1, Cerere finală fotovoltaică: cererea de capacitate instalată fotovoltaică este puternică, iar cererea de polisilicon este inversată pe baza previziunii capacității instalate
1.1. Consumul de polisilicon: GlobalVolumul consumului crește constant, în principal pentru generarea de energie fotovoltaică
Ultimii zece ani, globalPolisiliconConsumul a continuat să crească, iar proporția Chinei a continuat să se extindă, condusă de industria fotovoltaică. Din 2012 până în 2021, consumul global de polisilicon a arătat, în general, o tendință ascendentă, crescând de la 237.000 tone la aproximativ 653.000 tone. În 2018, a fost introdusă o nouă politică fotovoltaică din China, care a redus în mod clar rata de subvenții pentru generarea de energie fotovoltaică. Capacitatea fotovoltaică recent instalată a scăzut cu 18% de la an la an, iar cererea de polisilicon a fost afectată. Din 2019, statul a introdus o serie de politici pentru promovarea parității rețelei a fotovoltaicii. Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei fotovoltaice, cererea de polisilicon a intrat, de asemenea, într -o perioadă de creștere rapidă. În această perioadă, proporția consumului de polisilicon din China în consumul global total a continuat să crească, de la 61,5% în 2012 la 93,9% în 2021, în principal din cauza industriei fotovoltaice în curs de dezvoltare rapidă a Chinei. Din perspectiva modelului de consum global al diferitelor tipuri de polisilicon în 2021, materialele de siliciu utilizate pentru celulele fotovoltaice vor reprezenta cel puțin 94%, dintre care polisilicon de calitate solară și silicon granular reprezintă 91%și, respectiv, 3%, în timp ce polisiliconul de calitate electronică care poate fi utilizat pentru chipsuri reprezintă 94%. Raportul este de 6%, ceea ce arată că cererea actuală de polisilicon este dominată de fotovoltaice. Este de așteptat ca, odată cu încălzirea politicii dual-carbon, cererea de capacitate instalată fotovoltaică va deveni mai puternică, iar consumul și proporția de polisilicon de calitate solară vor continua să crească.
1.2. Silicon Wafer: placă de siliciu monocristalin ocupă tehnologia mainstream, iar tehnologia Czochralski continuă se dezvoltă rapid
Legătura directă din aval a polisiliconului este napolitane de siliciu, iar China domină în prezent piața globală a wafer -ului siliconului. Din 2012 până în 2021, capacitatea de producție și producția globală și chineză de siliciu a continuat să crească, iar industria fotovoltaică a continuat să crească. Plăcile de siliciu servesc ca un pod care leagă materiale și baterii de siliciu și nu există nicio povară asupra capacității de producție, astfel încât continuă să atragă un număr mare de companii pentru a intra în industrie. În 2021, producătorii chinezi de placă de siliciu s -au extins semnificativproducțieCapacitatea până la 213,5 GW, ceea ce a determinat producția globală de placă de siliciu să crească până la 215,4GW. Conform capacității de producție existente și recent crescute în China, este de așteptat ca rata de creștere anuală să mențină 15-25% în următorii câțiva ani, iar producția de wafer din China va menține în continuare o poziție dominantă absolută în lume.
Siliconul policristalin poate fi transformat în lingouri de siliciu policristalin sau tije de siliciu monocristalin. Procesul de producție al lingourilor de siliciu policristalin include în principal metoda de turnare și metoda de topire directă. În prezent, al doilea tip este metoda principală, iar rata pierderii este menținută practic la aproximativ 5%. Metoda de turnare este în principal topirea materialului de siliciu în creuzet mai întâi, apoi a fost turnat într -un alt creuzet preîncălzit pentru răcire. Prin controlul vitezei de răcire, lingourile de siliciu policristalin este turnat de tehnologia de solidificare direcțională. Procesul de topire la cald a metodei de topire directă este același cu cel al metodei de turnare, în care polisiliconul este topit direct în creuzet, dar etapa de răcire este diferită de metoda de turnare. Deși cele două metode sunt foarte similare în natură, metoda de topire directă are nevoie doar de un creuzet, iar produsul polisilicon produs este de bună calitate, ceea ce este propice creșterii lingourilor de siliciu policristalin cu o orientare mai bună, iar procesul de creștere este ușor de automatizat, ceea ce poate face ca poziția internă a reducerii erorilor de cristal. În prezent, principalele întreprinderi din industria materialelor energetice solare folosesc, în general, metoda de topire directă pentru a face lingouri de siliciu policristalin, iar conținutul de carbon și oxigen sunt relativ scăzute, care sunt controlate sub 10 ppma și 16 ppma. În viitor, producția de lingouri de siliciu policristalin va fi încă dominată de metoda de topire directă, iar rata pierderii va rămâne în jur de 5% în cinci ani.
Producția de tije de siliciu monocristalin se bazează în principal pe metoda Czochralski, completată de metoda de topire a zonei de suspensie verticală, iar produsele produse de cele două au utilizări diferite. Metoda Czochralski folosește rezistența la grafit la siliciul policristalin de căldură într-un creuzet de cuarț de înaltă puritate într-un sistem termic cu tub drept pentru a-l topi, apoi introduceți cristalul de semințe în suprafața topiturii pentru fuziune și rotiți cristalul de semințe în timp ce inversând creuzetul. , cristalul de semințe este ridicat lent în sus, iar siliciul monocristalin este obținut prin procesele de însămânțare, amplificare, transformare a umărului, creștere cu diametrul egal și finisare. The vertical floating zone melting method refers to fixing the columnar high-purity polycrystalline material in the furnace chamber, moving the metal coil slowly along the polycrystalline length direction and passing through the columnar polycrystalline, and passing a high-power radio frequency current in the metal coil to make Part of the inside of the polycrystalline pillar coil melts, and after the coil is moved, the melt recrystallizes to form a single cristal. Datorită diferitelor procese de producție, există diferențe între echipamentele de producție, costurile de producție și calitatea produselor. În prezent, produsele obținute prin metoda de topire a zonei au o puritate ridicată și pot fi utilizate pentru fabricarea dispozitivelor semiconductoare, în timp ce metoda Czochralski poate satisface condițiile pentru producerea de siliciu cu un singur cristal pentru celulele fotovoltaice și are un cost mai mic, deci este metoda principală. În 2021, cota de piață a metodei de tragere dreaptă este de aproximativ 85%și este de așteptat să crească ușor în următorii câțiva ani. Se preconizează că cotele de piață din 2025 și 2030 vor fi de 87%, respectiv 90%. În ceea ce privește topirea districtului siliciu cu un singur cristal, concentrația industriei de topire a districtului siliconului cu un singur cristal este relativ ridicată în lume. achiziție), Topsil (Danemarca). În viitor, scala de ieșire a siliconului cu un singur cristal topit nu va crește semnificativ. Motivul este că tehnologiile aferente Chinei sunt relativ înapoi în comparație cu Japonia și Germania, în special capacitatea echipamentelor de încălzire de înaltă frecvență și a condițiilor procesului de cristalizare. Tehnologia cristalului unic de siliciu fuzionat într -o zonă cu diametrul mare necesită întreprinderilor chineze să continue să exploreze singuri.
