene ved å inngå langsiktige samarbeidsavtaler med industrielle silisiumprodusenter, eller ved å bygge integrert oppstrøms og nedstrøms produksjonskapasitet. For eksempel er polysilisiumproduksjonsanlegg i utgangspunktet avhengige av sin egen industrielle silisiumforsyning. Når det gjelder strømforbruk, kan produsenter redusere strømkostnadene ved hjelp av lave strømpriser og omfattende forbedring av energiforbruket. Omtrent 70 % av det totale strømforbruket er redusert strømforbruk, og reduksjon er også en nøkkelledd i produksjonen av krystallinsk silisium med høy renhet. Derfor er mesteparten av polysilisiumproduksjonskapasiteten i Kina konsentrert i regioner med lave strømpriser som Xinjiang, Indre Mongolia, Sichuan og Yunnan. Med utviklingen av to-karbonpolitikken er det imidlertid vanskelig å skaffe en stor mengde rimelige kraftressurser. Derfor er det å redusere strømforbruket for å redusere kostnadene en mer gjennomførbar måte i dag. For tiden er den effektive måten å redusere reduksjonsenergiforbruket på å øke antallet silisiumkjerner i reduksjonsovnen, og dermed utvide produksjonen til en enkelt enhet. For tiden er de vanlige reduksjonsovnstypene i Kina 36 par stenger, 40 par stenger og 48 par stenger. Ovnstypen er oppgradert til 60 par stenger og 72 par stenger, men samtidig stiller det også høyere krav til produksjonsteknologinivået til bedrifter.
Sammenlignet med den forbedrede Siemens-metoden har silan-fluidisert sjiktmetoden tre fordeler: lavt strømforbruk, høy krystalltrekkeffekt, og mer gunstig kombinasjon med den mer avanserte CCZ kontinuerlige Czochralski-teknologien. Ifølge data fra Silicon Industry Branch er det totale strømforbruket til silan-fluidisert sjiktmetoden 33,33 % av den forbedrede Siemens-metoden, og reduksjonen i strømforbruk er 10 % av den forbedrede Siemens-metoden. Silan-fluidisert sjiktmetoden har betydelige fordeler med energiforbruk. Når det gjelder krystalltrekking, kan de fysiske egenskapene til granulært silisium gjøre det lettere å fylle kvartsdigelen fullstendig i enkeltkrystallsilisiumtrekkstangleddet. Polykrystallinsk silisium og granulært silisium kan øke ladekapasiteten til enkeltovnsdigelen med 29 %, samtidig som ladetiden reduseres med 41 %, noe som forbedrer trekkeffektiviteten til enkeltkrystallsilisium betydelig. I tillegg har granulært silisium liten diameter og god fluiditet, noe som er mer egnet for CCZ kontinuerlig Czochralski-metoden. For tiden er hovedteknologien for trekking av enkeltkrystaller i midtre og nedre deler RCZ-metoden for omstøping av enkeltkrystaller, som går ut på å mate og trekke krystallen etter at en enkeltkrystallsilisiumstang er trukket. Trekkingen utføres samtidig, noe som sparer kjøletiden for enkeltkrystallsilisiumstangen, slik at produksjonseffektiviteten er høyere. Den raske utviklingen av CCZ kontinuerlige Czochralski-metoden vil også øke etterspørselen etter granulært silisium. Selv om granulært silisium har noen ulemper, som mer silisiumpulver generert av friksjon, stort overflateareal og enkel adsorpsjon av forurensende stoffer, og hydrogen kombinert til hydrogen under smelting, noe som lett forårsaker hopping, men ifølge de siste kunngjøringene fra relevante granulært silisiumforetak, blir disse problemene forbedret og det er gjort noen fremskritt.
Silan-fluidisert sjiktprosess er moden i Europa og USA, og den er i sin spede begynnelse etter introduksjonen av kinesiske bedrifter. Så tidlig som på 1980-tallet begynte utenlandske granulære silisium representert av REC og MEMC å utforske produksjon av granulert silisium og realiserte storskala produksjon. Blant dem nådde RECs totale produksjonskapasitet av granulert silisium 10 500 tonn/år i 2010, og sammenlignet med sine Siemens-kolleger i samme periode hadde de en kostnadsfordel på minst 2-3 USD/kg. På grunn av behovet for enkeltkrystalltrekking stagnerte selskapets granulære silisiumproduksjon og stoppet til slutt produksjonen, og vendte seg til et joint venture med Kina for å etablere en produksjonsbedrift for å drive produksjon av granulert silisium.
