1. Производственная цепочка поликремния: Производственный процесс сложен, а на последующих этапах основное внимание уделяется фотоэлектрическим полупроводникам.
Поликристаллический кремний в основном производится из промышленного кремния, хлора и водорода и находится в начале цепочек производства фотоэлектрической и полупроводниковой промышленности. Согласно данным CPIA, в настоящее время основным методом производства поликристаллического кремния в мире является модифицированный метод Сименса, за исключением Китая, где более 95% поликристаллического кремния производится именно этим методом. В процессе получения поликристаллического кремния по усовершенствованному методу Сименса сначала газообразный хлор соединяется с газообразным водородом для получения хлористого водорода, затем он реагирует с порошком кремния после измельчения промышленного кремния для получения трихлорсилана, который затем восстанавливается газообразным водородом для получения поликристаллического кремния. Поликристаллический кремний может быть расплавлен и охлажден для получения поликристаллических кремниевых слитков, а также может быть получен монокристаллический кремний методом Чохральского или зонной плавки. По сравнению с поликристаллическим кремнием, монокристаллический кремний состоит из кристаллических зерен с одинаковой кристаллической ориентацией, поэтому он обладает лучшей электропроводностью и эффективностью преобразования. Как поликристаллические кремниевые слитки, так и монокристаллические кремниевые стержни могут быть дополнительно разрезаны и переработаны в кремниевые пластины и ячейки, которые, в свою очередь, становятся ключевыми компонентами фотоэлектрических модулей и используются в фотоэлектрической отрасли. Кроме того, монокристаллические кремниевые пластины также могут быть сформированы в кремниевые пластины путем многократной шлифовки, полировки, эпитаксии, очистки и других процессов, которые могут использоваться в качестве подложек для полупроводниковых электронных устройств.
Содержание примесей в поликремнии строго регламентировано, а отрасль характеризуется высокими капиталовложениями и высокими техническими барьерами. Поскольку чистота поликремния серьезно влияет на процесс вытягивания монокристаллического кремния, требования к чистоте чрезвычайно строгие. Минимальная чистота поликремния составляет 99,9999%, а максимальная – почти 100%. Кроме того, китайские национальные стандарты устанавливают четкие требования к содержанию примесей, и на их основе поликремний делится на марки I, II и III, где содержание бора, фосфора, кислорода и углерода является важным эталонным показателем. «Условия доступа к поликремниевой промышленности» предусматривают, что предприятия должны иметь надежную систему контроля и управления качеством, а стандарты продукции должны строго соответствовать национальным стандартам; Кроме того, условия доступа также требуют соблюдения масштабов и требований к энергопотреблению предприятий по производству поликремния, например, при производстве поликремния солнечного и электронного качества объемы проектов должны превышать 3000 тонн в год и 1000 тонн в год соответственно, а минимальная доля капитала в инвестициях в новые строительные проекты, проекты реконструкции и расширения не должна быть ниже 30%, поэтому производство поликремния является капиталоемкой отраслью. Согласно статистике CPIA, инвестиционные затраты на ввод в эксплуатацию оборудования для производственной линии по выпуску 10 000 тонн поликремния в 2021 году незначительно увеличились до 103 миллионов юаней/тонну. Причиной является рост цен на сыпучие металлические материалы. Ожидается, что в будущем инвестиционные затраты будут расти по мере развития технологий производства оборудования и уменьшения количества мономеров по мере увеличения масштабов производства. Согласно нормативным актам, энергопотребление поликремния для производства поликремния солнечного и электронного качества методом Чохральского должно быть менее 60 кВт·ч/кг и 100 кВт·ч/кг соответственно, а требования к показателям энергопотребления достаточно строгие. Производство поликремния, как правило, относится к химической промышленности. Производственный процесс относительно сложен, и порог в выборе технических маршрутов, оборудования, пусконаладочных работ и эксплуатации высок. Производственный процесс включает множество сложных химических реакций, а количество узлов управления превышает 1000. Новым участникам рынка сложно быстро освоить отработанные технологии. Поэтому в отрасли производства поликремния существуют высокие капитальные и технические барьеры, что также побуждает производителей поликремния проводить строгую техническую оптимизацию технологического процесса, упаковки и транспортировки.
