1. Reťazec polysilikónového priemyslu: Výrobný proces je zložitý a následný odvetvie sa zameriava na fotovoltaické polovodiče
Polykremík sa vyrába hlavne z priemyselného kremíka, chlóru a vodíka a nachádza sa pred reťazcami fotovoltaického a polovodičového priemyslu. Podľa údajov CPIA je súčasnou hlavnou metódou výroby polykremíka na svete modifikovaná metóda Siemens, s výnimkou Číny sa viac ako 95 % polykremíka vyrába modifikovanou metódou Siemens. Pri procese prípravy polykremíka vylepšenou metódou Siemens sa najprv plynný chlór kombinuje s plynným vodíkom za vzniku chlorovodíka a potom po rozdrvení a mletí priemyselného kremíka reaguje s kremíkovým práškom za vzniku trichlórsilánu, ktorý sa ďalej redukuje plynným vodíkom za vzniku polykremíka. Polykryštalický kremík sa môže roztaviť a ochladiť za vzniku polykryštalických kremíkových ingotov a monokryštalický kremík sa môže vyrábať aj Czochralského metódou alebo zónovým tavením. V porovnaní s polykryštalickým kremíkom sa monokryštalický kremík skladá z kryštalických zŕn s rovnakou kryštálovou orientáciou, takže má lepšiu elektrickú vodivosť a účinnosť konverzie. Polykryštalické kremíkové ingoty aj monokryštalické kremíkové tyče sa môžu ďalej rezať a spracovávať na kremíkové doštičky a články, ktoré sa stávajú kľúčovými súčasťami fotovoltaických modulov a používajú sa vo fotovoltaickej oblasti. Okrem toho sa monokryštálové kremíkové doštičky môžu opakovaným brúsením, leštením, epitaxiou, čistením a inými procesmi formovať do kremíkových doštičiek, ktoré sa môžu použiť ako substrátové materiály pre polovodičové elektronické zariadenia.
Obsah nečistôt v polysilikóne je prísne vyžadovaný a priemysel sa vyznačuje vysokými kapitálovými investíciami a vysokými technickými bariérami. Keďže čistota polysilikónu vážne ovplyvňuje proces ťahania monokryštálov kremíka, požiadavky na čistotu sú mimoriadne prísne. Minimálna čistota polysilikónu je 99,9999 % a najvyššia je nekonečne blízko 100 %. Okrem toho čínske národné normy stanovujú jasné požiadavky na obsah nečistôt a na základe toho sa polysilikón delí na triedy I, II a III, pričom dôležitým referenčným ukazovateľom je obsah bóru, fosforu, kyslíka a uhlíka. „Podmienky prístupu do polysilikónového priemyslu“ stanovujú, že podniky musia mať spoľahlivý systém kontroly a riadenia kvality a že normy pre výrobky musia prísne spĺňať národné normy. Okrem toho podmienky prístupu vyžadujú aj rozsah a spotrebu energie podnikov vyrábajúcich polysilikón, ako napríklad polysilikón solárnej a elektronickej triedy. Rozsah projektu je väčší ako 3 000 ton/rok, respektíve 1 000 ton/rok a minimálny kapitálový podiel pri investíciách do novej výstavby a rekonštrukcií a rozširovacích projektov nesmie byť nižší ako 30 %, takže polysilikón je kapitálovo náročné odvetvie. Podľa štatistík CPIA sa investičné náklady na výrobnú linku na polysilikón s kapacitou 10 000 ton, ktorá bola uvedená do prevádzky v roku 2021, mierne zvýšili na 103 miliónov juanov/kt. Dôvodom je rast cien sypkých kovových materiálov. Očakáva sa, že investičné náklady sa v budúcnosti zvýšia s pokrokom v technológii výrobných zariadení a so zväčšujúcou sa veľkosťou monomérov sa znížia. Podľa predpisov by spotreba energie polysilikónu na solárnu a elektronickú redukciu Czochralského mala byť nižšia ako 60 kWh/kg, respektíve 100 kWh/kg a požiadavky na ukazovatele spotreby energie sú pomerne prísne. Výroba polysilikónu patrí skôr do chemického priemyslu. Výrobný proces je pomerne zložitý a prahové hodnoty pre technické postupy, výber zariadení, uvedenie do prevádzky a prevádzku sú vysoké. Výrobný proces zahŕňa mnoho zložitých chemických reakcií a počet riadiacich uzlov je viac ako 1 000. Pre nových účastníkov je ťažké rýchlo zvládnuť zrelé remeselné zručnosti. Preto existujú v odvetví výroby polysilikónu vysoké kapitálové a technické bariéry, čo tiež podporuje výrobcov polysilikónu v prísnej technickej optimalizácii procesného toku, balenia a prepravy.