4. Råvarer: Industrielt silisium er kjerneråmaterialet, og forsyningen kan dekke behovene til polysilisiumekspansjon
Industrielt silisium er kjerneråmaterialet for produksjon av polysilisium. Det forventes at Kinas industrielle silisiumproduksjon vil vokse jevnt fra 2022 til 2025. Fra 2010 til 2021 er Kinas industrielle silisiumproduksjon i en ekspansiv fase, med en gjennomsnittlig årlig vekstrate for produksjonskapasitet og produksjon på henholdsvis 7,4 % og 8,6 %. Ifølge SMM-data er den nylig økteindustriell silisiumproduksjonskapasiteti Kina vil være 890 000 tonn og 1,065 millioner tonn i 2022 og 2023. Forutsatt at industrielle silisiumselskaper fortsatt vil opprettholde en kapasitetsutnyttelsesgrad og driftsrate på rundt 60 % i fremtiden, vil Kinas nylig økteProduksjonskapasiteten i 2022 og 2023 vil føre til en produksjonsøkning på 320 000 tonn og 383 000 tonn. Ifølge estimater fra GFCI,Kinas industrielle silisiumproduksjonskapasitet i 22/23/24/25 er omtrent 5,90/697/6,71/6,5 millioner tonn, tilsvarende 3,55/391/4,18/4,38 millioner tonn.
Vekstraten for de to resterende nedstrømsområdene for superponert industrielt silisium er relativt lav, og Kinas industrielle silisiumproduksjon kan i utgangspunktet dekke produksjonen av polysilisium. I 2021 vil Kinas industrielle silisiumproduksjonskapasitet være 5,385 millioner tonn, tilsvarende en produksjon på 3,213 millioner tonn, hvorav polysilisium, organisk silisium og aluminiumslegeringer vil forbruke henholdsvis 623 000 tonn, 898 000 tonn og 649 000 tonn. I tillegg brukes nesten 780 000 tonn av produksjonen til eksport. I 2021 vil forbruket av polysilisium, organisk silisium og aluminiumslegeringer utgjøre henholdsvis 19 %, 28 % og 20 % av industrielt silisium. Fra 2022 til 2025 forventes vekstraten for organisk silisiumproduksjon å holde seg på rundt 10 %, og vekstraten for aluminiumslegeringsproduksjon er lavere enn 5 %. Derfor mener vi at mengden industrielt silisium som kan brukes til polysilisium i 2022–2025 er relativt tilstrekkelig, noe som fullt ut kan dekke behovene til produksjon av polysilisium.
5. Polysilisiumforsyning:Kinainntar en dominerende posisjon, og produksjonen samles gradvis til ledende bedrifter
De siste årene har den globale polysilisiumproduksjonen økt år for år, og har gradvis økt i Kina. Fra 2017 til 2021 har den globale årlige polysilisiumproduksjonen økt fra 432 000 tonn til 631 000 tonn, med den raskeste veksten i 2021, med en vekstrate på 21,11 %. I løpet av denne perioden konsentrerte den globale polysilisiumproduksjonen seg gradvis om Kina, og andelen av Kinas polysilisiumproduksjon økte fra 56,02 % i 2017 til 80,03 % i 2021. Sammenlignet med de ti største selskapene innen global polysilisiumproduksjonskapasitet i 2010 og 2021, kan man se at antallet kinesiske selskaper har økt fra 4 til 8, og andelen av produksjonskapasiteten til noen amerikanske og koreanske selskaper har falt betydelig, og har falt ut av de ti største lagene, som HEMOLOCK, OCI, REC og MEMC; Bransjekonsentrasjonen har økt betydelig, og den totale produksjonskapasiteten til de ti største selskapene i bransjen har økt fra 57,7 % til 90,3 %. I 2021 er det fem kinesiske selskaper som står for mer enn 10 % av produksjonskapasiteten, noe som utgjør totalt 65,7 %. Det er tre hovedårsaker til den gradvise overføringen av polysilisiumindustrien til Kina. For det første har kinesiske polysilisiumprodusenter betydelige fordeler når det gjelder råvarer, elektrisitet og lønnskostnader. Lønningene til arbeiderne er lavere enn i utlandet, så de totale produksjonskostnadene i Kina er mye lavere enn i utlandet, og vil fortsette å synke med teknologiske fremskritt. For det andre forbedres kvaliteten på kinesiske polysilisiumprodukter stadig, hvorav de fleste er på solenergikvalitetsnivå, og individuelle avanserte bedrifter oppfyller renhetskravene. Det har blitt gjort gjennombrudd i produksjonsteknologien til høyere elektronisk polysilisiumkvalitet, noe som gradvis har ført til at importerte innenlandske elektroniske polysilisiumkvaliteter erstattes av innenlandske elektroniske polysilisiumkvaliteter, og ledende kinesiske bedrifter fremmer aktivt byggingen av elektroniske polysilisiumprosjekter. Produksjonen av silisiumskiver i Kina er mer enn 95 % av den totale globale produksjonen, noe som gradvis har økt Kinas selvforsyningsgrad for polysilisium, noe som har presset markedet for utenlandske polysilisiumbedrifter til en viss grad.