2. Классификация поликремния: чистота определяет область применения, и поликремний солнечного класса занимает основное место.
Поликристаллический кремний, разновидность элементарного кремния, состоит из кристаллических зерен с различной кристаллической ориентацией и в основном очищается в процессе промышленной переработки кремния. Поликристаллический кремний имеет серый металлический блеск, а температура плавления составляет около 1410℃. При комнатной температуре он неактивен, а в расплавленном состоянии проявляет большую активность. Поликристаллический кремний обладает полупроводниковыми свойствами и является чрезвычайно важным и превосходным полупроводниковым материалом, но даже небольшое количество примесей может значительно повлиять на его проводимость. Существует множество методов классификации поликристаллического кремния. В дополнение к вышеупомянутой классификации в соответствии с национальными стандартами Китая, здесь представлены еще три важных метода классификации. В зависимости от требований к чистоте и области применения поликристаллический кремний можно разделить на поликристаллический кремний солнечного класса и поликристаллический кремний электронного класса. Поликристаллический кремний солнечного класса в основном используется в производстве фотоэлектрических элементов, в то время как поликристаллический кремний электронного класса широко используется в индустрии интегральных схем в качестве сырья для производства микросхем и других изделий. Чистота поликремния солнечного качества составляет 6–8 Н, то есть общее содержание примесей должно быть ниже 10⁻⁶, а чистота поликремния должна достигать 99,9999% или более. Требования к чистоте поликремния электронного качества более строгие: минимум 9 Н и максимум 12 Н. Производство поликремния электронного качества относительно сложное. Немногие китайские предприятия освоили технологию производства поликремния электронного качества и по-прежнему в значительной степени зависят от импорта. В настоящее время объем производства поликремния солнечного качества значительно превышает объем производства поликремния электронного качества, причем первый примерно в 13,8 раз больше второго.
В зависимости от типа легирующих примесей и проводимости кремниевого материала, его можно разделить на P-тип и N-тип. При легировании кремния акцепторными примесями, такими как бор, алюминий, галлий и др., преобладает проводимость дырок, и это P-тип. При легировании кремния донорными примесями, такими как фосфор, мышьяк, сурьма и др., преобладает проводимость электронов, и это N-тип. К P-типу батарей относятся в основном батареи BSF и батареи PERC. В 2021 году на батареи PERC будет приходиться более 91% мирового рынка, а батареи BSF будут вытеснены с рынка. В период, когда PERC заменяет BSF, эффективность преобразования P-типа увеличилась с менее чем 20% до более чем 23%, что приближается к теоретическому верхнему пределу в 24,5%, в то время как теоретический верхний предел для N-типа составляет 28,7%, и N-тип обладает высокой эффективностью преобразования. Благодаря преимуществам высокого коэффициента двусторонней поверхности и низкого температурного коэффициента, компании начали развертывать линии массового производства N-типовых батарей. Согласно прогнозу CPIA, доля N-типовых батарей значительно увеличится с 3% до 13,4% в 2022 году. Ожидается, что в течение следующих пяти лет произойдет переход от N-типовых батарей к P-типовым. В зависимости от качества поверхности, их можно разделить на плотный материал, цветную капусту и коралл. Поверхность плотного материала имеет наименьшую степень вогнутости (менее 5 мм), не имеет цветовых дефектов, не имеет оксидного слоя и имеет самую высокую цену; Поверхность материала типа «цветная капуста» имеет умеренную степень вогнутости, 5-20 мм, сечение умеренное, и цена находится в среднем диапазоне; в то время как поверхность материала типа «коралл» имеет более выраженную вогнутость, глубина более 20 мм, сечение рыхлое, и цена самая низкая. Плотный материал в основном используется для вытягивания монокристаллического кремния, в то время как материал типа «цветная капуста» и материал типа «коралл» в основном используются для изготовления поликристаллических кремниевых пластин. В ежедневном производстве предприятий плотный материал может быть легирован не менее чем 30% материала типа «цветная капуста» для производства монокристаллического кремния. Это позволяет сэкономить на стоимости сырья, но использование материала типа «цветная капуста» в определенной степени снижает эффективность вытягивания кристаллов. Предприятиям необходимо выбрать подходящее соотношение легирования, взвесив оба варианта. В последнее время разница в цене между плотным материалом и материалом типа «цветная капуста» в основном стабилизировалась на уровне 3 юаня/кг. Если разница в цене будет еще больше увеличиваться, компании могут рассмотреть возможность легирования большего количества материала типа «цветная капуста» при вытягивании монокристаллического кремния.