2. Klasifikácia polysilikónu: čistota určuje použitie a solárna kvalita zaujíma hlavné miesto
Polykryštalický kremík, forma elementárneho kremíka, sa skladá z kryštálových zŕn s rôznou kryštálovou orientáciou a čistí sa hlavne priemyselným spracovaním kremíka. Polykremík má sivý kovový lesk a bod topenia je okolo 1410 ℃. Pri izbovej teplote je neaktívny a aktívnejší v roztavenom stave. Polykremík má polovodičové vlastnosti a je mimoriadne dôležitým a vynikajúcim polovodičovým materiálom, ale malé množstvo nečistôt môže výrazne ovplyvniť jeho vodivosť. Existuje mnoho klasifikačných metód pre polykremík. Okrem vyššie uvedenej klasifikácie podľa čínskych národných noriem sú tu uvedené ďalšie tri dôležité klasifikačné metódy. Podľa rôznych požiadaviek na čistotu a použitia možno polykremík rozdeliť na polykremík solárnej kvality a polykremík elektronickej kvality. Polykremík solárnej kvality sa používa hlavne na výrobu fotovoltaických článkov, zatiaľ čo polykremík elektronickej kvality sa široko používa v priemysle integrovaných obvodov ako surovina pre čipy a inú výrobu. Čistota polysilikónu solárnej kvality je 6~8N, čo znamená, že celkový obsah nečistôt musí byť nižší ako 10⁻⁶ a čistota polysilikónu musí dosiahnuť 99,9999 % alebo viac. Požiadavky na čistotu polysilikónu elektronickej kvality sú prísnejšie, s minimálnou hodnotou 9N a súčasným maximom 12N. Výroba polysilikónu elektronickej kvality je pomerne náročná. Existuje len málo čínskych podnikov, ktoré zvládli výrobnú technológiu polysilikónu elektronickej kvality, a stále sú relatívne závislé od dovozu. V súčasnosti je produkcia polysilikónu solárnej kvality oveľa väčšia ako produkcia polysilikónu elektronickej kvality a produkcia je približne 13,8-krát vyššia ako produkcia polysilikónu elektronickej kvality.