Fra 2017 til 2021 vil den årlige produksjonen av polysilisium i Kina øke jevnt, hovedsakelig i områder med høy energiressurser, som Xinjiang, Indre Mongolia og Sichuan. I 2021 vil Kinas polysilisiumproduksjon øke fra 392 000 tonn til 505 000 tonn, en økning på 28,83 %. Når det gjelder produksjonskapasitet, har Kinas polysilisiumproduksjonskapasitet generelt vært i en oppadgående trend, men den har sunket i 2020 på grunn av nedleggelsen av noen produsenter. I tillegg har kapasitetsutnyttelsesgraden til kinesiske polysilisiumbedrifter økt kontinuerlig siden 2018, og kapasitetsutnyttelsesgraden i 2021 vil nå 97,12 %. Når det gjelder provinser, er Kinas polysilisiumproduksjon i 2021 hovedsakelig konsentrert i områder med lave strømpriser, som Xinjiang, Indre Mongolia og Sichuan. Xinjiangs produksjon er 270 400 tonn, som er mer enn halvparten av den totale produksjonen i Kina.
Kinas polysilisiumindustri er preget av en høy grad av konsentrasjon, med en CR6-verdi på 77 %, og det vil være en ytterligere oppadgående trend i fremtiden. Polysilisiumproduksjon er en industri med høy kapital og høye tekniske barrierer. Prosjektets konstruksjons- og produksjonssyklus er vanligvis to år eller mer. Det er vanskelig for nye produsenter å komme inn i bransjen. Ut fra den kjente planlagte utvidelsen og nye prosjekter de neste tre årene, vil oligopolistiske produsenter i bransjen fortsette å utvide sin produksjonskapasitet i kraft av sin egen teknologi og stordriftsfordeler, og deres monopolposisjon vil fortsette å øke.
Det anslås at Kinas polysilisiumforsyning vil innlede en storstilt vekst fra 2022 til 2025, og polysilisiumproduksjonen vil nå 1,194 millioner tonn i 2025, noe som vil drive utvidelsen av den globale polysilisiumproduksjonen. I 2021, med den kraftige økningen i prisen på polysilisium i Kina, har store produsenter investert i bygging av nye produksjonslinjer, og samtidig tiltrukket nye produsenter til å bli med i bransjen. Siden polysilisiumprosjekter vil ta minst halvannet til to år fra bygging til produksjon, vil nybygging i 2021 være fullført. Produksjonskapasiteten settes vanligvis i produksjon i andre halvdel av 2022 og 2023. Dette er veldig i samsvar med de nye prosjektplanene som er annonsert av store produsenter for tiden. Den nye produksjonskapasiteten i 2022–2025 er hovedsakelig konsentrert i 2022 og 2023. Deretter, etter hvert som tilbud og etterspørsel etter polysilisium og prisen gradvis stabiliserer seg, vil den totale produksjonskapasiteten i bransjen gradvis stabilisere seg. Nedover, det vil si at vekstraten for produksjonskapasiteten gradvis synker. I tillegg har kapasitetsutnyttelsesgraden for polysilisiumbedrifter holdt seg på et høyt nivå de siste to årene, men det vil ta tid før produksjonskapasiteten til nye prosjekter øker, og det vil kreve en prosess for nye aktører å mestre den relevante fremstillingsteknologien. Derfor vil kapasitetsutnyttelsesgraden for nye polysilisiumprosjekter de neste årene være lav. Ut fra dette kan polysilisiumproduksjonen i 2022–2025 forutsies, og polysilisiumproduksjonen i 2025 forventes å være omtrent 1,194 millioner tonn.