3. Процесс: Метод Сименса становится основным, а энергопотребление — ключом к технологическим изменениям.
Процесс производства поликремния условно делится на два этапа. На первом этапе промышленный кремниевый порошок реагирует с безводным хлористым водородом для получения трихлорсилана и водорода. После многократной дистилляции и очистки получают газообразный трихлорсилан, дихлордигидрокремний и силан; на втором этапе вышеупомянутый высокочистый газ восстанавливают до кристаллического кремния. Этапы восстановления различаются в модифицированном методе Сименса и методе с псевдоожиженным слоем силана. Усовершенствованный метод Сименса обладает зрелой технологией производства и высоким качеством продукции и в настоящее время является наиболее широко используемой технологией производства. Традиционный метод производства Сименса заключается в использовании хлора и водорода для синтеза безводного хлористого водорода, хлористого водорода и порошкообразного промышленного кремния для синтеза трихлорсилана при определенной температуре, а затем в разделении, ректификации и очистке трихлорсилана. Кремний подвергается термическому восстановлению в водородной восстановительной печи для получения элементарного кремния, осажденного на кремниевой основе. На этой основе усовершенствованный процесс Siemens также оснащен вспомогательным процессом для переработки большого количества побочных продуктов, таких как водород, хлористый водород и тетрахлорид кремния, образующихся в процессе производства, в основном включающим технологию рекуперации отходящих газов и повторного использования тетрахлорида кремния. Водород, хлористый водород, трихлорсилан и тетрахлорид кремния в отходящих газах разделяются методом сухого рекуперирования. Водород и хлористый водород могут быть повторно использованы для синтеза и очистки с трихлорсиланом, а трихлорсилан непосредственно рециркулируется для термического восстановления. Очистка осуществляется в печи, а тетрахлорид кремния гидрируется для получения трихлорсилана, который может быть использован для очистки. Этот этап также называется холодной гидрогенизацией. Благодаря реализации замкнутого цикла производства предприятия могут значительно сократить потребление сырья и электроэнергии, тем самым эффективно экономя производственные затраты.
Стоимость производства поликремния с использованием усовершенствованного метода Сименса в Китае включает в себя сырье, энергопотребление, амортизацию, затраты на переработку и т. д. Технологический прогресс в отрасли значительно снизил себестоимость. В качестве сырья в основном используются промышленный кремний и трихлорсилан, энергопотребление включает электроэнергию и пар, а затраты на переработку включают в себя расходы на осмотр и ремонт производственного оборудования. Согласно статистике компании Baichuan Yingfu по себестоимости производства поликремния на начало июня 2022 года, сырье является самой дорогой статьей расходов, составляя 41% от общей стоимости, причем основным источником кремния является промышленный кремний. Обычно используемый в отрасли показатель потребления кремния представляет собой количество кремния, потребляемого на единицу высокочистого кремниевого продукта. Метод расчета заключается в преобразовании всех кремнийсодержащих материалов, таких как закупаемый промышленный кремниевый порошок и трихлорсилан, в чистый кремний, а затем вычитании закупаемого хлорсилана в соответствии с количеством чистого кремния, полученного из соотношения содержания кремния. Согласно данным CPIA, уровень потребления кремния снизится на 0,01 кг/кг Si до 1,09 кг/кг Si в 2021 году. Ожидается, что с улучшением обработки методом холодного гидрирования и переработки побочных продуктов он снизится до 1,07 кг/кг Si к 2030 году. По неполным статистическим данным, потребление кремния пятью ведущими китайскими компаниями в поликремниевой промышленности ниже среднего показателя по отрасли. Известно, что две из них потребят 1,08 кг/кг Si и 1,05 кг/кг Si соответственно в 2021 году. Вторая по величине доля приходится на потребление энергии, составляющее 32% от общего объема, из которых на электроэнергию приходится 30% от общей стоимости, что указывает на то, что цена электроэнергии и эффективность по-прежнему являются важными факторами для производства поликремния. Двумя основными показателями для измерения энергоэффективности являются комплексное энергопотребление и энергопотребление при восстановлении. Энергопотребление при восстановлении относится к процессу восстановления трихлорсилана и водорода для получения высокочистого кремниевого материала. Потребление электроэнергии включает предварительный нагрев и осаждение кремниевого сердечника, поддержание тепла, конечную вентиляцию и