Podľa rozdielu v dopujúcich nečistotách a typu vodivosti kremíkového materiálu ho možno rozdeliť na typ P a typ N. Keď je kremík dopovaný akceptorovými nečistotami, ako je bór, hliník, gálium atď., prevláda dierová vodivosť a ide o typ P. Keď je kremík dopovaný donorovými nečistotami, ako je fosfor, arzén, antimón atď., prevláda elektrónová vodivosť a ide o typ N. Batérie typu P zahŕňajú najmä batérie typu BSF a batérie typu PERC. V roku 2021 budú batérie typu PERC tvoriť viac ako 91 % svetového trhu a batérie typu BSF budú eliminované. Počas obdobia, keď PERC nahrádza BSF, sa účinnosť konverzie článkov typu P zvýšila z menej ako 20 % na viac ako 23 %, čo sa blíži k teoretickej hornej hranici 24,5 %, zatiaľ čo teoretická horná hranica článkov typu N je 28,7 % a články typu N majú vysokú účinnosť konverzie. Vďaka výhodám vysokého bifaciálneho pomeru a nízkeho teplotného koeficientu začali spoločnosti nasadzovať hromadné výrobné linky pre batérie typu N. Podľa prognózy CPIA sa podiel batérií typu N v roku 2022 výrazne zvýši z 3 % na 13,4 %. Očakáva sa, že v nasledujúcich piatich rokoch sa spustí prechod z batérií typu N na batérie typu P. Podľa rozdielnej kvality povrchu sa dajú rozdeliť na hustý materiál, karfiolový materiál a koralový materiál. Povrch hustého materiálu má najnižší stupeň konkávnosti, menší ako 5 mm, žiadne farebné abnormality, žiadnu oxidačnú medzivrstvu a najvyššiu cenu. Povrch karfiolového materiálu má mierny stupeň konkávnosti, 5-20 mm, prierez je stredný a cena je stredná; zatiaľ čo povrch koralového materiálu má výraznejšiu konkávnosť, hĺbku väčšiu ako 20 mm, prierez je sypký a cena je najnižšia. Hustý materiál sa používa hlavne na ťahanie monokryštalického kremíka, zatiaľ čo karfiolový materiál a koralový materiál sa používajú hlavne na výrobu polykryštalických kremíkových doštičiek. V dennej výrobe podnikov je možné dopovať hustý materiál najmenej 30 % karfiolového materiálu na výrobu monokryštalického kremíka. Náklady na suroviny sa síce dajú ušetriť, ale použitie karfiolového materiálu do určitej miery zníži účinnosť ťahania kryštálov. Podniky si musia po zvážení oboch zvoliť vhodný pomer dopovania. Cenový rozdiel medzi hustým materiálom a karfiolovým materiálom sa v poslednom čase v podstate stabilizoval na 3 RMB/kg. Ak sa cenový rozdiel ďalej zväčší, spoločnosti môžu zvážiť dopovanie väčšieho množstva karfiolového materiálu pri ťahaní monokryštalického kremíka.
3. Proces: Siemensova metóda sa stáva hlavným prúdom a spotreba energie sa stáva kľúčom k technologickej zmene
Výrobný proces polysilikónu sa zhruba delí na dva kroky. V prvom kroku reaguje priemyselný kremíkový prášok s bezvodým chlorovodíkom, čím sa získa trichlórsilán a vodík. Po opakovanej destilácii a čistení sa získa plynný trichlórsilán, dichlórdihydrosilikón a silán; druhým krokom je redukcia vyššie uvedeného vysoko čistého plynu na kryštalický kremík a redukčný krok sa líši v modifikovanej Siemensovej metóde a metóde s fluidným lôžkom so silánom. Vylepšená Siemensova metóda má vyspelé výrobné technológie a vysokú kvalitu produktu a v súčasnosti je najpoužívanejšou výrobnou technológiou. Tradičná výrobná metóda Siemens spočíva v použití chlóru a vodíka na syntézu bezvodého chlorovodíka, chlorovodíka a práškového priemyselného kremíka na syntézu trichlórsilánu pri určitej teplote a následnom oddelení, rektifikácii a čistení trichlórsilánu. Kremík prechádza tepelnou redukčnou reakciou v peci na redukciu vodíka, čím sa získa elementárny kremík nanesený na kremíkové jadro. Na tomto základe je vylepšený Siemensov proces vybavený aj podporným procesom na recykláciu veľkého množstva vedľajších produktov, ako je vodík, chlorovodík a tetrachlorid kremičitý, ktoré vznikajú vo výrobnom procese, vrátane najmä technológie spätného získavania redukčného plynu a opätovného použitia tetrachloridu kremičitého. Vodík, chlorovodík, trichlórsilán a tetrachlorid kremičitý sa vo výfukových plynoch oddeľujú suchou regeneráciou. Vodík a chlorovodík sa môžu opätovne použiť na syntézu a čistenie s trichlórsilánom a trichlórsilán sa priamo recykluje do tepelnej redukcie. Čistenie sa vykonáva v peci a tetrachlorid kremičitý sa hydrogenuje za vzniku trichlórsilánu, ktorý sa môže použiť na čistenie. Tento krok sa nazýva aj studená hydrogenácia. Realizáciou výroby v uzavretom okruhu môžu podniky výrazne znížiť spotrebu surovín a elektriny, čím efektívne ušetria výrobné náklady.