Konsentrasjonen av produksjonskapasiteten i utlandet er relativt høy, og hastigheten og hastigheten på produksjonsøkningen de neste tre årene vil ikke være like høy som i Kina. Produksjonskapasiteten for polysilisium i utlandet er hovedsakelig konsentrert i fire ledende selskaper, og resten har hovedsakelig liten produksjonskapasitet. Når det gjelder produksjonskapasitet, okkuperer Wacker Chem halvparten av den utenlandske produksjonskapasiteten for polysilisium. Fabrikkene i Tyskland og USA har en produksjonskapasitet på henholdsvis 60 000 tonn og 20 000 tonn. Den kraftige utvidelsen av den globale produksjonskapasiteten for polysilisium i 2022 og utover kan føre til bekymring for overforsyning, er selskapet fortsatt i en avventende tilstand og har ikke planlagt å legge til ny produksjonskapasitet. Den sørkoreanske polysilisiumgiganten OCI flytter gradvis sin produksjonslinje for solcellebasert polysilisium til Malaysia, samtidig som de beholder den opprinnelige produksjonslinjen for elektronisk polysilisium i Kina, som etter planen skal nå 5000 tonn i 2022. OCIs produksjonskapasitet i Malaysia vil nå 27 000 tonn og 30 000 tonn i 2020 og 2021, noe som gir lave energikostnader og unngår Kinas høye tollsatser på polysilisium i USA og Sør-Korea. Selskapet planlegger å produsere 95 000 tonn, men startdatoen er uklar. Det forventes å øke med 5000 tonn per år de neste fire årene. Det norske selskapet REC har to produksjonsbaser i delstaten Washington og Montana, USA, med en årlig produksjonskapasitet på 18 000 tonn solcellebasert polysilisium og 2000 tonn elektronisk polysilisium. REC, som var i dyp økonomisk nød, valgte å stanse produksjonen. Stimulert av den kraftige økningen i polysilisiumprisene i 2021, bestemte selskapet seg for å gjenoppta produksjonen av 18 000 tonn i prosjekter i delstaten Washington og 2000 tonn i Montana innen utgangen av 2023, og kan fullføre økningen av produksjonskapasiteten i 2024. Hemlock er den største polysilisiumprodusenten i USA, og spesialiserer seg på polysilisium av høy renhet i elektronisk kvalitet. De høyteknologiske barrierene for produksjonen gjør det vanskelig for selskapets produkter å bli erstattet i markedet. Kombinert med det faktum at selskapet ikke planlegger å bygge nye prosjekter innen få år, forventes det at selskapets produksjonskapasitet vil være 2022–2025. Den årlige produksjonen forblir på 18 000 tonn. I tillegg vil den nye produksjonskapasiteten til andre selskaper enn de ovennevnte fire selskapene være 5000 tonn i 2021. På grunn av manglende forståelse av produksjonsplanene til alle selskapene, antas det her at den nye produksjonskapasiteten vil være 5000 tonn per år fra 2022 til 2025.
I følge produksjonskapasiteten i utlandet anslås det at den utenlandske polysilisiumproduksjonen i 2025 vil være rundt 176 000 tonn, forutsatt at utnyttelsesgraden for den utenlandske polysilisiumproduksjonskapasiteten forblir uendret. Etter at prisen på polysilisium steg kraftig i 2021, har kinesiske selskaper økt produksjonen og utvidet produksjonen. I motsetning til dette er utenlandske selskaper mer forsiktige med sine planer for nye prosjekter. Dette er fordi dominansen til polysilisiumindustrien allerede er under Kinas kontroll, og blind økning av produksjonen kan føre til tap. Fra kostnadssiden er energiforbruket den største komponenten av kostnadene for polysilisium, så strømprisen er svært viktig, og Xinjiang, Indre Mongolia, Sichuan og andre regioner har åpenbare fordeler. Fra etterspørselssiden, som den direkte nedstrøms for polysilisium, står Kinas silisiumskiverproduksjon for mer enn 99 % av verdens totale produksjon. Nedstrømsindustrien for polysilisium er hovedsakelig konsentrert i Kina. Prisen på produsert polysilisium er lav, transportkostnadene er lave, og etterspørselen er fullt garantert. For det andre har Kina innført relativt høye antidumpingtariffer på import av polysilisium av solkvalitet fra USA og Sør-Korea, noe som har dempet forbruket av polysilisium fra USA og Sør-Korea kraftig. Vær forsiktig med å bygge nye prosjekter. I tillegg har kinesiske utenlandske polysilisiumbedrifter de siste årene vært trege med å utvikle seg på grunn av virkningen av tariffer, og noen produksjonslinjer har blitt redusert eller til og med stengt ned, og deres andel av den globale produksjonen har sunket år for år. De vil derfor ikke være sammenlignbare med økningen i polysilisiumprisene i 2021, ettersom det kinesiske selskapets høye fortjeneste og økonomiske forhold ikke er tilstrekkelige til å støtte en rask og storstilt utvidelse av produksjonskapasiteten.
