1, Demanda final fotovoltaica: a demanda por capacidade instalada fotovoltaica é forte e a demanda por polissilício é revertida com base na previsão de capacidade instalada
1.1. Consumo de polissilício: o globalO volume de consumo está aumentando constantemente, principalmente para geração de energia fotovoltaica
Nos últimos dez anos, o globalPolissilícioO consumo continuou a aumentar, e a proporção da China continuou a se expandir, liderada pela indústria fotovoltaica. De 2012 a 2021, o consumo global de polissilício geralmente mostrou uma tendência ascendente, subindo de 237.000 toneladas para cerca de 653.000 toneladas. Em 2018, foram introduzidas 531 novas políticas fotovoltaicas da China, o que reduziu claramente a taxa de subsídio para geração de energia fotovoltaica. A capacidade fotovoltaica recém-instalada caiu 18% ano a ano e a demanda por polissilício foi afetada. Desde 2019, o estado introduziu várias políticas para promover a paridade da grade dos fotovoltaicos. Com o rápido desenvolvimento da indústria fotovoltaica, a demanda por polissilício também entrou em um período de rápido crescimento. Durante esse período, a proporção do consumo de polissilício da China no consumo global total continuou a aumentar, de 61,5% em 2012 para 93,9% em 2021, principalmente devido à indústria fotovoltaica em rápido desenvolvimento da China. Da perspectiva do padrão de consumo global de diferentes tipos de polissilício em 2021, os materiais de silício utilizados para células fotovoltaicas serão responsáveis por pelo menos 94%, dos quais polissilicon e silício granulares são responsáveis por 91%e 3%, respectivamente, enquanto o polissilício de grau eletrônico pode ser usado para Chips por 94%. A proporção é de 6%, o que mostra que a demanda atual por polissilício é dominada por fotovoltaicos. Espera-se que, com o aquecimento da política de carbono duplo, a demanda por capacidade instalada fotovoltaica se torne mais forte, e o consumo e a proporção de polissilício de grau solar continuem aumentando.
1.2. Wafer de silício: A bolacha monocristalina de silício ocupa a tecnologia mainstream, e a tecnologia contínua de Czochralski se desenvolve rapidamente
A ligação direta a jusante do polissilício é as bolachas de silício e atualmente a China domina o mercado global de wafer de silício. De 2012 a 2021, a capacidade e a produção global de produção de bolas de silício e chinês continuaram aumentando, e a indústria fotovoltaica continuou a crescer. As bolachas de silício servem como uma ponte que conecta materiais e baterias de silício, e não há ônus para a capacidade de produção, por isso continua a atrair um grande número de empresas para entrar no setor. Em 2021, os fabricantes de bolacha de silício chineses haviam expandido significativamenteproduçãoCapacidade para 213.5 GW de saída, que dirigiu a produção global de wafer de silício para aumentar para 215,4 GW. De acordo com a capacidade de produção existente e recentemente aumentada na China, espera-se que a taxa de crescimento anual mantenha 15 a 25% nos próximos anos, e a produção de wafer da China ainda manterá uma posição dominante absoluta no mundo.
O silício policristalino pode ser transformado em lingotes de silício policristalino ou hastes de silício monocristalino. O processo de produção de lingotes policristalinos de silício inclui principalmente o método de fundição e o método de fusão direta. Atualmente, o segundo tipo é o método principal e a taxa de perda é basicamente mantida em cerca de 5%. O método de fundição é principalmente para derreter o material de silício no cadinho primeiro e depois lançá -lo em outro cadinho pré -aquecido para o resfriamento. Ao controlar a taxa de resfriamento, o lingote policristalino de silício é fundido pela tecnologia direcional de solidificação. O processo de fusão a quente do método de fusão direta é o mesmo do método de fundição, no qual o polissilício é derretido diretamente no primeiro cadinho, mas a etapa de resfriamento é diferente do método de fundição. Embora os dois métodos sejam de natureza muito semelhante, o método de fusão direta precisa apenas de um cadinho, e o produto de polissilício produzido é de boa qualidade, o que é propício ao crescimento de ingitos de silício policristalino com melhor orientação, e o processo de crescimento é fácil de automatizar, o que pode fazer com que a posição interna da redução de erros de cristal. Atualmente, as principais empresas da indústria de material de energia solar geralmente usam o método de fusão direta para criar lingotes policristalinos de silício, e o conteúdo de carbono e oxigênio é relativamente baixo, que são controlados abaixo de 10ppma e 16ppma. No futuro, a produção de lingotes de silício policristalino ainda será dominada pelo método de fusão direta, e a taxa de perda permanecerá em torno de 5% em cinco anos.