Náklady na výrobu polysilikónu pomocou vylepšenej metódy Siemens v Číne zahŕňajú suroviny, spotrebu energie, odpisy, náklady na spracovanie atď. Technologický pokrok v tomto odvetví výrazne znížil náklady. Suroviny sa vzťahujú najmä na priemyselný kremík a trichlórsilán, spotreba energie zahŕňa elektrinu a paru a náklady na spracovanie sa vzťahujú na náklady na kontrolu a opravu výrobných zariadení. Podľa štatistík spoločnosti Baichuan Yingfu o nákladoch na výrobu polysilikónu začiatkom júna 2022 sú suroviny najvyššou nákladovou položkou, ktorá predstavuje 41 % celkových nákladov, pričom hlavným zdrojom kremíka je priemyselný kremík. Spotreba kremíka na jednotku bežne používaná v priemysle predstavuje množstvo kremíka spotrebovaného na jednotku vysoko čistých kremíkových výrobkov. Metóda výpočtu spočíva v prepočte všetkých materiálov obsahujúcich kremík, ako je napríklad externe dodávaný priemyselný kremíkový prášok a trichlórsilán, na čistý kremík a následnom odpočítaní externe dodávaného chlórsilánu podľa pomeru obsahu kremíka. Podľa údajov CPIA sa spotreba kremíka v roku 2021 zníži o 0,01 kg/kg Si na 1,09 kg/kg Si. Očakáva sa, že so zlepšením hydrogenácie za studena a recyklácie vedľajších produktov sa do roku 2030 zníži na 1,07 kg/kg Si. Podľa neúplných štatistík je spotreba kremíka piatich najväčších čínskych spoločností v polysilikónovom priemysle nižšia ako priemer v tomto odvetví. Je známe, že dve z nich spotrebujú v roku 2021 1,08 kg/kg Si a 1,05 kg/kg Si. Druhým najvyšším podielom je spotreba energie, ktorá predstavuje celkovo 32 %, z čoho elektrina predstavuje 30 % celkových nákladov, čo naznačuje, že cena elektriny a jej účinnosť sú stále dôležitými faktormi pre výrobu polysilikónu. Dva hlavné ukazovatele na meranie energetickej účinnosti sú komplexná spotreba energie a zníženie spotreby energie. Zníženie spotreby energie sa vzťahuje na proces redukcie trichlórsilánu a vodíka za účelom výroby vysoko čistého kremíkového materiálu. Spotreba energie zahŕňa predhrievanie a nanášanie kremíkového jadra, udržiavanie tepla, koncové vetranie a ďalšiu spotrebu energie v procese. V roku 2021 sa vďaka technologickému pokroku a komplexnému využívaniu energie priemerná komplexná spotreba energie pri výrobe polysilikónu medziročne zníži o 5,3 % na 63 kWh/kg-Si a priemerná spotreba energie sa medziročne zníži o 6,1 % na 46 kWh/kg-Si, pričom sa očakáva, že v budúcnosti sa tento trend ešte zníži. Okrem toho sú dôležitou položkou nákladov aj odpisy, ktoré predstavujú 17 %. Za zmienku stojí, že podľa údajov spoločnosti Baichuan Yingfu boli celkové výrobné náklady na polysilikón začiatkom júna 2022 približne 55 816 juanov/tona, priemerná cena polysilikónu na trhu bola približne 260 000 juanov/tona a hrubá zisková marža dosahovala 70 % alebo viac, čo prilákalo veľký počet podnikov investujúcich do výstavby výrobných kapacít na polysilikón.