другие технологические процессы. В 2021 году, благодаря технологическому прогрессу и комплексному использованию энергии, среднее комплексное потребление электроэнергии при производстве поликремния снизится на 5,3% в годовом исчислении до 63 кВт·ч/кг-Si, а среднее снижение потребления электроэнергии составит 6,1% в годовом исчислении до 46 кВт·ч/кг-Si, и ожидается дальнейшее снижение в будущем. Кроме того, важной статьей расходов являются амортизационные отчисления, составляющие 17%. Стоит отметить, что, согласно данным компании «Байчуань Инфу», общая себестоимость производства поликремния в начале июня 2022 года составила около 55 816 юаней/тонна, средняя рыночная цена поликремния — около 260 000 юаней/тонна, а валовая прибыль достигала 70% и более, что привлекло большое количество предприятий к инвестициям в строительство мощностей по производству поликремния.
Производители поликремния могут снизить затраты двумя способами: за счет сокращения стоимости сырья и за счет снижения энергопотребления. Что касается сырья, производители могут снизить его стоимость, заключая долгосрочные соглашения о сотрудничестве с промышленными производителями кремния или создавая интегрированные производственные мощности. Например, заводы по производству поликремния в основном полагаются на собственные поставки промышленного кремния. В отношении энергопотребления производители могут снизить затраты на электроэнергию за счет низких цен на электроэнергию и комплексного снижения энергопотребления. Около 70% всего энергопотребления приходится на сокращение потребления электроэнергии, и это также ключевой фактор в производстве высокочистого кристаллического кремния. Поэтому большая часть мощностей по производству поликремния в Китае сосредоточена в регионах с низкими ценами на электроэнергию, таких как Синьцзян, Внутренняя Монголия, Сычуань и Юньнань. Однако с развитием политики двухуглеродной экономики стало трудно получить большое количество недорогих источников энергии. Поэтому сокращение энергопотребления является сегодня более осуществимым способом снижения затрат. В настоящее время эффективным способом снижения энергопотребления при восстановлении является увеличение количества кремниевых стержней в восстановительной печи, что позволяет расширить производительность одного агрегата. В настоящее время в Китае преобладают печи с 36, 40 и 48 парами стержней. Модернизация печей до 60 и 72 пар стержней одновременно предъявляет более высокие требования к уровню производственных технологий предприятий.
По сравнению с усовершенствованным методом Сименса, метод силанового псевдоожиженного слоя имеет три преимущества: низкое энергопотребление, высокая производительность вытягивания кристаллов и более благоприятная возможность его сочетания с более совершенной технологией непрерывного Чохральского CCZ. Согласно данным Кремниевой промышленности, общее энергопотребление метода силанового псевдоожиженного слоя составляет 33,33% от энергопотребления усовершенствованного метода Сименса, а снижение энергопотребления — 10%. Метод силанового псевдоожиженного слоя обладает значительными преимуществами в плане энергопотребления. Что касается вытягивания кристаллов, физические свойства гранулированного кремния облегчают полное заполнение кварцевого тигля в звене тяги для вытягивания монокристаллического кремния. Поликристаллический и гранулированный кремний позволяют увеличить емкость загрузки одного тигля в печи на 29%, одновременно сокращая время загрузки на 41%, что значительно повышает эффективность вытягивания монокристаллического кремния. Кроме того, гранулированный кремний имеет малый диаметр и хорошую текучесть, что делает его более подходящим для метода непрерывного Чохральского CCZ. В настоящее время основной технологией вытягивания монокристаллов в среднем и нижнем диапазоне является метод переформования монокристаллов RCZ, который заключается в повторной подаче и вытягивании кристалла после вытягивания монокристаллического кремниевого стержня. Вытягивание осуществляется одновременно, что экономит время охлаждения монокристаллического кремниевого стержня, поэтому эффективность производства выше. Быстрое развитие метода непрерывного Чохральского CCZ также приведет к росту спроса на гранулированный кремний. Хотя гранулированный кремний имеет некоторые недостатки, такие как образование большого количества кремниевого порошка за счет трения, большая площадь поверхности и легкая адсорбция загрязняющих веществ, а также соединение водорода в водород при плавлении, что легко приводит к пропуску кристаллов, но, согласно последним заявлениям соответствующих предприятий по производству гранулированного кремния, эти проблемы решаются, и достигнут определенный прогресс.