Metoda Czochralski poate fi împărțită în tehnologie continuă de tragere a cristalelor (CCZ) și tehnologie repetată de tracțiune a cristalelor (RCZ). În prezent, metoda principală din industrie este RCZ, care se află în etapa de tranziție de la RCZ la CCZ. Etapele de tragere și hrănire a cristalului și de hrănire ale RZC sunt independente unul de celălalt. Înainte de fiecare tragere, lingoul unic de cristal trebuie răcit și îndepărtat în camera porții, în timp ce CCZ poate realiza hrănirea și topirea în timp ce trage. RCZ este relativ matur și există puțin loc pentru îmbunătățirea tehnologică în viitor; în timp ce CCZ are avantajele reducerii costurilor și îmbunătățirea eficienței și se află într -o etapă de dezvoltare rapidă. În ceea ce privește costurile, în comparație cu RCZ, care durează aproximativ 8 ore înainte de a se desena o singură tijă, CCZ poate îmbunătăți mult eficiența producției, poate reduce costul creuzetului și consumul de energie prin eliminarea acestei etape. Producția totală a cuptorului unic este mai mare de 20% mai mare decât cea a RCZ. Costul de producție este mai mare de 10% mai mic decât RCZ. În ceea ce privește eficiența, CCZ poate completa desenul de 8-10 tije de siliciu cu un singur cristal în cadrul ciclului de viață al creuzetului (250 ore), în timp ce RCZ poate completa doar aproximativ 4, iar eficiența producției poate fi crescută cu 100-150%. În ceea ce privește calitatea, CCZ are o rezistivitate mai uniformă, un conținut mai mic de oxigen și acumularea mai lentă a impurităților metalice, deci este mai potrivit pentru prepararea napolitanelor de siliciu cu un singur cristal de tip N, care sunt, de asemenea, într-o perioadă de dezvoltare rapidă. În prezent, unele companii chineze au anunțat că au tehnologie CCZ, iar ruta de napolitane granulare de siliciu silicon-CCZ-N-TYPE Monocristalin a fost practic clară și a început chiar să utilizeze materiale de siliciu granulare 100%. . În viitor, CCZ va înlocui practic RCZ, dar va dura un anumit proces.
Procesul de producție a napolitanelor de siliciu monocristalin este împărțit în patru pași: tragerea, felierea, felierea, curățarea și sortarea. Apariția metodei de tăiere a sârmei de diamant a redus foarte mult rata de pierdere de tăiere. Procesul de tragere a cristalului a fost descris mai sus. Procesul de feliere include operațiuni de trunchiere, pătrat și șablonare. Feliarea este de a folosi o mașină de feliere pentru a tăia siliciul coloană în napolitane de siliciu. Curățarea și sortarea sunt ultimii pași în producția de napolitane de siliciu. Metoda de tăiere a sârmei de diamant are avantaje evidente față de metoda tradițională de feliere a sârmei de mortar, care se reflectă în principal în consumul de timp scurt și pierderea scăzută. Viteza sârmei de diamant este de cinci ori mai mare decât a tăierii tradiționale. De exemplu, pentru tăierea cu un singur wafer, tăierea tradițională de sârmă a mortarului durează aproximativ 10 ore, iar tăierea sârmei de diamant durează doar 2 ore. Pierderea tăierii sârmei de diamant este, de asemenea, relativ mică, iar stratul de deteriorare cauzat de tăierea sârmei de diamant este mai mic decât cel al tăierii sârmei de mortar, care este propice pentru tăierea napolitanei de siliciu mai subțiri. În ultimii ani, pentru a reduce reducerea pierderilor și a costurilor de producție, companiile au apelat la metode de feliere a sârmei de diamant, iar diametrul barelor de autobuz cu sârmă cu diamante este din ce în ce mai scăzut. În 2021, diametrul barei de bus de sârmă cu diamante va fi de 43-56 μm, iar diametrul barei de bus de sârmă cu diamant utilizat pentru napolitane de siliciu monocristalin va scădea foarte mult și va continua să scadă. Se estimează că în 2025 și 2030, diametrele barelor de bus de sârmă cu diamante utilizate pentru tăierea napolitanelor de siliciu monocristalin vor fi de 36 μm și, respectiv, 33 μm, iar diametrele bus -urilor cu sârmă de diamant folosită pentru tăierea policristalinei siliciu vor fi de 51 μm, respectiv 51 μm. Acest lucru se datorează faptului că există multe defecte și impurități în napolitane de siliciu policristalin, iar firele subțiri sunt predispuse la rupere. Prin urmare, diametrul barei de bus de sârmă de diamant utilizat pentru tăierea de placă de siliciu policristalină este mai mare decât cea a napolitanelor de siliciu monocristalin și, întrucât cota de piață a napolitanelor de siliciu policristalin scade treptat, este utilizată pentru policristalină siliconul, reducerea diametrului de busbars cu sârmă de diamant tăiată de lelici, a încetinit.