A produção de hastes monocristalinas de silício é baseada principalmente no método Czochralski, suplementado pelo método de fusão da zona de suspensão vertical e os produtos produzidos pelos dois têm usos diferentes. O método Czochralski usa resistência a grafite para aquecer o silício policristalino em um cadinho de quartzo de alta pureza em um sistema térmico de tubo reto para derreter-lo e, em seguida, insira o cristal de semente na superfície do fundido para a fusão e gire o cristal de semente enquanto inverte o cruzado. , o cristal de semente é lentamente elevado para cima e o silício monocristalino é obtido através dos processos de semeadura, amplificação, torneamento dos ombros, crescimento igual de diâmetro e acabamento. O método de fusão da zona flutuante vertical refere-se à fixação do material policristalino colunar de alta pureza na câmara do forno, movendo a bobina de metal lentamente ao longo da direção do comprimento da policristalina e passando pela policristalina colunar, e a barro de bobina de alta potência, e a corrente de rio de alta potência na bobina de metal para fazer parte do interior da policristalina policular formar um único cristal. Devido aos diferentes processos de produção, existem diferenças nos equipamentos de produção, custos de produção e qualidade do produto. Atualmente, os produtos obtidos pelo método de fusão da zona têm alta pureza e podem ser usados para a fabricação de dispositivos semicondutores, enquanto o método Czochralski pode atender às condições para produzir silício de cristal único para células fotovoltaicas e tem um custo menor, por isso é o método mainstream. Em 2021, a participação de mercado do método de atração direta é de cerca de 85%e espera -se aumentar um pouco nos próximos anos. Prevê -se que as quotas de mercado em 2025 e 2030 sejam de 87% e 90%, respectivamente. Em termos de silício de cristal único com derretimento do distrito, a concentração da indústria de silício de cristal de derretimento do distrito é relativamente alto no mundo. Aquisição), Topsil (Dinamarca). No futuro, a escala de saída do silício de cristal único fundido não aumentará significativamente. O motivo é que as tecnologias relacionadas da China são relativamente atrasadas em comparação com o Japão e a Alemanha, especialmente a capacidade de equipamentos de aquecimento de alta frequência e condições do processo de cristalização. A tecnologia do cristal único fundido de silício na área de grande diâmetro exige que as empresas chinesas continuem a explorar sozinhas.
O método CzochRalski pode ser dividido em tecnologia contínua de tração de cristal (CCZ) e tecnologia repetida de puxar cristal (RCZ). Atualmente, o método convencional na indústria é a RCZ, que está no estágio de transição da RCZ para a CCZ. As etapas de puxar e alimentação de cristal único do RZC são independentes uma da outra. Antes de cada puxar, o lingote de cristal único deve ser resfriado e removido na câmara da portão, enquanto a CCZ pode realizar a alimentação e derretimento durante o puxão. O RCZ é relativamente maduro e há pouco espaço para a melhoria tecnológica no futuro; Enquanto a CCZ tem as vantagens da redução de custos e melhoria da eficiência e está em um estágio de desenvolvimento rápido. Em termos de custo, em comparação com o RCZ, que leva cerca de 8 horas antes de uma única haste ser desenhada, o CCZ pode melhorar bastante a eficiência da produção, reduzir o custo do Crucol e o consumo de energia, eliminando esta etapa. A saída total do forno único é mais de 20% maior que o da RCZ. O custo de produção é mais que 10% menor que o RCZ. Em termos de eficiência, a CCZ pode concluir o desenho de 8 a 10 hastes de silício de cristal único dentro do ciclo de vida do Crucible (250 horas), enquanto a RCZ pode completar apenas cerca de 4, e a eficiência da produção pode ser aumentada em 100-150%. Em termos de qualidade, a CCZ possui mais resistividade uniforme, menor teor de oxigênio e acúmulo mais lento de impurezas metálicas, por isso é mais adequado para a preparação de bolachas de silício de cristal único do tipo N, que também estão em um período de desenvolvimento rápido. Atualmente, algumas empresas chinesas anunciaram que possuem tecnologia CCZ e a rota das bolachas de silício monocristalino de silício-ccz-n-tipo granulares foram basicamente claras e até começaram a usar materiais 100% granulares de silício. . No futuro, a CCZ substituirá basicamente o RCZ, mas será necessário um certo processo.
O processo de produção das bolachas de silício monocristalino é dividido em quatro etapas: puxar, cortar, cortar, limpar e classificar. O surgimento do método de fatiamento de fio de diamante reduziu bastante a taxa de perda de fatia. O processo de puxão de cristal foi descrito acima. O processo de fatiamento inclui operações de truncamento, quadrado e chanfro. O fatiamento é usar uma máquina de cortar para cortar o silício colunar em bolachas de silício. Limpeza e classificação são as etapas finais na produção de bolachas de silício. O método de fatiamento de fio de diamante tem vantagens óbvias sobre o método tradicional de fatiamento de arame de argamassa, que se reflete principalmente no consumo de curto período de tempo e na baixa perda. A velocidade do fio de diamante é cinco vezes a do corte tradicional. Por exemplo, para o corte de uma sólida, o corte tradicional de argamas leva cerca de 10 horas, e o corte de fio de diamante leva apenas cerca de 2 horas. A perda de corte de fio de diamante também é relativamente pequena e a camada de danos causada pelo corte de fio de diamante é menor que a do corte de arame de argamassa, o que é propício para cortar as bolachas de silício mais finas. Nos últimos anos, para reduzir as perdas e os custos de produção, as empresas se voltaram para os métodos de fatia de arame de diamante, e o diâmetro das barras de barramento de fio de diamante está cada vez mais baixo. Em 2021, o diâmetro do barramento de fio de diamante será de 43-56 μm e o diâmetro do barramento de arame de diamante usado para as bolachas de silício monocristalino diminuirá bastante e continuará a diminuir. Estima -se que, em 2025 e 2030, os diâmetros dos barbos de arame de diamante usados para cortar as bolachas de silício monocristalino serão de 36 μm e 33 μm, respectivamente, e os diâmetros dos barbos de arame de diamante usados para cortar policrystallins Silostern. Isso ocorre porque existem muitos defeitos e impurezas nas bolachas de silício policristalino, e os fios finos são propensos a quebrar. Portanto, o diâmetro do barramento de arame de diamante usado para o corte de bolas de silício policristalino é maior que o das bolachas de silício monocristalino e, como a participação de mercado das bolachas de silício policristalino diminui gradualmente, que é usada para o silício de areal de policrystália.