Технология силанового осаждения в псевдоожиженном слое хорошо зарекомендовала себя в Европе и США, но после появления китайских предприятий она находится в зачаточном состоянии. Еще в 1980-х годах зарубежные производители гранулированного кремния, такие как REC и MEMC, начали изучать возможности его производства и реализовали крупномасштабные проекты. В частности, общая производственная мощность REC по выпуску гранулированного кремния достигла 10 500 тонн в год в 2010 году, и по сравнению со своими конкурентами из Siemens в тот же период компания имела преимущество в стоимости не менее 2-3 долларов США/кг. Из-за необходимости производства монокристаллов производство гранулированного кремния в компании застопорилось и в конечном итоге было остановлено, после чего было создано совместное предприятие с Китаем для производства гранулированного кремния.
4. Сырье: Промышленный кремний является основным сырьем, и его поставки могут удовлетворить потребности в расширении производства поликристаллического кремния.
Промышленный кремний является основным сырьем для производства поликремния. Ожидается, что производство промышленного кремния в Китае будет стабильно расти с 2022 по 2025 год. С 2010 по 2021 год производство промышленного кремния в Китае находилось на стадии расширения, при этом среднегодовой темп роста производственных мощностей и объемов производства достиг 7,4% и 8,6% соответственно. Согласно данным SMM, недавно увеличилосьпроизводственные мощности по выпуску промышленного кремнияОбъем производства кремниевой продукции в Китае в 2022 и 2023 годах составит 890 000 тонн и 1,065 миллиона тонн соответственно. Предполагая, что предприятия по производству кремниевой продукции в будущем сохранят коэффициент использования мощностей и производительность на уровне около 60%, новый рост производства в КитаеСогласно оценкам GFCI, в 2022 и 2023 годах производственная мощность увеличится на 320 000 тонн и 383 000 тонн соответственно.Производственная мощность Китая в области промышленного кремния в 2022/23/24/25 годах составляла около 5,90/697/6,71/6,5 млн тонн, что соответствует 3,55/391/4,18/4,38 млн тонн.
Темпы роста оставшихся двух нижестоящих сегментов рынка промышленного кремния относительно медленные, и производство промышленного кремния в Китае в основном удовлетворяет объему производства поликремния. В 2021 году производственная мощность промышленного кремния в Китае составит 5,385 млн тонн, что соответствует объему производства в 3,213 млн тонн, из которых на поликремний, органический кремний и алюминиевые сплавы будет потреблено 623 000 тонн, 898 000 тонн и 649 000 тонн соответственно. Кроме того, почти 780 000 тонн продукции будет использовано на экспорт. В 2021 году потребление поликремния, органического кремния и алюминиевых сплавов составит 19%, 28% и 20% от общего объема промышленного кремния соответственно. В период с 2022 по 2025 год темпы роста производства органического кремния, как ожидается, останутся на уровне около 10%, а темпы роста производства алюминиевых сплавов будут ниже 5%. Поэтому мы считаем, что объем промышленного кремния, который может быть использован для производства поликремния в 2022-2025 годах, является относительно достаточным и может в полной мере удовлетворить потребности производства поликремния.
5. Поставка поликремния:Китайзанимает доминирующее положение, и производство постепенно концентрируется на ведущих предприятиях.