În prezent, napolitane de siliciu sunt împărțite în principal în două tipuri: napolitane de siliciu policristalin și napolitane de siliciu monocristalin. Plătirile de siliciu monocristalin au avantajele vieții de lungă durată a serviciilor și a eficienței de conversie fotoelectrică ridicată. Plătiile de siliciu policristalin sunt compuse din cereale de cristal cu diferite orientări ale planului de cristal, în timp ce napolitane cu siliciu cu un singur cristal sunt confecționate din siliciu policristalin ca materii prime și au aceeași orientare a planului de cristal. În aparență, napolitane de siliciu policristalin și napolitane de siliciu cu un singur cristal sunt albastre negre și maro-maro. Deoarece cele două sunt tăiate din lingouri de siliciu policristalin și, respectiv, tije de siliciu monocristalin, formele sunt pătrate și cvasi-pătrat. Durata de viață a serviciilor de napolitane de siliciu policristalin și napolitane de siliciu monocristalin este de aproximativ 20 de ani. Dacă metoda de ambalare și mediul de utilizare sunt potrivite, durata de viață a serviciului poate ajunge mai mult de 25 de ani. În general, durata de viață a napolitane de siliciu monocristalin este puțin mai lungă decât cea a napolitanelor de siliciu policristalin. În plus, napolitane de siliciu monocristalin sunt, de asemenea, ușor mai bune în eficiența conversiei fotoelectrice, iar densitatea de dislocare și impuritățile metalice sunt mult mai mici decât cele ale napolitanelor de siliciu policristalin. Efectul combinat al diverșilor factori face ca durata de viață minoritară a cristalelor unice să fie de zeci de ori mai mari decât cea a napolitanelor de siliciu policristalin. Arătând astfel avantajul eficienței conversiei. În 2021, cea mai mare eficiență de conversie a napolitanei de siliciu policristalin va fi de aproximativ 21%, iar cea a napolitane de siliciu monocristalin va ajunge până la 24,2%.
În plus față de durata de viață lungă și eficiența de conversie ridicată, napolitane de siliciu monocristalin au, de asemenea, avantajul subțierii, ceea ce este favorabil reducerii consumului de siliciu și a costurilor de napolitane de siliciu, dar acordă atenție creșterii ratei de fragmentare. Subțiarea napolitanei de siliciu ajută la reducerea costurilor de fabricație, iar procesul actual de feliere poate satisface pe deplin nevoile de subțiere, dar grosimea napolitanelor de siliciu trebuie să răspundă și nevoilor de fabricare a celulelor din aval și a componentelor. În general, grosimea napolitanelor de siliciu a scăzut în ultimii ani, iar grosimea napolitanelor de siliciu policristalin este semnificativ mai mare decât cea a napolitanelor de siliciu monocristalin. Plătirile de siliciu monocristalin sunt împărțite în continuare în napolitane de siliciu de tip N și napolitane de siliciu de tip P, în timp ce napolitane de siliciu de tip N includ în principal utilizarea bateriei de topcon și utilizarea bateriei HJT. În 2021, grosimea medie a napolitanei de siliciu policristalin este de 178μm, iar lipsa cererii în viitor îi va determina să continue să se subțire. Prin urmare, se prevede că grosimea va scădea ușor de la 2022 la 2024, iar grosimea va rămâne la aproximativ 170 μm după 2025; Grosimea medie a plafonilor de siliciu monocristalin de tip P este de aproximativ 170μM și este de așteptat să scadă la 155μm și 140 μm în 2025 și 2030. Printre napolanții de siliciu monocristalin n de tip n, de aproximativ 150 μm, iar grosimea de siliciu folosită pentru celulele HJT este de aproximativ 150 μm, iar grâul mediu utilizat pentru celulele HJT este utilizat de topcon, iar grâul mediu utilizat pentru celulele HJT este utilizat de topcon, iar grâul mediu utilizat pentru celulele HJT este utilizat topcon, iar gama medie folosită pentru celulele HJT este folosită de topcon, iar grâul mediu utilizat pentru celulele HJT este utilizat topcon, iar grosimea de grâu N-. Celulele sunt de 165μm. 135μm.
În plus, producția de napolitane de siliciu policristalin consumă mai mult siliciu decât napolitane de siliciu monocristalin, dar etapele de producție sunt relativ simple, ceea ce aduce avantaje costuri pentru navele de siliciu policristalin. Siliconul policristalin, ca materie primă comună pentru napolitane de siliciu policristalin și napolitane de siliciu monocristalin, are un consum diferit în producția celor două, ceea ce se datorează diferențelor dintre etapele de puritate și producție ale celor două. În 2021, consumul de siliciu de lingouri policristaline este de 1,10 kg/kg. Este de așteptat ca investițiile limitate în cercetare și dezvoltare să conducă la mici schimbări în viitor. Consumul de siliciu al tijei de tragere este de 1,066 kg/kg și există un anumit spațiu pentru optimizare. Se așteaptă să fie de 1,05 kg/kg și 1,043 kg/kg în 2025 și, respectiv, 2030. În procesul de tragere a cristalului unic, reducerea consumului de siliciu a tijei de tracțiune poate fi obținută prin reducerea pierderii de curățare și zdrobire, controlând strict mediul de producție, reducând proporția de primeri, îmbunătățind controlul preciziei și optimizarea tehnologiei de clasificare și procesare a materialelor silicon degradate. Deși consumul de siliciu de napolitane de siliciu policristalin este ridicat, costul de producție al navelor de siliciu policristalin este relativ ridicat, deoarece lingomentele de siliciu policristalin sunt produse de turnarea de linguri de topire caldă, în timp ce lingourile de siliciu monocristalin sunt de obicei produse prin creșterea lentă a unor cuptoare de cristal cu czochralski, care consumă relativ o putere ridicată. Scăzut. În 2021, costul mediu de producție al napolitanelor de siliciu monocristalin va fi de aproximativ 0,673 yuani/w, iar cel al napolitanei de siliciu policristalin va fi de 0,66 yuani/w.