Atualmente, as bolachas de silício são divididas principalmente em dois tipos: bolachas de silício policristalino e bolachas de silício monocristalinas. As bolachas de silício monocristalinas têm as vantagens de vida útil longa e alta eficiência de conversão fotoelétrica. As bolachas de silício policristalino são compostas de grãos de cristal com diferentes orientações do plano cristalino, enquanto as bolachas de silício de cristal único são feitas de silício policristalino como matérias -primas e têm a mesma orientação do plano de cristal. Na aparência, as bolachas de silício policristalino e as bolachas de silício de cristal único são azul-preto e marrom-preto. Como os dois são cortados de lingotes de silício policristalino e barras de silício monocristalino, respectivamente, as formas são quadradas e quase quadradas. A vida útil das bolachas de silício policristalino e as bolachas de silício monocristalino é de cerca de 20 anos. Se o método de embalagem e o ambiente de uso forem adequados, a vida útil poderá atingir mais de 25 anos. De um modo geral, a vida útil das bolachas de silício monocristalina é um pouco mais longa que a das bolachas de silício policristalino. Além disso, as bolachas de silício monocristalinas também são um pouco melhores na eficiência da conversão fotoelétrica, e sua densidade de deslocamento e impurezas de metal são muito menores que as das bolachas de silício policristalino. O efeito combinado de vários fatores torna a vida útil da portadora minoritária de cristais únicos dezenas de vezes maior que o das bolachas de silício policristalino. Mostrando assim a vantagem da eficiência da conversão. Em 2021, a maior eficiência de conversão das bolachas de silício policristalino será de cerca de 21%e a das bolachas de silício monocristalino atingirá até 24,2%.
Além da vida longa e da alta eficiência de conversão, as bolachas de silício monocristalinas também têm a vantagem do afinamento, o que é propício à redução do consumo de silício e dos custos com bolacha de silício, mas preste atenção ao aumento da taxa de fragmentação. O afinamento das bolachas de silício ajuda a reduzir os custos de fabricação, e o processo de fatiamento atual pode atender completamente às necessidades de afinamento, mas a espessura das bolachas de silício também deve atender às necessidades da fabricação de células e componentes a jusante. Em geral, a espessura das bolachas de silício tem diminuído nos últimos anos, e a espessura das bolachas de silício policristalino é significativamente maior que a das bolachas de silício monocristalino. As bolachas de silício monocristalinas são divididas em bolachas de silício do tipo n e bolachas de silício do tipo P, enquanto as bolachas de silício do tipo n incluem principalmente o uso da bateria TopCon e o uso da bateria de HJT. Em 2021, a espessura média das bolachas de silício policristalino é de 178μm, e a falta de demanda no futuro os levará a continuar a diminuir. Portanto, prevê -se que a espessura diminuirá ligeiramente de 2022 para 2024 e a espessura permanecerá em cerca de 170μm após 2025; the average thickness of p-type monocrystalline silicon wafers is about 170μm, and it is expected to drop to 155μm and 140μm in 2025 and 2030. Among the n-type monocrystalline silicon wafers, the thickness of the silicon wafers used for HJT cells is about 150μm, and the average thickness of n-type silicon wafers used for TOPCon As células são de 165μm. 135μm.
Além disso, a produção de bolachas de silício policristalino consome mais silício do que as bolachas de silício monocristalinas, mas as etapas de produção são relativamente simples, o que traz vantagens de custo às bolachas de silício policristalino. O silício policristalino, como matéria -prima comum para as bolachas de silício policristalino e as bolachas de silício monocristalino, têm consumo diferente na produção dos dois, devido às diferenças nas etapas de pureza e produção dos dois. Em 2021, o consumo de silício de lingote policristalino é de 1,10 kg/kg. Espera -se que o investimento limitado em pesquisa e desenvolvimento leve a pequenas mudanças no futuro. O consumo de silício da haste de tração é de 1,066 kg/kg, e há uma certa sala para otimização. Espera -se que seja de 1,05 kg/kg e 1,043 kg/kg em 2025 e 2030, respectivamente. No processo de puxão de cristal único, a redução do consumo de silício da haste de tração pode ser alcançada reduzindo a perda de limpeza e esmagamento, controlando estritamente o ambiente de produção, reduzindo a proporção de iniciadores, melhorando o controle de precisão e otimizando a classificação e o processamento da tecnologia de materiais de silício degradados. Embora o consumo de silício de bolachas de silicone policristalino seja alto, o custo de produção das bolachas de silício policristalino é relativamente alto porque os lingotes de silício policristalino são produzidos por lingotes de lingote monocristalina, geralmente produzidos por lento em lento. Baixo. Em 2021, o custo médio de produção das bolachas de silício monocristalino será de cerca de 0,673 yuan/w, e o das bolachas de silício policristalino será de 0,66 yuan/w.