Výrobcovia polysilikónu môžu znížiť náklady dvoma spôsobmi: jedným je zníženie nákladov na suroviny a druhým je zníženie spotreby energie. Pokiaľ ide o suroviny, výrobcovia môžu znížiť náklady na suroviny podpísaním dlhodobých dohôd o spolupráci s priemyselnými výrobcami kremíka alebo vybudovaním integrovaných výrobných kapacít. Napríklad závody na výrobu polysilikónu sa v podstate spoliehajú na vlastné dodávky priemyselného kremíka. Pokiaľ ide o spotrebu elektriny, výrobcovia môžu znížiť náklady na elektrinu prostredníctvom nízkych cien elektriny a komplexného zlepšenia spotreby energie. Približne 70 % komplexnej spotreby elektriny tvorí zníženie spotreby elektriny a zníženie je tiež kľúčovým článkom pri výrobe vysoko čistého kryštalického kremíka. Preto je väčšina výrobnej kapacity polysilikónu v Číne sústredená v regiónoch s nízkymi cenami elektriny, ako sú Sin-ťiang, Vnútorné Mongolsko, S'-čchuan a Jün-nan. S pokrokom v politike dvoch uhlíkových emisií je však ťažké získať veľké množstvo lacných energetických zdrojov. Preto je zníženie spotreby energie za účelom zníženia nákladov dnes uskutočniteľnejšou cestou. V súčasnosti je účinným spôsobom zníženia spotreby energie pri redukcii zvýšenie počtu kremíkových jadier v redukčnej peci, čím sa zvýši výkon jednej jednotky. V súčasnosti sú v Číne bežnými typmi redukčných pecí 36 párov tyčí, 40 párov tyčí a 48 párov tyčí. Typ pece sa zmodernizoval na 60 párov tyčí a 72 párov tyčí, ale zároveň kladie vyššie požiadavky na úroveň výrobnej technológie podnikov.
V porovnaní so zdokonalenou Siemensovou metódou má metóda silánu s fluidným lôžkom tri výhody: jednou je nízka spotreba energie, druhou je vysoký výkon ťahania kryštálov a treťou je výhodnejšia kombinácia s pokročilejšou kontinuálnou Czochralskiho technológiou CCZ. Podľa údajov odvetvia kremíkového priemyslu je celková spotreba energie metódy silánu s fluidným lôžkom 33,33 % oproti vylepšenej Siemensovej metóde a zníženie spotreby energie je o 10 % oproti vylepšenej Siemensovej metóde. Metóda silánu s fluidným lôžkom má významné výhody v spotrebe energie. Pokiaľ ide o ťahanie kryštálov, fyzikálne vlastnosti granulovaného kremíka uľahčujú úplné naplnenie kremenného téglika v ťahacej tyči monokryštálového kremíka. Polykryštalický kremík a granulovaný kremík môžu zvýšiť kapacitu plnenia téglika s jednou pecou o 29 % a zároveň skrátiť čas plnenia o 41 %, čím sa výrazne zlepší účinnosť ťahania monokryštálového kremíka. Okrem toho má granulovaný kremík malý priemer a dobrú tekutosť, čo je vhodnejšie pre kontinuálnu Czochralskiho metódu CCZ. V súčasnosti je hlavnou technológiou ťahania monokryštálov v strednom a dolnom toku metóda opätovného odlievania monokryštálov RCZ, ktorá spočíva v opätovnom podávaní a ťahaní kryštálu po ťahaní monokryštálovej kremíkovej tyče. Ťahanie sa vykonáva súčasne, čo šetrí čas chladenia monokryštálovej kremíkovej tyče, takže efektivita výroby je vyššia. Rýchly rozvoj kontinuálnej Czochralského metódy CCZ tiež zvýši dopyt po granulovanom kremíku. Hoci má granulovaný kremík určité nevýhody, ako napríklad väčšie množstvo kremíkového prášku generovaného trením, veľký povrch a ľahká adsorpcia znečisťujúcich látok a vodík, ktorý sa počas tavenia spája s vodíkom, čo môže ľahko spôsobiť preskakovanie, podľa najnovších oznámení príslušných podnikov zaoberajúcich sa granulovaným kremíkom sa tieto problémy zlepšujú a dosiahol sa určitý pokrok.