Pe măsură ce grosimea plafonului de siliciu scade și diametrul barei de bus de sârmă cu diamante scade, producția de tije de siliciu/lingouri cu diametru egal pe kilogram va crește, iar numărul de tije de siliciu cu un singur cristal de aceeași greutate va fi mai mare decât cel al ingoturilor de silicon policristalin. În ceea ce privește puterea, puterea folosită de fiecare placă de siliciu variază în funcție de tipul și dimensiunea. În 2021, producția de bare pătrate monocristaline de tip P de tip P de tip P 166 mm este de aproximativ 64 de bucăți pe kilogram, iar producția de lingouri pătrate policristaline este de aproximativ 59 de bucăți. Printre napolitane de siliciu cu un singur cristal de tip P, producția de tije pătrate monocristaline de dimensiuni de 158,75 mm este de aproximativ 70 de bucăți pe kilogram, producția de tipuri de tip P de 182 mm cu o singură cristal de dimensiuni p, de aproximativ 53 de bucăți pe kilogram, iar ieșirea de 53 piese de dimensiuni P de 210 mm. Produsul barei pătrate este de aproximativ 40 de bucăți. Din 2022 până în 2030, subțierea continuă a napolitanelor de siliciu va duce, fără îndoială, la o creștere a numărului de tije/lingouri de siliciu din același volum. Diametrul mai mic al barei de bus de sârmă de diamant și dimensiunea medie a particulelor va ajuta, de asemenea, la reducerea pierderilor de tăiere, crescând astfel numărul de napolitane produse. cantitate. Se estimează că în 2025 și 2030, producția de tije pătrate monocristaline de dimensiuni P de tip P de tip p este de aproximativ 71 și 78 de bucăți pe kilogram, iar producția de lingouri pătrate policristaline este de aproximativ 62 și 62 de bucăți, ceea ce se datorează cotei de piață scăzută a autobuzelor de silicon policrystalline, este dificil să provoace o progres tehnologic semnificativă. Există diferențe în puterea diferitelor tipuri și dimensiuni de napolitane de siliciu. Conform datelor de anunț pentru puterea medie de 158,75 mm silicon, este de aproximativ 5,8W/bucată, puterea medie de napolitane de siliciu de dimensiuni de 166 mm este de aproximativ 6,25W/bucată, iar puterea medie de napolitane de siliciu de 182 mm este de aproximativ 6,25W/bucată. Puterea medie a plafonului de siliciu de dimensiuni este de aproximativ 7,49W/bucată, iar puterea medie a plafonului de siliciu de dimensiuni de 210 mm este de aproximativ 10W/bucată.
În ultimii ani, napolitane de siliciu s-au dezvoltat treptat în direcția de dimensiuni mari, iar dimensiunile mari este favorabilă creșterii puterii unui singur cip, diluând astfel costul non-silicon al celulelor. Cu toate acestea, ajustarea dimensiunii napolitanelor de siliciu trebuie, de asemenea, să ia în considerare problemele de potrivire și standardizare în amonte și în aval, în special problemele de încărcare și curente mari. În prezent, există două tabere pe piață în ceea ce privește direcția viitoare de dezvoltare a dimensiunii napolitanei de siliciu, și anume dimensiunea de 182 mm și dimensiunea de 210 mm. Propunerea de 182mm este în principal din perspectiva integrării industriei verticale, bazată pe considerarea instalării și transportului celulelor fotovoltaice, a puterii și eficienței modulelor și a sinergiei dintre amonte și în aval; în timp ce 210mm este în principal din perspectiva costurilor de producție și a costurilor sistemului. Produsul de napolitane de siliciu de 210 mm a crescut cu mai mult de 15% în procesul de tragere a tijei cu un singur transport, costul de producție a bateriei din aval a fost redus cu aproximativ 0,02 yuani/w, iar costul total al construcției centralei a fost redus cu aproximativ 0,1 yuani/w. În următorii câțiva ani, este de așteptat ca napolitane de siliciu cu o dimensiune sub 166 mm să fie eliminate treptat; Problemele de potrivire din amonte și din aval de napolitane de siliciu de 210 mm vor fi rezolvate treptat în mod eficient, iar costul va deveni un factor mai important care afectează investițiile și producția de întreprinderi. Prin urmare, cota de piață a napolitane de siliciu de 210 mm va crește. Creștere constantă; Wafer -ul de siliciu de 182 mm va deveni dimensiunea principală pe piață, în virtutea avantajelor sale în producția integrată vertical, dar odată cu dezvoltarea avansată a tehnologiei de aplicații de siliciu de 210 mm, 182mm va da loc. În plus, este dificil ca napolitane de siliciu de dimensiuni mai mari să fie utilizate pe scară largă pe piață în următorii câțiva ani, deoarece costul forței de muncă și riscul de instalare de napolitane de siliciu de dimensiuni mari vor crește foarte mult, ceea ce este dificil de compensat de economiile costurilor de producție și a costurilor sistemului. . În 2021, dimensiunile plafonului de siliciu pe piață includ 156,75mm, 157mm, 158,75mm, 166mm, 182mm, 210mm, etc. Printre ele, dimensiunea de 158,75mm și 166mm a reprezentat 50% din total, iar dimensiunea de 156,75mm și 166mm a reprezentat 50% din total, iar dimensiunea de 156,75mm a scăzut la 5%, care va fi înlocuită total în viitor; 166mm este cea mai mare soluție de dimensiuni care poate fi modernizată pentru linia de producție a bateriei existentă, care va fi cea mai mare dimensiune în ultimii doi ani. În ceea ce privește dimensiunea tranziției, este de așteptat ca cota de piață să fie mai mică de 2% în 2030; Mărimea combinată de 182mm și 210mm va reprezenta 45% în 2021, iar cota de piață va crește rapid în viitor. Este de așteptat ca cota totală de piață din 2030 să depășească 98%.