À medida que a espessura da bolacha de silício diminui e o diâmetro do barramento de arame de diamante diminui, a produção de hastes de silício/lingotes de diâmetro igual por quilograma aumentará e o número de hastes de silício de cristal único do mesmo peso será maior que o dos lotos de silício de policrália. Em termos de energia, a energia usada por cada bolacha de silício varia de acordo com o tipo e o tamanho. Em 2021, a saída das barras quadradas monocristalinas do tipo P-166 mm é de cerca de 64 peças por quilograma, e a saída de lingotes quadrados policristalinos é de cerca de 59 peças. Entre as bolachas de silício de cristal único do tipo P, a produção de hastes quadradas monocristalinas de 158,75 mm é de cerca de 70 peças por quilograma, a produção de hastes quadradas de cristal único do tipo P-182 mm é de cerca de 53 peças por quilograma e a saída de 5,10 madas de cristal de 210 mm. A saída da barra quadrada é de cerca de 40 peças. De 2022 a 2030, o afinamento contínuo das bolachas de silício levará, sem dúvida, a um aumento no número de hastes/lingotes de silício do mesmo volume. O diâmetro menor do barramento de arame de diamante e o tamanho médio das partículas também ajudará a reduzir as perdas de corte, aumentando assim o número de bolachas produzidas. quantidade. Estima-se que, em 2025 e 2030, a produção de hastes quadradas monocristalinas do tamanho de 166 mm do tipo P é de cerca de 71 e 78 peças por quilograma, e a produção de ingotos quadrados de policristalina é de cerca de 62 e 62 peças, que se deve a uma baixa participação no mercado de policristalas. Existem diferenças no poder de diferentes tipos e tamanhos de bolachas de silício. De acordo com os dados do anúncio para a potência média de 158,75 mm, as bolachas de silício são de cerca de 5,8w/peça, a potência média das bolachas de silício de tamanho de 166 mm é de cerca de 6,25W/peça, e a potência média das bolachas de silício de 182 mm é de cerca de 6,25w/peça. A potência média da bolacha de silício de tamanho é de cerca de 7,49W/peça, e a potência média da bolacha de silício de 210 mm é de cerca de 10w/peça.
Nos últimos anos, as bolachas de silício se desenvolveram gradualmente na direção de tamanho grande, e o tamanho grande é propício para aumentar o poder de um único chip, diluindo assim o custo não silício das células. No entanto, o ajuste de tamanho das bolachas de silício também precisa considerar os problemas de correspondência e padronização a montante e a jusante, especialmente a carga e os problemas de alta corrente. Atualmente, existem dois campos no mercado em relação à futura direção do desenvolvimento do tamanho da bolacha de silício, ou seja, tamanho de 182 mm e tamanho de 210 mm. A proposta de 182mm é principalmente da perspectiva da integração vertical da indústria, com base na consideração da instalação e transporte de células fotovoltaicas, a potência e a eficiência dos módulos e a sinergia entre a montante e a jusante; enquanto 210mm é principalmente da perspectiva do custo de produção e do custo do sistema. A saída de bolachas de silício de 210 mm aumentou mais de 15% no processo de desenho de haste de virar único, o custo de produção da bateria a jusante foi reduzido em cerca de 0,02 yuan/w, e o custo total da construção da usina foi reduzido em cerca de 0,1 yuans/w. Nos próximos anos, espera -se que as bolachas de silício com um tamanho abaixo de 166 mm sejam gradualmente eliminadas; Os problemas correspondentes a montante e a jusante das bolachas de silício de 210 mm serão gradualmente resolvidos de maneira eficaz e o custo se tornará um fator mais importante que afeta o investimento e a produção de empresas. Portanto, a participação de mercado das bolachas de silício de 210 mm aumentará. Aumento constante; A bolacha de silício de 182 mm se tornará o tamanho principal do mercado em virtude de suas vantagens na produção verticalmente integrada, mas com o desenvolvimento inovador da tecnologia de aplicação de silicone de 210 mm, 182mm dará lugar a isso. Além disso, é difícil para as bolachas de silício de tamanho maior serem amplamente utilizadas no mercado nos próximos anos, porque o custo da mão-de-obra e o risco de instalação de bolachas de silício de grande porte aumentará bastante, o que é difícil de ser compensado pelas economias nos custos de produção e nos custos do sistema. . Em 2021, os tamanhos de bolacha de silício no mercado incluem 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182mm, 210mm, etc., entre eles o tamanho de 158,75 mm e 166 mm, substituíram 50% do total e o tamanho de 156,75 mm reduzido a 5%, que será graduado em gradualmente; 166mm é a maior solução de tamanho que pode ser atualizada para a linha de produção de baterias existente, que será o maior tamanho nos últimos dois anos. Em termos de tamanho de transição, espera -se que a participação de mercado seja inferior a 2% em 2030; O tamanho combinado de 182 mm e 210mm será responsável por 45% em 2021, e a participação de mercado aumentará rapidamente no futuro. Espera -se que a participação total de mercado em 2030 exceda 98%.
Nos últimos anos, a participação de mercado do silício monocristalino continuou a aumentar e ocupou a posição convencional no mercado. De 2012 a 2021, a proporção de silício monocristalino aumentou de menos de 20% para 93,3%, um aumento significativo. Em 2018, as bolachas de silício no mercado são principalmente bolachas de silício policristalino, representando mais de 50%. A principal razão é que as vantagens técnicas das bolachas de silício monocristalinas não podem cobrir as desvantagens dos custos. Desde 2019, à medida que a eficiência de conversão fotoelétrica das bolachas de silício monocristalino excedeu significativamente as das bolachas de silício policristalino, e o custo de produção de bolachas de silício de silício monocristalino continuou a diminuir com o progresso tecnológico, a participação no mercado de monocristalina nas máscaras. produto. Espera -se que a proporção de bolachas de silício monocristalinas atinjam cerca de 96% em 2025, e a participação de mercado das bolachas de silício monocristalino atinja 97,7% em 2030. (Relatório Fonte: Future Think Tank)
1.3. Baterias: as baterias Perc dominam o mercado e o desenvolvimento de baterias do tipo n empurra a qualidade do produto
A ligação média da cadeia da indústria fotovoltaica inclui células fotovoltaicas e módulos celulares fotovoltaicos. O processamento das bolachas de silício nas células é a etapa mais importante na realização de conversão fotoelétrica. São necessários cerca de sete etapas para processar uma célula convencional de uma bolacha de silício. Primeiro, coloque a bolacha de silício em ácido hidrofluórico para produzir uma estrutura de camurça do tipo pirâmide em sua superfície, reduzindo assim a refletividade da luz solar e aumentando a absorção de luz; O segundo é o fósforo é difundido na superfície de um lado da bolacha de silício para formar uma junção PN, e sua qualidade afeta diretamente a eficiência da célula; O terceiro é remover a junção PN formada na lateral da bolacha de silício durante o estágio de difusão para impedir o curto -circuito da célula; Uma camada de filme de nitreto de silício é revestida no lado onde a junção PN é formada para reduzir a reflexão da luz e, ao mesmo tempo, aumentar a eficiência; O quinto é imprimir eletrodos de metal na frente e nas costas da bolacha de silício para coletar portadores minoritários gerados pela fotovoltaica; O circuito impresso no estágio de impressão é sinterizado e formado, e é integrado à bolacha de silício, ou seja, a célula; Finalmente, as células com diferentes eficiências são classificadas.