В последние годы мировое производство поликремния ежегодно увеличивалось и постепенно концентрировалось в Китае. С 2017 по 2021 год мировое годовое производство поликремния выросло с 432 000 тонн до 631 000 тонн, при этом самый быстрый рост наблюдался в 2021 году, темпы роста составили 21,11%. За этот период мировое производство поликремния постепенно сконцентрировалось в Китае, и доля китайского производства поликремния увеличилась с 56,02% в 2017 году до 80,03% в 2021 году. Сравнивая десять ведущих компаний по мировым производственным мощностям поликремния в 2010 и 2021 годах, можно заметить, что число китайских компаний увеличилось с 4 до 8, а доля производственных мощностей некоторых американских и корейских компаний значительно снизилась, выбыв из первой десятки, таких как HEMOLOCK, OCI, REC и MEMC; Концентрация отрасли значительно возросла, и общая производственная мощность десяти ведущих компаний отрасли увеличилась с 57,7% до 90,3%. В 2021 году пять китайских компаний занимали более 10% производственных мощностей, что в сумме составляет 65,7%. Существует три основные причины постепенного переноса поликремниевой промышленности в Китай. Во-первых, китайские производители поликремния обладают значительными преимуществами с точки зрения сырья, электроэнергии и затрат на рабочую силу. Заработная плата рабочих ниже, чем за рубежом, поэтому общая себестоимость производства в Китае значительно ниже, чем за рубежом, и будет продолжать снижаться по мере технологического прогресса; во-вторых, качество китайской поликремниевой продукции постоянно улучшается, большая часть которой соответствует первому классу солнечного качества, а отдельные передовые предприятия отвечают требованиям чистоты. В Китае достигнуты прорывы в технологии производства поликристаллического кремния высшего качества, что постепенно приводит к замещению импортного поликристаллического кремния отечественным, и ведущие китайские предприятия активно продвигают строительство проектов по производству поликристаллического кремния. Объем производства кремниевых пластин в Китае составляет более 95% от общего мирового объема производства, что постепенно повышает уровень самообеспеченности страны поликристаллическим кремнием и в определенной степени оказывает давление на зарубежные предприятия, занимающиеся производством поликристаллического кремния.
С 2017 по 2021 год годовой объем производства поликремния в Китае будет неуклонно расти, главным образом в регионах с богатыми энергетическими ресурсами, таких как Синьцзян, Внутренняя Монголия и Сычуань. В 2021 году производство поликремния в Китае увеличится с 392 000 тонн до 505 000 тонн, что составляет рост на 28,83%. Что касается производственных мощностей, то в целом наблюдается тенденция к их росту, однако в 2020 году они снизились из-за закрытия некоторых предприятий. Кроме того, коэффициент использования мощностей китайских предприятий по производству поликремния непрерывно растет с 2018 года, и в 2021 году он достигнет 97,12%. Что касается провинций, то в 2021 году производство поликремния в Китае в основном сосредоточено в регионах с низкими ценами на электроэнергию, таких как Синьцзян, Внутренняя Монголия и Сычуань. Объем производства в Синьцзяне составляет 270 400 тонн, что более половины от общего объема производства в Китае.
Для китайской поликремниевой промышленности характерна высокая степень концентрации, показатель CR6 составляет 77%, и в будущем ожидается дальнейший рост. Производство поликремния – это отрасль с высокими капитальными и техническими барьерами. Цикл строительства и производства обычно составляет два года и более. Новым производителям сложно войти в эту отрасль. Судя по известным планам расширения и новым проектам на ближайшие три года, олигополистические производители в отрасли будут продолжать наращивать свои производственные мощности за счет собственных технологических и масштабных преимуществ, и их монопольное положение будет продолжать расти.