În ultimii ani, cota de piață a siliconului monocristalin a continuat să crească și a ocupat poziția principală pe piață. Din 2012 până în 2021, proporția de siliciu monocristalin a crescut de la mai puțin de 20% la 93,3%, o creștere semnificativă. În 2018, napolitane de siliciu de pe piață sunt în principal napolitane de siliciu policristaline, reprezentând mai mult de 50%. Motivul principal este că avantajele tehnice ale napolitanelor de siliciu monocristalin nu pot acoperi dezavantajele costurilor. Din 2019, pe măsură ce eficiența de conversie fotoelectrică a napolitanelor de siliciu monocristalin a depășit în mod semnificativ cea a napolitanelor de siliciu policristalin, iar costul de producție al navelor de siliciu monocristalin a continuat să scadă odată cu creșterea progresului tehnologic, cota de piață a monocristalinei siliconilor a continuat să crească, devenind cota mainstream pe piață. produs. Este de așteptat ca proporția de napolitane de siliciu monocristalin să ajungă la aproximativ 96% în 2025, iar cota de piață a napolitanelor de siliciu monocristalin va ajunge la 97,7% în 2030. (Sursa raportului: Future Think Tank)
1.3. Baterii: Bateriile PERC domină piața, iar dezvoltarea bateriilor de tip N împinge calitatea produsului
Legătura intermediară a lanțului industriei fotovoltaice include celule fotovoltaice și module de celule fotovoltaice. Prelucrarea napolitanelor de siliciu în celule este cel mai important pas în realizarea conversiei fotoelectrice. Este nevoie de aproximativ șapte pași pentru a prelucra o celulă convențională de la o placă de siliciu. În primul rând, puneți placa de siliciu în acid hidrofluoric pentru a produce o structură de căprioară asemănătoare piramidelor pe suprafața sa, reducând astfel reflectivitatea luminii solare și creșterea absorbției luminii; Al doilea este fosforul este difuzat pe suprafața unei părți a plafonului de siliciu pentru a forma o joncțiune PN, iar calitatea acesteia afectează în mod direct eficiența celulei; Al treilea este eliminarea joncțiunii PN format pe partea de placă de siliciu în timpul etapei de difuzie pentru a preveni scurtcircuitul celulei; Un strat de peliculă de nitrură de siliciu este acoperit pe partea în care se formează joncțiunea PN pentru a reduce reflectarea luminii și pentru a crește în același timp eficiența; Al cincilea este imprimarea electrozilor metalici pe partea din față și în spatele plafonului de siliciu pentru a colecta transportatori minoritari generați de fotovoltaice; Circuitul tipărit în etapa de imprimare este sinterizat și format și este integrat cu placa de siliciu, adică celula; În cele din urmă, celulele cu eficiențe diferite sunt clasificate.
Celulele de siliciu cristalin sunt de obicei fabricate cu napolitane de siliciu ca substraturi și pot fi împărțite în celule de tip p și celule de tip N în funcție de tipul de napolitane de siliciu. Printre ele, celulele de tip N au o eficiență mai mare de conversie și înlocuiesc treptat celulele de tip P în ultimii ani. Plătiile de siliciu de tip P sunt realizate prin dopaj silicon cu bor, iar napolitane de siliciu de tip N sunt confecționate din fosfor. Prin urmare, concentrația elementului de bor în placa de silicon de tip N este mai mică, inhibând astfel legarea complexelor de bor-oxigen, îmbunătățind durata de viață a purtătorului minoritar al materialului de siliciu și, în același timp, nu există o atenuare indusă de foto în baterie. În plus, transportatorii minoritari de tip N sunt găuri, transportatorii minoritari de tip P sunt electroni, iar secțiunea de capcană a majorității atomilor de impuritate pentru găuri este mai mică decât cea a electronilor. Prin urmare, durata de viață a purtătorului minoritar al celulei N N este mai mare, iar rata de conversie fotoelectrică este mai mare. Conform datelor de laborator, limita superioară a eficienței de conversie a celulelor de tip P este de 24,5%, iar eficiența de conversie a celulelor de tip N este de până la 28,7%, astfel încât celulele N de tip N reprezintă direcția de dezvoltare a tehnologiei viitoare. În 2021, celulele de tip N (incluzând în principal celulele heterojuncționale și celulele TopCon) au costuri relativ mari, iar scara producției de masă este încă mică. Cota actuală de piață este de aproximativ 3%, ceea ce este practic aceeași cu cea din 2020.
În 2021, eficiența de conversie a celulelor de tip N va fi îmbunătățită semnificativ și este de așteptat să existe mai mult loc pentru progresul tehnologic în următorii cinci ani. În 2021, producția pe scară largă de celule monocristaline de tip P va folosi tehnologia PERC, iar eficiența medie a conversiei va atinge 23,1%, o creștere de 0,3 puncte procentuale comparativ cu 2020; Eficiența de conversie a celulelor de siliciu negru policristalin folosind tehnologia PERC va ajunge la 21,0%, comparativ cu creșterea anuală de 2020. Îmbunătățirea eficienței celulelor de siliciu negru policristalin convențional nu este puternică, eficiența de conversie în 2021 va fi de aproximativ 19,5%, doar 0,1 procent -punct mai mare, iar spațiul viitor de îmbunătățire a eficienței este limitat; Eficiența medie de conversie a celulelor PERC monocristaline de lingouri este de 22,4%, ceea ce este cu 0,7 puncte procentuale mai mici decât cel al celulelor PERC monocristaline; Eficiența medie de conversie a celulelor de tip N de tip N atinge 24%, iar eficiența medie de conversie a celulelor heterojuncționale atinge 24,2%, ambele fiind mult îmbunătățite în comparație cu 2020, iar eficiența medie a conversiei a celulelor IBC atinge 24,2%. Odată cu dezvoltarea tehnologiei în viitor, tehnologiile de baterii precum TBC și HBC pot continua să progreseze. În viitor, odată cu reducerea costurilor de producție și îmbunătățirea randamentului, bateriile de tip N vor fi una dintre principalele direcții de dezvoltare ale tehnologiei bateriei.
Din perspectiva rutei tehnologiei bateriei, actualizarea iterativă a tehnologiei bateriei a trecut în principal prin BSF, PERC, Topcon bazat pe îmbunătățirea PERC și HJT, o nouă tehnologie care subvertește PERC; Topcon poate fi combinat în continuare cu IBC pentru a forma TBC, iar HJT poate fi, de asemenea, combinat cu IBC pentru a deveni 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 Cristalul și policristalina se realizează printr -o serie de procese de procesare. Deoarece în esență folosește o cale de preparare policristalină, aceasta este inclusă în categoria celulelor policristaline de tip P. Celulele de tip N includ în principal celule monocristaline topcon, celule monocristaline HJT și celule monocristaline IBC. În 2021, noile linii de producție în masă vor fi încă dominate de liniile de producție de celule PERC, iar cota de piață a celulelor PERC va crește în continuare la 91,2%. Deoarece cererea de produse pentru proiecte exterioare și gospodărești s-a concentrat pe produse de înaltă eficiență, cota de piață a bateriilor BSF va scădea de la 8,8% la 5% în 2021.