As células cristalinas de silício são geralmente feitas com bolachas de silício como substratos e podem ser divididas em células do tipo P e células do tipo n de acordo com o tipo de bolachas de silício. Entre eles, as células do tipo N têm maior eficiência de conversão e estão substituindo gradualmente as células do tipo P nos últimos anos. As bolachas de silício do tipo P são feitas por doping de silício com boro, e as bolachas de silício do tipo n são feitas de fósforo. Portanto, a concentração do elemento de boro na bolacha de silício do tipo N é menor, inibindo assim a ligação dos complexos de boro-oxigênio, melhorando a vida útil da portadora minoritária do material de silício e, ao mesmo tempo, não há atenuação induzida por fotos na bateria. Além disso, os portadores minoritários do tipo N são orifícios, os portadores minoritários do tipo P são elétrons e a seção transversal de captura da maioria dos átomos de impureza para orifícios é menor que o dos elétrons. Portanto, a vida útil da portadora minoritária da célula do tipo N é maior e a taxa de conversão fotoelétrica é maior. De acordo com os dados do laboratório, o limite superior da eficiência de conversão das células do tipo P é de 24,5%, e a eficiência de conversão das células do tipo N é de até 28,7%, de modo que as células do tipo n representam a direção de desenvolvimento da tecnologia futura. Em 2021, as células do tipo N (incluindo células heterojunção e células topcon) têm custos relativamente altos, e a escala de produção em massa ainda é pequena. A participação de mercado atual é de cerca de 3%, o que é basicamente o mesmo em 2020.
Em 2021, a eficiência de conversão das células do tipo N será significativamente melhorada e espera-se que haja mais espaço para o progresso tecnológico nos próximos cinco anos. Em 2021, a produção em larga escala de células monocristalinas do tipo P usará a tecnologia PERC, e a eficiência média de conversão atingirá 23,1%, um aumento de 0,3 pontos percentuais em comparação com 2020; A eficiência de conversão das células de silício preto policristalino usando a tecnologia PERC atingirá 21,0%, em comparação com 2020. Aumento anual de 0,2 pontos percentuais; A melhoria convencional de eficiência das células de silício preto policristalino não é forte, a eficiência da conversão em 2021 será de cerca de 19,5%, apenas 0,1 ponto percentual maior e o espaço futuro de melhoria de eficiência é limitado; A eficiência média de conversão das células PERC monocristalinas do lingot é de 22,4%, o que é 0,7 pontos percentuais inferiores aos das células PERC monocristalinas; A eficiência média de conversão das células TopCon do tipo N atinge 24%, e a eficiência média de conversão das células de heterojunção atinge 24,2%, as duas das quais foram bastante aprimoradas em comparação com 2020, e a eficiência média de conversão das células IBC atinge 24,2%. Com o desenvolvimento da tecnologia no futuro, tecnologias de bateria como TBC e HBC também podem continuar progredindo. No futuro, com a redução dos custos de produção e a melhoria do rendimento, as baterias do tipo n serão uma das principais direções de desenvolvimento da tecnologia de bateria.
Do ponto de vista da rota da tecnologia da bateria, a atualização iterativa da tecnologia da bateria passou principalmente pelo BSF, Perc, TopCon com base na melhoria do Perc e HJT, uma nova tecnologia que subverte o Perc; O TopCon pode ser combinado com o IBC para formar TBC, e o HJT também pode ser combinado com o IBC para se tornar HBC. P-type monocrystalline cells mainly use PERC technology, p-type polycrystalline cells include polycrystalline black silicon cells and ingot monocrystalline cells, the latter refers to the addition of monocrystalline seed crystals on the basis of conventional polycrystalline ingot process, directional solidification After that, a square silicon ingot is formed, and a silicon wafer mixed with single Cristal e policristalino são feitos através de uma série de processos de processamento. Como ele essencialmente usa uma via de preparação policristalina, é incluída na categoria de células policristalinas do tipo P. As células do tipo N incluem principalmente células monocristalinas TopCon, células monocristalinas HJT e células monocristalinas IBC. Em 2021, as novas linhas de produção em massa ainda serão dominadas pelas linhas de produção de células PERC, e a participação de mercado das células PERC aumentará ainda mais para 91,2%. À medida que a demanda de produtos por projetos externos e domésticos se concentrou em produtos de alta eficiência, a participação de mercado das baterias da BSF cairá de 8,8% para 5% em 2021.