По оценкам, в период с 2022 по 2025 год в Китае произойдет значительный рост поставок поликремния, а его производство достигнет 1,194 миллиона тонн в 2025 году, что приведет к расширению масштабов мирового производства поликремния. В 2021 году, в связи с резким ростом цен на поликремний в Китае, крупные производители инвестировали в строительство новых производственных линий, одновременно привлекая новых производителей в отрасль. Поскольку проекты по производству поликремния занимают от полутора до двух лет от строительства до ввода в эксплуатацию, новые строительные работы будут завершены в 2021 году. Производственные мощности, как правило, вводятся в эксплуатацию во второй половине 2022 и 2023 годов. Это полностью соответствует планам новых проектов, объявленным в настоящее время крупными производителями. В 2022-2025 годах основные производственные мощности будут сосредоточены в 2022 и 2023 годах. После этого, по мере постепенной стабилизации спроса и предложения на поликремний и цен, общая производственная мощность отрасли будет постепенно снижаться, то есть темпы роста производственных мощностей будут постепенно уменьшаться. Кроме того, коэффициент использования мощностей предприятий по производству поликремния оставался на высоком уровне в течение последних двух лет, но для наращивания производственных мощностей новых проектов потребуется время, а также процесс освоения новыми участниками рынка соответствующих технологий. Поэтому коэффициент использования мощностей новых проектов по производству поликремния в ближайшие несколько лет будет низким. Исходя из этого, можно спрогнозировать объем производства поликремния в 2022-2025 годах, который, как ожидается, составит около 1,194 млн тонн в 2025 году.
Концентрация производственных мощностей за рубежом относительно высока, и темпы роста производства в ближайшие три года не будут такими высокими, как в Китае. Зарубежные мощности по производству поликремния в основном сосредоточены в руках четырех ведущих компаний, а остальные имеют небольшие производственные мощности. По объему производства компания Wacker Chem занимает половину зарубежных мощностей по производству поликремния. Ее заводы в Германии и США имеют производственные мощности в 60 000 и 20 000 тонн соответственно. Резкое расширение мировых мощностей по производству поликремния в 2022 году и в последующие годы может привести к переизбытку предложения, поэтому компания пока занимает выжидательную позицию и не планирует наращивать производственные мощности. Южнокорейский гигант по производству поликремния OCI постепенно переносит свою производственную линию по выпуску поликремния солнечного качества в Малайзию, сохраняя при этом первоначальную производственную линию по выпуску поликремния электронного качества в Китае, мощность которой планируется достичь в 5000 тонн к 2022 году. Производственная мощность OCI в Малайзии достигнет 27 000 тонн и 30 000 тонн в 2020 и 2021 годах соответственно, что позволит добиться низких затрат на электроэнергию и избежать высоких китайских пошлин на поликремний в США и Южной Корее. Компания планирует производить 95 000 тонн, но дата начала производства пока не определена. Ожидается, что в течение следующих четырех лет производство будет увеличиваться на 5000 тонн в год. Норвежская компания REC имеет две производственные базы в штатах Вашингтон и Монтана, США, с годовой производственной мощностью 18 000 тонн поликремния солнечного качества и 2000 тонн поликремния электронного качества. Компания REC, находившаяся в глубоком финансовом затруднении, приняла решение приостановить производство, а затем, воодушевленная бумом цен на поликремний в 2021 году, решила возобновить производство 18 000 тонн продукции в штате Вашингтон и 2 000 тонн в Монтане к концу 2023 года, а наращивание производственных мощностей может быть завершено в 2024 году. Hemlock является крупнейшим производителем поликремния в США, специализирующимся на высокочистом поликремнии электронного класса. Высокотехнологичные барьеры для производства затрудняют замену продукции компании на рынке. В сочетании с тем фактом, что компания не планирует строительство новых проектов в ближайшие несколько лет, ожидается, что производственная мощность компании будет исчерпана в 2022-2025 годах. Годовой объем производства останется на уровне 18 000 тонн. Кроме того, в 2021 году новые производственные мощности компаний, помимо вышеупомянутых четырех, составят 5 000 тонн. В связи с недостаточным пониманием производственных планов всех компаний, здесь предполагается, что новая производственная мощность составит 5000 тонн в год в период с 2022 по 2025 год.