1.4. Module: costul celulelor reprezintă partea principală, iar puterea modulelor depinde de celule
Etapele de producție ale modulelor fotovoltaice includ în principal interconectarea și laminarea celulelor, iar celulele reprezintă o parte majoră a costului total al modulului. Deoarece curentul și tensiunea unei singure celule sunt foarte mici, celulele trebuie să fie interconectate prin bare de autobuz. Aici, acestea sunt conectate în serie pentru a crește tensiunea, apoi sunt conectate în paralel pentru a obține un curent ridicat, iar apoi sticla fotovoltaică, EVA sau POE, foaia de baterii, EVA sau POE, foaia din spate sunt sigilate și sunt presate căldură într -o anumită ordine și, în final, protejate de cadrul de aluminiu și marginea de etanșare siliconică. Din perspectiva compoziției costurilor de producție a componentelor, costurile materiale reprezintă 75%, ocupând poziția principală, urmată de costurile de fabricație, costurile de performanță și costurile forței de muncă. Costul materialelor este condus de costul celulelor. Conform anunțurilor de la multe companii, celulele reprezintă aproximativ 2/3 din costul total al modulelor fotovoltaice.
Modulele fotovoltaice sunt de obicei împărțite în funcție de tipul de celule, dimensiunea și cantitatea. Există diferențe în puterea diferitelor module, dar toate sunt în etapa în creștere. Puterea este un indicator cheie al modulelor fotovoltaice, reprezentând capacitatea modulului de a converti energia solară în electricitate. Se poate observa din statisticile de putere ale diferitelor tipuri de module fotovoltaice care, atunci când dimensiunea și numărul de celule din modul sunt aceleași, puterea modulului este un singur cristal de tip N> un singur cristal de tip P> policristalin; Cu cât dimensiunea și cantitatea este mai mare, cu atât este mai mare puterea modulului; Pentru modulele cu un singur cristal topcon și modulele heterojuncționale ale aceleiași specificații, puterea celui de -al doilea este mai mare decât cea a primei. Conform prognozei CPIA, puterea modulului va crește cu 5-10W pe an în următorii câțiva ani. În plus, ambalarea modulului va aduce o anumită pierdere de energie, incluzând în principal pierderi optice și pierderi electrice. Prima este cauzată de transmiterea și nepotrivirea optică a materialelor de ambalare, cum ar fi sticla fotovoltaică și EVA, iar cel de -al doilea se referă în principal la utilizarea celulelor solare în serie. Pierderea circuitului cauzată de rezistența panglicii de sudare și a barei de autobuz în sine, precum și pierderea de nepotrivire curentă cauzată de conexiunea paralelă a celulelor, pierderea totală de putere a celor două reprezintă aproximativ 8%.
1.5. Capacitate instalată fotovoltaic: politicile din diferite țări sunt în mod evident conduse și există un spațiu imens pentru noua capacitate instalată în viitor
Lumea a ajuns practic la un consens asupra emisiilor nete zero sub obiectivul de protecție a mediului, iar economia proiectelor fotovoltaice suprapuse a apărut treptat. Țările explorează activ dezvoltarea generarii de energie regenerabilă a energiei. În ultimii ani, țările din întreaga lume și -au asumat angajamente pentru reducerea emisiilor de carbon. Majoritatea emitenților majori de gaze cu efect de seră au formulat ținte de energie regenerabilă corespunzătoare, iar capacitatea instalată de energie regenerabilă este uriașă. Pe baza obiectivului de control al temperaturii de 1,5 ℃, Irena prezice că capacitatea globală de energie regenerabilă instalată va atinge 10,8 TW în 2030. În plus, conform datelor Woodmac, costul nivelului de energie electrică (LCOE) al generarii de energie solară în China, India, Statele Unite și alte țări este deja mai mic decât cea mai ieftină energie fosilă și va scădea în continuare în viitorul. Promovarea activă a politicilor în diferite țări și economia generarii de energie fotovoltaică a dus la o creștere constantă a capacității cumulate instalate de fotovoltaice în lume și China în ultimii ani. Din 2012 până în 2021, capacitatea cumulată instalată de fotovoltaice în lume va crește de la 104,3 GW la 849,5GW, iar capacitatea cumulată instalată de fotovoltaice în China va crește de la 6,7 GW la 307GW, o creștere de peste 44 de ori. În plus, capacitatea fotovoltaică recent instalată din China reprezintă mai mult de 20% din capacitatea totală instalată din lume. În 2021, capacitatea fotovoltaică recent instalată din China este de 53GW, reprezentând aproximativ 40% din capacitatea recent instalată din lume. Acest lucru se datorează în principal distribuției abundente și uniforme a resurselor energetice ușoare în China, a bine dezvoltată în amonte și în aval și sprijinul puternic al politicilor naționale. În această perioadă, China a jucat un rol imens în generarea de energie fotovoltaică, iar capacitatea cumulată instalată a reprezentat mai puțin de 6,5%. a sărit la 36,14%.
Pe baza analizei de mai sus, CPIA a dat prognoza pentru instalațiile fotovoltaice recent crescute, în perioada 2022 până în 2030 în întreaga lume. Se estimează că atât în condiții optimiste, cât și conservatoare, capacitatea globală recent instalată în 2030 va fi de 366, respectiv 315GW, iar capacitatea recent instalată din China va fi de 128., 105GW. Mai jos vom prognoza cererea de polisilicon pe baza scării capacității recent instalate în fiecare an.