1.4. Módulos: o custo das células é responsável pela parte principal, e o poder dos módulos depende das células
As etapas de produção dos módulos fotovoltaicos incluem principalmente interconexão e laminação celular, e as células representam uma parte importante do custo total do módulo. Como a corrente e a tensão de uma única célula são muito pequenas, as células precisam ser interconectadas através de barras de barramento. Aqui, eles estão conectados em série para aumentar a tensão e depois conectados em paralelo para obter alta corrente e, em seguida, o vidro fotovoltaico, EVA ou POE, folha de bateria, EVA ou POE, a folha traseira são selados e pressionados pelo calor em uma determinada ordem e, finalmente, protegidos pela estrutura de alumínio e borda de vedação de silicone. Do ponto de vista da composição de custo de produção de componentes, o custo do material é responsável por 75%, ocupando a posição principal, seguida pelo custo de fabricação, custo de desempenho e custo da mão -de -obra. O custo dos materiais é liderado pelo custo das células. De acordo com anúncios de muitas empresas, as células representam cerca de 2/3 do custo total dos módulos fotovoltaicos.
Os módulos fotovoltaicos são geralmente divididos de acordo com o tipo, tamanho e quantidade da célula. Existem diferenças no poder de diferentes módulos, mas estão todos no estágio de ascensão. A energia é um indicador -chave de módulos fotovoltaicos, representando a capacidade do módulo de converter energia solar em eletricidade. Pode ser visto a partir das estatísticas de potência de diferentes tipos de módulos fotovoltaicos que, quando o tamanho e o número de células no módulo são os mesmos, a potência do módulo é o cristal único do tipo N-tipo N> Policristalino; Quanto maior o tamanho e a quantidade, maior o poder do módulo; Para módulos de cristal único TopCon e módulos de heterojunção da mesma especificação, o poder deste último é maior que o do primeiro. De acordo com a previsão da CPIA, o poder do módulo aumentará em 5 a 10w por ano nos próximos anos. Além disso, a embalagem do módulo trará uma certa perda de energia, incluindo a perda óptica e a perda elétrica. O primeiro é causado pela transmitância e pela incompatibilidade óptica de materiais de embalagem, como vidro fotovoltaico e EVA, e este último se refere principalmente ao uso de células solares em série. A perda de circuito causada pela resistência da fita de soldagem e a própria barra de barramento e a atual perda de incompatibilidade causada pela conexão paralela das células, a perda total de energia dos dois responde por cerca de 8%.
1.5. Capacidade instalada fotovoltaica: as políticas de vários países são obviamente conduzidas, e há um enorme espaço para a nova capacidade instalada no futuro
O mundo alcançou basicamente um consenso em emissões líquidas zero sob a meta de proteção ambiental, e a economia de projetos fotovoltaicos sobrepostos emergiram gradualmente. Os países estão explorando ativamente o desenvolvimento da geração de energia energética renovável. Nos últimos anos, países ao redor do mundo assumiram compromissos para reduzir as emissões de carbono. A maioria dos principais emissores de gases de efeito estufa formulou alvos de energia renovável correspondentes, e a capacidade instalada de energia renovável é enorme. Com base na meta de controle de temperatura de 1.5 ℃, a Irena prevê que a capacidade de energia renovável instalada global atingirá 10.8TW em 2030. Além disso, de acordo com os dados do Woodmac, o custo do custo de eletricidade (LCOE) da geração de energia solar na China, Índia, Estados Unidos e outros países já é menor que a energia fossil mais barata e diminuirá ainda mais o futuro. A promoção ativa de políticas em vários países e a economia da geração de energia fotovoltaica levaram a um aumento constante na capacidade cumulativa instalada de fotovoltaicos no mundo e na China nos últimos anos. De 2012 a 2021, a capacidade cumulativa instalada dos fotovoltaicos no mundo aumentará de 104,3 GW para 849,5 GW, e a capacidade cumulativa instalada da fotovoltaica na China aumentará de 6,7 GW para 307GW, um aumento de mais de 44 vezes. Além disso, a capacidade fotovoltaica recém -instalada da China é responsável por mais de 20% da capacidade total instalada do mundo. Em 2021, a capacidade fotovoltaica recém -instalada da China é de 53 GW, representando cerca de 40% da capacidade recém -instalada do mundo. Isso se deve principalmente à distribuição abundante e uniforme dos recursos de energia luminosa na China, ao bem desenvolvido a montante e a jusante e ao forte apoio das políticas nacionais. Durante esse período, a China desempenhou um papel enorme na geração de energia fotovoltaica, e a capacidade instalada cumulativa foi responsável por menos de 6,5%. saltou para 36,14%.
Com base na análise acima, a CPIA concedeu a previsão para instalações fotovoltaicas recentemente aumentadas de 2022 a 2030 em todo o mundo. Estima -se que, em condições otimistas e conservadoras, a capacidade recém -instalada global em 2030 será 366 e 315GW, respectivamente, e a capacidade recém -instalada da China será 128., 105GW. Abaixo, prevemos a demanda por polissilício com base na escala de capacidade recém -instalada a cada ano.