Согласно данным о зарубежных производственных мощностях, предполагается, что в 2025 году объем производства поликремния за рубежом составит около 176 000 тонн, при условии сохранения неизменного коэффициента использования зарубежных производственных мощностей. После резкого роста цен на поликремний в 2021 году китайские компании увеличили и расширили производство. В отличие от них, зарубежные компании более осторожны в своих планах по новым проектам. Это связано с тем, что доминирование в отрасли поликремния уже контролируется Китаем, и слепое увеличение производства может привести к убыткам. С точки зрения себестоимости, наибольшую долю в стоимости поликремния составляет энергопотребление, поэтому цена на электроэнергию имеет большое значение, и Синьцзян, Внутренняя Монголия, Сычуань и другие регионы обладают очевидными преимуществами. С точки зрения спроса, как непосредственный потребитель поликремния, Китай производит более 99% мирового объема кремниевых пластин. Основная часть отрасли, производящей поликремний, сосредоточена в Китае. Во-первых, цена производимого поликремния низкая, транспортные расходы низкие, а спрос полностью гарантирован. Во-вторых, Китай ввел относительно высокие антидемпинговые пошлины на импорт поликремния солнечного качества из США и Южной Кореи, что значительно снизило потребление поликремния из США и Южной Кореи. Это требует осторожности при реализации новых проектов. Кроме того, в последние годы развитие китайских зарубежных предприятий по производству поликремния замедлилось из-за влияния пошлин, некоторые производственные линии были сокращены или даже закрыты, а их доля в мировом производстве ежегодно снижается. Поэтому рост цен на поликремний в 2021 году не будет сопоставим с ростом прибыли китайских компаний, поскольку финансовые условия не позволяют им быстро и масштабно расширять производственные мощности.
На основе соответствующих прогнозов производства поликремния в Китае и за рубежом на период с 2022 по 2025 год можно суммировать прогнозируемое значение мирового производства поликремния. По оценкам, мировое производство поликремния в 2025 году достигнет 1,371 миллиона тонн. На основе прогнозируемого значения производства поликремния можно приблизительно определить долю Китая в мировом производстве. Ожидается, что доля Китая будет постепенно увеличиваться с 2022 по 2025 год и превысит 87% в 2025 году.
6. Резюме и перспективы
Поликристаллический кремний занимает промежуточное положение как на этапе производства промышленного кремния, так и на этапе производства фотоэлектрического и полупроводникового сырья, и его роль весьма важна. Фотоэлектрическая производственная цепочка, как правило, включает в себя поликристаллический кремний, кремниевые пластины, ячейки, модули и установленные мощности фотоэлектрических систем, а полупроводниковая цепочка — монокристаллический кремний, кремниевые пластины и чипы. Различные области применения предъявляют разные требования к чистоте поликристаллического кремния. Фотоэлектрическая промышленность в основном использует поликристаллический кремний солнечного класса, а полупроводниковая — поликристаллический кремний электронного класса. Чистота первого составляет от 6N до 8N, тогда как для второго требуется чистота 9N и выше.
В течение многих лет основным методом производства поликремния во всем мире был усовершенствованный метод Сименса. В последние годы некоторые компании активно изучают более дешевый метод силанового псевдоожиженного слоя, что может повлиять на структуру производства. Поликремний в форме стержней, производимый модифицированным методом Сименса, характеризуется высоким энергопотреблением, высокой стоимостью и высокой чистотой, в то время как гранулированный кремний, производимый методом силанового псевдоожиженного слоя, характеризуется низким энергопотреблением, низкой стоимостью и относительно низкой чистотой. Некоторые китайские компании осуществили массовое производство гранулированного кремния и разработали технологию использования гранулированного кремния для вытягивания поликремния, но она не получила широкого распространения. Возможность замены гранулированного кремния в будущем зависит от того, сможет ли ценовое преимущество компенсировать недостаток качества, от влияния на последующие этапы применения и от повышения безопасности силана. В последние годы мировое производство поликремния ежегодно увеличивается и постепенно концентрируется в Китае. С 2017 по 2021 год годовой объем мирового производства поликремния увеличится с 432 000 тонн до 631 000 тонн, при этом самый быстрый рост ожидается в 2021 году. В этот период мировое производство поликремния постепенно все больше концентрируется в Китае, и доля Китая в производстве поликремния увеличилась с 56,02% в 2017 году до 80,03% в 2021 году. С 2022 по 2025 год ожидается значительный рост предложения поликремния. По оценкам, в 2025 году производство поликремния в Китае составит 1,194 миллиона тонн, а за рубежом — 176 000 тонн. Таким образом, мировой объем производства поликремния в 2025 году составит около 1,37 миллиона тонн.
(Данная статья предназначена исключительно для ознакомления клиентов UrbanMines и не является инвестиционной рекомендацией.)