1.6. Prognoza cererii de polisilicon pentru aplicații fotovoltaice
Din 2022 până în 2030, pe baza prognozei CPIA pentru instalațiile fotovoltaice recent crescute, atât în scenarii optimiste, cât și conservatoare, poate fi prevăzută cererea de polisilicon pentru aplicații fotovoltaice. Celulele sunt un pas cheie pentru a realiza conversia fotoelectrică, iar napolitane de siliciu sunt materiile prime de bază ale celulelor și în aval direct de polisilicon, deci este o parte importantă a previziunii cererii de polisilicon. Numărul ponderat de piese pe kilogram de tije și lingouri de siliciu poate fi calculat din numărul de piese pe kilogram și cota de piață a tijelor și lingurilor de siliciu. Apoi, în funcție de puterea și cota de piață a napolitanelor de siliciu de diferite dimensiuni, se poate obține puterea ponderată a napolitanelor de siliciu, iar apoi numărul necesar de napolitane de siliciu poate fi estimat în funcție de capacitatea fotovoltaică recent instalată. În continuare, greutatea tijelor și lingourilor de siliciu necesare poate fi obținută în funcție de relația cantitativă dintre numărul de napolitane de siliciu și numărul ponderat de tije de siliciu și lingouri de siliciu pe kilogram. În continuare, combinată cu consumul ponderat de siliciu de tije de siliciu/lingouri de siliciu, cererea de polisilicon pentru capacitatea fotovoltaică recent instalată poate fi obținută în cele din urmă. Conform rezultatelor prognozei, cererea globală de polisilicon pentru noi instalații fotovoltaice în ultimii cinci ani va continua să crească, atingând maxim în 2027, iar apoi va scădea ușor în următorii trei ani. Se estimează că, în condiții optimiste și conservatoare, în 2025, cererea anuală globală de polisilicon pentru instalațiile fotovoltaice va fi de 1.108.900 tone, respectiv 907.800 tone, iar cererea globală de polisilicon pentru cereri fotovoltaice în 2030 va fi de 1.042,100 tone în condiții optimiste și conservatoare. , 896.900 tone. Potrivit Chineiproporția capacității instalate fotovoltaice globale,Cererea Chinei pentru Polisilicon pentru utilizare fotovoltaică în 2025este de așteptat să fie de 369.600 tone, respectiv 302.600 tone în condiții optimiste și conservatoare, și 739.300 tone, respectiv 605.200 tone în străinătate.
2, Cererea finală semiconductoare: scara este mult mai mică decât cererea în domeniul fotovoltaic, iar creșterea viitoare poate fi de așteptat
Pe lângă realizarea celulelor fotovoltaice, polisiliconul poate fi utilizat și ca materie primă pentru fabricarea de chipsuri și este utilizat în câmpul semiconductor, care poate fi împărțit în fabricarea automobilelor, electronice industriale, comunicații electronice, aparate de acasă și alte domenii. Procesul de la polisilicon la cip este împărțit în principal în trei etape. În primul rând, polisiliconul este atras în lingouri de siliciu monocristalin, apoi tăiate în napolitane subțiri de siliciu. Napolii de siliciu sunt produse printr -o serie de operații de măcinare, șamfer și lustruire. , care este materia primă de bază a fabricii semiconductoare. În cele din urmă, placa de siliciu este tăiată și laser gravată în diverse structuri de circuit pentru a face produse de cip cu anumite caracteristici. Plăcile comune de siliciu includ în principal napolitane lustruite, napolitane epitaxiale și napolitane SOI. Plăcurația lustruită este un material de producție de cipuri cu o planeitate ridicată obținută prin lustruirea plafonului de siliciu pentru a îndepărta stratul deteriorat de pe suprafață, care poate fi folosit direct pentru a face cipuri, napolitane epitaxiale și napolitane de siliciu SOI. Plăcările epitaxiale sunt obținute prin creșterea epitaxială a napolitanelor lustruite, în timp ce napolitane de siliciu SOI sunt fabricate prin lipire sau implantare ionică pe substraturi de placi lustruite, iar procesul de preparare este relativ dificil.
Prin cererea de polisilicon din partea semiconductorului în 2021, combinată cu prognoza agenției cu privire la rata de creștere a industriei semiconductorilor în următorii câțiva ani, cererea de polisilicon în câmpul semiconductorului din 2022 până în 2025 poate fi estimată aproximativ. În 2021, producția globală de polisilicon de calitate electronică va reprezenta aproximativ 6% din producția totală de polisilicon, iar polisiliconul de calitate solară și siliconul granular va reprezenta aproximativ 94%. Majoritatea polisiliconului de calitate electronică este utilizat în domeniul semiconductorului, iar un alt polisilicon este utilizat practic în industria fotovoltaică. . Prin urmare, se poate presupune că cantitatea de polisilicon utilizată în industria semiconductorilor în 2021 este de aproximativ 37.000 tone. În plus, în conformitate cu rata viitoare de creștere a compusului a industriei semiconductorilor prevăzute de fothebusiness Insights, cererea de polisilicon pentru utilizarea semiconductorului va crește cu o rată anuală de 8,6% de la 2022 până în 2025. Se estimează că în 2025, cererea de polisilicon în câmpul semiconductor va fi în jur de 51.500 de toni. (Sursa raportului: Viitorul think tank)
3, Import și export de polisilicon: importurile depășesc cu mult exporturile, Germania și Malaezia reprezentând o proporție mai mare
În 2021, aproximativ 18,63% din cererea de polisilicon din China va proveni din importuri, iar amploarea importurilor depășește cu mult amploarea exporturilor. Din 2017 până în 2021, modelul de import și export al polisiliconului este dominat de importuri, ceea ce se poate datora cererii puternice din aval de industrie fotovoltaică care s -a dezvoltat rapid în ultimii ani, iar cererea sa de polisilicon reprezintă mai mult de 94% din cererea totală; În plus, compania nu a stăpânit încă tehnologia de producție a polisiliconului de calitate electronică de înaltă puritate, astfel încât unele polisilicon solicitate de industria circuitului integrată trebuie să se bazeze în continuare pe importuri. Conform datelor filialei din Silicon Industry, volumul importului a continuat să scadă în 2019 și 2020. Motivul fundamental pentru scăderea importurilor de polisilicon în 2019 a fost creșterea substanțială a capacității de producție, care a crescut de la 388.000 de tone în 2018 la 452.000 tone în 2019. pierderi, deci dependența de import a polisiliconului este mult mai mică; Deși capacitatea de producție nu a crescut în 2020, impactul epidemiei a dus la întârzieri în construcția proiectelor fotovoltaice, iar numărul de ordine de polisilicon a scăzut în aceeași perioadă. În 2021, piața fotovoltaică a Chinei se va dezvolta rapid, iar consumul aparent de polisilicon va ajunge la 613.000 de tone, ceea ce a determinat volumul importului să se reducă. În ultimii cinci ani, volumul importului net de polisilicon al Chinei a fost cuprins între 90.000 și 140.000 tone, dintre care aproximativ 103.800 de tone în 2021. Se așteaptă ca volumul importului net de polisilicon din China să rămână în jur de 100.000 tone pe an din 2022 până în 2025.