1.6. Previsão de demanda de polissilício para aplicações fotovoltaicas
De 2022 a 2030, com base nas previsões da CPIA para as instalações fotovoltaicas recentemente aumentadas em cenários otimistas e conservadores, a demanda por polissilício para aplicações fotovoltaicas pode ser prevista. As células são uma etapa -chave para realizar a conversão fotoelétrica, e as bolachas de silício são as matérias -primas básicas das células e a a jusante direta do polissilício, por isso é uma parte importante da previsão da demanda de polissilício. O número ponderado de peças por quilograma de hastes e lingotes de silício pode ser calculado a partir do número de peças por quilograma e da participação de mercado de hastes e lingotes de silício. Em seguida, de acordo com a potência e a participação de mercado das bolachas de silício de tamanhos diferentes, o poder ponderado das bolachas de silício pode ser obtido e, em seguida, o número necessário de bolachas de silício pode ser estimado de acordo com a capacidade fotovoltaica recém -instalada. Em seguida, o peso das hastes e lingotes necessários pode ser obtido de acordo com a relação quantitativa entre o número de bolachas de silício e o número ponderado de hastes de silício e lingotes de silício por quilograma. Combinada ainda com o consumo ponderado de silício de hastes de silício/lingotes de silício, a demanda por polissilício por capacidade fotovoltaica recém -instalada pode ser finalmente obtida. De acordo com os resultados da previsão, a demanda global por polissilício para novas instalações fotovoltaicas nos últimos cinco anos continuará subindo, atingindo o pico em 2027 e depois diminuindo um pouco nos próximos três anos. Estima -se que, em condições otimistas e conservadoras, em 2025, a demanda anual global por polissilício para instalações fotovoltaicas será de 1.108.900 toneladas e 907.800 toneladas, respectivamente, e a demanda global por polissilicon para aplicações fotovoltaicas em 2030 será de 1.042,100 tons sob otimistas e as condições conservadoras. , 896.900 toneladas. De acordo com a ChinaProporção de capacidade instalada fotovoltaica global,A demanda da China por Polissilicon para uso fotovoltaico em 2025Espera -se que seja de 369.600 toneladas e 302.600 toneladas, respectivamente, em condições otimistas e conservadoras e 739.300 toneladas e 605.200 toneladas no exterior, respectivamente.
2, Demanda final semicondutores: a escala é muito menor que a demanda no campo fotovoltaico, e o crescimento futuro pode ser esperado
Além de fabricar células fotovoltaicas, o polissilício também pode ser usado como matéria -prima para fazer chips e é usado no campo de semicondutores, que pode ser subdividido em fabricação de automóveis, eletrônicos industriais, comunicações eletrônicas, eletrodomésticos e outros campos. O processo do polissilício ao chip é dividido principalmente em três etapas. Primeiro, o polissilício é atraído para lingotes monocristalinos de silício e depois cortado em bolachas finas de silício. As bolachas de silício são produzidas através de uma série de operações de moagem, chanfro e polimento. , que é a matéria -prima básica da fábrica de semicondutores. Finalmente, a bolacha de silício é cortada e a laser gravada em várias estruturas de circuito para fabricar produtos com certas características. As bolachas de silício comuns incluem principalmente bolachas polidas, bolachas epitaxiais e bolachas de Soi. A bolacha polida é um material de produção de chip com alto nível obtido pelo polimento da bolacha de silício para remover a camada danificada na superfície, que pode ser usada diretamente para fazer batatas fritas, bolachas epitaxiais e bolachas de silício Soi. As bolachas epitaxiais são obtidas pelo crescimento epitaxial de bolachas polidas, enquanto as bolachas de silício SOI são fabricadas pelo implante de ligação ou íons em substratos polidos de bolacha, e o processo de preparação é relativamente difícil.
Através da demanda por polissilício no lado de semicondutores em 2021, combinado com a previsão da agência da taxa de crescimento da indústria de semicondutores nos próximos anos, a demanda por polissilício no campo de semicondutores de 2022 a 2025 pode ser estimada aproximadamente. Em 2021, a produção global de polissilício de grau eletrônico representará cerca de 6% da produção total de polissilício, e o polissilício e o silício granular de nível solar serão responsáveis por cerca de 94%. A maioria dos polissilício de nível eletrônico é usado no campo semicondutor, e outros polissilício é basicamente usado na indústria fotovoltaica. . Portanto, pode -se supor que a quantidade de polissilício usada na indústria de semicondutores em 2021 é de cerca de 37.000 toneladas. Além disso, de acordo com a futura taxa de crescimento composto da indústria de semicondutores prevista por insights da sorte, a demanda por polissilício para uso de semicondutores aumentará a uma taxa anual de 8,6% de 2022 a 2025. (Fonte do relatório: Future Think Tank)
3, Importação e exportação de polissilício: as importações excedem em muito as exportações, com a Alemanha e a Malásia representando uma proporção mais alta
Em 2021, cerca de 18,63% da demanda de polissilício da China virão de importações, e a escala de importações excede em muito a escala das exportações. De 2017 a 2021, o padrão de importação e exportação de polissilício é dominado pelas importações, o que pode ser devido à forte demanda a jusante por indústria fotovoltaica que se desenvolveu rapidamente nos últimos anos, e sua demanda por polissilicon é responsável por mais de 94% da demanda total; Além disso, a empresa ainda não dominou a tecnologia de produção de polissilício de alta qualidade de alta pureza; portanto, alguns polissilicon exigidos pela indústria de circuitos integrados ainda precisam confiar nas importações. De acordo com os dados da filial da indústria de silício, o volume de importação continuou a diminuir em 2019 e 2020. A razão fundamental para o declínio nas importações de polissilício em 2019 foi o aumento substancial da capacidade de produção, que subiu de 388.000 toneladas em 2018 para 452.000 toneladas em 2019. Perdas, portanto, a dependência da importação do polissilício é muito menor; Embora a capacidade de produção não tenha aumentado em 2020, o impacto da epidemia levou a atrasos na construção de projetos fotovoltaicos, e o número de ordens de polissilício diminuiu no mesmo período. Em 2021, o mercado fotovoltaico da China se desenvolverá rapidamente, e o aparente consumo de polissilício atingirá 613.000 toneladas, impulsionando o volume de importação para se recuperar. Nos últimos cinco anos, o volume de importação líquido da China está entre 90.000 e 140.000 toneladas, das quais cerca de 103.800 toneladas em 2021. Espera -se que o volume líquido de importação de polissilício da China permaneça cerca de 100.000 toneladas por ano de 2022 a 2025.