Basert på de respektive prognosene for polysilisiumproduksjon i Kina og i utlandet fra 2022 til 2025, kan den anslåtte verdien av global polysilisiumproduksjon oppsummeres. Det er anslått at den globale polysilisiumproduksjonen i 2025 vil nå 1,371 millioner tonn. I følge den anslåtte verdien av polysilisiumproduksjonen kan Kinas andel av den globale andelen omtrentlig beregnes. Det forventes at Kinas andel gradvis vil øke fra 2022 til 2025, og at den vil overstige 87 % i 2025.
6, Sammendrag og fremtidsutsikter
Polysilisium finnes nedstrøms for industrielt silisium og oppstrøms for hele den fotovoltaiske og halvlederindustrikjeden, og dens status er svært viktig. Den fotovoltaiske industrikjeden er generelt polysilisium-silisiumwafer-celle-modul-fotovoltaisk installert kapasitet, og halvlederindustrikjeden er generelt polysilisium-monokrystallinsk silisiumwafer-silisiumwafer-chip. Ulike bruksområder har forskjellige krav til renheten til polysilisium. Den fotovoltaiske industrien bruker hovedsakelig polysilisium av solkvalitet, og halvlederindustrien bruker polysilisium av elektronikkkvalitet. Førstnevnte har et renhetsområde på 6N-8N, mens sistnevnte krever en renhet på 9N eller mer.
I årevis har den forbedrede Siemens-metoden vært den mest vanlige produksjonsprosessen for polysilisium over hele verden. I de senere årene har noen selskaper aktivt utforsket den rimeligere metoden med silanfluidisert sjikt, noe som kan ha en innvirkning på produksjonsmønsteret. Stavformet polysilisium produsert med den modifiserte Siemens-metoden har egenskapene høyt energiforbruk, høy kostnad og høy renhet, mens granulært silisium produsert med silanfluidisert sjikt-metoden har egenskapene lavt energiforbruk, lav kostnad og relativt lav renhet. Noen kinesiske selskaper har realisert masseproduksjon av granulært silisium og teknologien for å bruke granulært silisium til å trekke polysilisium, men det har ikke blitt bredt promotert. Hvorvidt granulært silisium kan erstatte førstnevnte i fremtiden avhenger av om kostnadsfordelen kan dekke over kvalitetsulempen, effekten av nedstrømsapplikasjoner og forbedringen av silansikkerheten. I de senere årene har den globale polysilisiumproduksjonen økt år for år, og gradvis samlet seg i Kina. Fra 2017 til 2021 vil den globale årlige polysilisiumproduksjonen øke fra 432 000 tonn til 631 000 tonn, med den raskeste veksten i 2021. I løpet av perioden ble den globale polysilisiumproduksjonen gradvis mer og mer konsentrert til Kina, og Kinas andel av polysilisiumproduksjonen økte fra 56,02 % i 2017 til 80,03 % i 2021. Fra 2022 til 2025 vil tilførselen av polysilisium føre til en storstilt vekst. Det er anslått at polysilisiumproduksjonen i 2025 vil være 1,194 millioner tonn i Kina, og den utenlandske produksjonen vil nå 176 000 tonn. Derfor vil den globale polysilisiumproduksjonen i 2025 være omtrent 1,37 millioner tonn.
(Denne artikkelen er kun ment som referanse for UrbanMines' kunder og representerer ikke investeringsrådgivning.)