Importurile polisilicon din China provin în principal din Germania, Malaezia, Japonia și Taiwan, China, iar importurile totale din aceste patru țări vor reprezenta 90,51% în 2021. Aproximativ 45% din importurile polisiliconice din China provin din Germania, 26% din Malaezia, 13,5% din Japonia și 6% din Taiwan. Germania deține gigantul polisilicon al lumii, care este cea mai mare sursă de polisilicon de peste mări, reprezentând 12,7% din capacitatea totală de producție globală în 2021; Malaezia are un număr mare de linii de producție de polisilicon de la compania OCI din Coreea de Sud, care provine din linia de producție originală din Malaezia din Tokuyama, o companie japoneză achiziționată de OCI. Există fabrici și unele fabrici pe care OCI s -au mutat din Coreea de Sud în Malaezia. Motivul relocării este că Malaezia oferă spațiu gratuit din fabrică, iar costul energiei electrice este cu o treime mai mic decât cel al Coreei de Sud; Japonia și Taiwanul, China au Tokuyama, GET și alte companii, care ocupă o mare parte din producția de polisilicon. un loc. În 2021, producția de polisilicon va fi de 492.000 tone, care noua capacitate fotovoltaică și cererea de producție de cipuri nou instalată va fi de 206.400 de tone, respectiv 1.500 de tone, iar restul de 284.100 de tone vor fi utilizate în principal pentru procesarea în aval, iar restul de peste 284.100 de tone vor fi utilizate în principal pentru procesarea în aval și exportate peste mări. În legăturile din aval de polisilicon, napolitane, celulele și modulele de siliciu sunt exportate în principal, printre care exportul de module este deosebit de proeminent. În 2021, au fost 4,64 miliarde de napolitane de siliciu și 3,2 miliarde de celule fotovoltaiceexportatDin China, cu un export total de 22,6 GW, respectiv 10,3 GW, iar exportul de module fotovoltaice este de 98,5 GW, cu foarte puține importuri. În ceea ce privește compoziția valorii exportului, exporturile de modul în 2021 vor ajunge la 24,61 miliarde USD, reprezentând 86%, urmate de napolitane de siliciu și baterii. În 2021, producția globală de napolitane de siliciu, celule fotovoltaice și module fotovoltaice vor ajunge la 97,3%, 85,1%și, respectiv, 82,3%. Este de așteptat ca industria fotovoltaică globală să continue să se concentreze în China în următorii trei ani, iar volumul de producție și export al fiecărui link va fi considerabil. Prin urmare, se estimează că din 2022 până în 2025, cantitatea de polisilicon utilizat pentru procesarea și producerea de produse din aval și exportate în străinătate va crește treptat. Se estimează prin scăderea producției de peste mări din cererea de polisilicon de peste mări. În 2025, polisiliconul produs prin procesarea în produse din aval va fi estimată la exportul de 583.000 tone în țări străine din China
4, Rezumat și perspective
Cererea globală de polisilicon este concentrată în principal în câmpul fotovoltaic, iar cererea în câmpul semiconductorului nu este un ordin de mărime. Cererea de polisilicon este determinată de instalații fotovoltaice și este transmisă treptat la polisilicon prin legătura de module fotovoltaice-wafer, generând cerere pentru aceasta. În viitor, odată cu extinderea capacității instalate de fotovoltaic global, cererea de polisilicon este în general optimistă. În mod optimist, China și peste mări, instalațiile fotovoltaice crescute, care au cauzat cererea de polisilicon în 2025 vor fi de 36,96GW, respectiv 73,93GW, iar cererea în condiții conservatoare va ajunge, de asemenea, la 30,24GW, respectiv 60,49GW. În 2021, oferta și cererea globală de polisilicon vor fi strânse, ceea ce duce la prețuri ridicate ale polisiliconului global. Această situație poate continua până în 2022 și se poate îndrepta treptat la stadiul de aprovizionare liberă după 2023. În a doua jumătate a anului 2020, impactul epidemiei a început să slăbească, iar extinderea producției din aval a determinat cererea de polisilicon, iar unele companii de frunte intenționau să extindă producția. Cu toate acestea, ciclul de expansiune de mai mult de un an și jumătate a dus la eliberarea capacității de producție la sfârșitul anului 2021 și 2022, ceea ce a dus la o creștere de 4,24% în 2021. Există un decalaj de aprovizionare de 10.000 tone, astfel încât prețurile au crescut brusc. Se prevede că în 2022, în condițiile optimiste și conservatoare ale capacității instalate fotovoltaice, diferența de ofertă și cerere va fi de -156.500 tone, respectiv 2.400 de tone, iar oferta generală va fi în continuare într -o stare de ofertă relativ scurtă. În 2023 și nu numai, noile proiecte care au început construcția la sfârșitul anului 2021 și la începutul anului 2022 vor începe producția și vor obține o rampare a capacității de producție. Oferta și cererea se vor slăbi treptat, iar prețurile pot fi sub presiune descendentă. În urma urmăririi, ar trebui să se acorde atenție impactului războiului rus-ucrainean asupra modelului energetic global, care poate schimba planul global pentru capacitatea fotovoltaică recent instalată, care va afecta cererea de polisilicon.
(Acest articol este doar pentru referința clienților urbanminelor și nu reprezintă niciun consultanță pentru investiții）