As importações de polissilício da China vêm principalmente da Alemanha, Malásia, Japão e Taiwan, China, e o total de importações desses quatro países representará 90,51% em 2021. Cerca de 45% das importações de polissilício da China vêm da Alemanha, 26% da Malaysia, 13,5% do Japão e 6% de TAIwan. A Alemanha possui o Wacker, gigante do Polissilício do Mundial, que é a maior fonte de polissilício no exterior, representando 12,7% da capacidade total de produção global em 2021; A Malásia possui um grande número de linhas de produção de polissilício da OCI Company da Coréia do Sul, que se origina da linha de produção original na Malásia de Tokuyama, uma empresa japonesa adquirida pela OCI. Existem fábricas e algumas fábricas que a OCI se mudou da Coréia do Sul para a Malásia. A razão para a realocação é que a Malásia fornece espaço livre de fábrica e o custo da eletricidade é um terço menor que o da Coréia do Sul; Japão e Taiwan, a China têm Tokuyama, Get e outras empresas, que ocupam uma grande parte da produção de polissilício. um lugar. Em 2021, a produção de polissilício será de 492.000 toneladas, que a capacidade fotovoltaica recém -instalada e a demanda de produção de chips será de 206.400 toneladas e 1.500 toneladas, respectivamente, e os 284.100 toneladas restantes serão usados principalmente para processamento a jusante e exportados no exterior. Nos vínculos a jusante do polissilício, as bolachas de silício, as células e os módulos são exportados principalmente, entre os quais a exportação de módulos é particularmente proeminente. Em 2021, 4,64 bilhões de bolachas de silício e 3,2 bilhões de células fotovoltaicas foramexportadoDa China, com uma exportação total de 22,6 GW e 10,3 GW, respectivamente, e a exportação de módulos fotovoltaicos é de 98,5 GW, com muito poucas importações. Em termos de composição do valor da exportação, as exportações de módulos em 2021 atingirão US $ 24,61 bilhões, representando 86%, seguidos por bolachas e baterias de silício. Em 2021, a produção global de bolachas de silício, células fotovoltaicas e módulos fotovoltaicos atingirá 97,3%, 85,1%e 82,3%, respectivamente. Espera -se que a indústria fotovoltaica global continue se concentrando na China nos próximos três anos, e o volume de saída e exportação de cada link será considerável. Portanto, estima -se que, de 2022 a 2025, a quantidade de polissilício usada para processar e produzir produtos a jusante e exportados para o exterior aumentará gradualmente. Estima -se subtrair a produção no exterior da demanda de polissilício no exterior. Em 2025, o Polissilicon produzido pelo processamento em produtos a jusante será estimado para exportar 583.000 toneladas para países estrangeiros da China
4, Resumo e Outlook
A demanda global de polissilício está concentrada principalmente no campo fotovoltaico, e a demanda no campo de semicondutores não é uma ordem de magnitude. A demanda por polissilício é impulsionada por instalações fotovoltaicas e é gradualmente transmitida ao polissilício através da ligação de módulos fotovoltaicos-lata-células, gerando demanda por ela. No futuro, com a expansão da capacidade instalada fotovoltaica global, a demanda por polissilício é geralmente otimista. Otimista, a China e o exterior aumentaram as instalações fotovoltaicas, causando a demanda por polissilício em 2025, serão 36,96 GW e 73.93GW, respectivamente, e a demanda em condições conservadoras também atingirá 30,24 GW e 60.49GW, respectivamente. Em 2021, a oferta e a demanda globais de polissilício será apertado, resultando em altos preços globais de polissilício. Essa situação pode continuar até 2022 e gradualmente recorrer ao estágio de suprimento solto após 2023. No segundo semestre de 2020, o impacto da epidemia começou a enfraquecer, e a expansão da produção a jusante impulsionou a demanda por polissilício, e algumas empresas líderes planejavam expandir a produção. No entanto, o ciclo de expansão de mais de um ano e meio resultou na liberação da capacidade de produção no final de 2021 e 2022, resultando em um aumento de 4,24% em 2021. Há uma lacuna de suprimentos de 10.000 toneladas, portanto, os preços aumentaram acentuadamente. Prevê -se que, em 2022, nas condições otimistas e conservadoras da capacidade instalada fotovoltaica, a lacuna de oferta e demanda será de -156.500 toneladas e 2.400 toneladas, respectivamente, e a oferta geral ainda estará em um estado de suprimento relativamente curto. Em 2023 e além, os novos projetos que iniciaram a construção no final de 2021 e no início de 2022 iniciarão a produção e alcançarão um aumento na capacidade de produção. A oferta e a demanda se soltarão gradualmente e os preços podem estar sob pressão descendente. No acompanhamento, deve-se prestar atenção ao impacto da guerra russa-ucraniana no padrão de energia global, o que pode alterar o plano global de capacidade fotovoltaica recém-instalada, que afetará a demanda por polissilício.
(Este artigo é apenas para a referência dos clientes das mininas urbanas e não representa nenhum conselho de investimento)