Proces výroby silánu s fluidným lôžkom je v Európe a Spojených štátoch rozvinutý a po zavedení čínskych podnikov je ešte len v plienkach. Už v 80. rokoch 20. storočia začali zahraničné spoločnosti zastúpené spoločnosťami REC a MEMC skúmať možnosti výroby granulovaného kremíka a realizovať rozsiahlu výrobu. Celková výrobná kapacita spoločnosti REC v oblasti granulovaného kremíka dosiahla v roku 2010 10 500 ton ročne a v porovnaní s jej konkurentmi zo spoločnosti Siemens v rovnakom období mala cenovú výhodu najmenej 2 – 3 USD/kg. Kvôli potrebám ťahania monokryštálov výroba granulovaného kremíka v spoločnosti stagnovala a nakoniec ju zastavila. Spoločnosť sa obrátila na spoločný podnik s Čínou, aby založila výrobný podnik na výrobu granulovaného kremíka.
4. Suroviny: Priemyselný kremík je základnou surovinou a dodávka dokáže uspokojiť potreby expanzie polysilikónu
Priemyselný kremík je hlavnou surovinou pre výrobu polysilikónu. Očakáva sa, že produkcia priemyselného kremíka v Číne bude v rokoch 2022 až 2025 stabilne rásť. V rokoch 2010 až 2021 je priemyselná produkcia kremíka v Číne v štádiu expanzie, pričom priemerná ročná miera rastu výrobnej kapacity a produkcie dosahuje 7,4 %, respektíve 8,6 %. Podľa údajov SMM sa novo zvýšenápriemyselná výrobná kapacita kremíkav Číne bude v rokoch 2022 a 2023 890 000 ton a 1,065 milióna ton. Za predpokladu, že priemyselné kremíkové spoločnosti si v budúcnosti udržia mieru využitia kapacít a prevádzkovú mieru približne 60 %, novo zvýšená čínskaZvýšenie výrobnej kapacity v rokoch 2022 a 2023 prinesie zvýšenie produkcie o 320 000 ton a 383 000 ton. Podľa odhadov GFCIPriemyselná výrobná kapacita kremíka v Číne v rokoch 22/23/24/25 bola približne 5,90/697/6,71/6,5 milióna ton, čo zodpovedá 3,55/391/4,18/4,38 miliónom ton.
Tempo rastu zostávajúcich dvoch oblastí superponovaného priemyselného kremíka je relatívne pomalé a čínska priemyselná produkcia kremíka môže v podstate pokryť produkciu polysilikónu. V roku 2021 bude čínska výrobná kapacita priemyselného kremíka 5,385 milióna ton, čo zodpovedá produkcii 3,213 milióna ton, z čoho polysilikón, organický kremík a hliníkové zliatiny spotrebujú 623 000 ton, 898 000 ton a 649 000 ton. Okrem toho sa takmer 780 000 ton produkcie použije na export. V roku 2021 bude spotreba polysilikónu, organického kremíka a hliníkových zliatin predstavovať 19 %, 28 % a 20 % priemyselného kremíka. Od roku 2022 do roku 2025 sa očakáva, že tempo rastu produkcie organického kremíka zostane okolo 10 % a tempo rastu produkcie hliníkových zliatin bude nižšie ako 5 %. Preto sa domnievame, že množstvo priemyselného kremíka, ktoré sa môže použiť na výrobu polysilikónu v rokoch 2022 – 2025, je relatívne dostatočné a môže plne uspokojiť potreby výroby polysilikónu.
5. Dodávka polysilikónu:Čínazaujíma dominantné postavenie a výroba sa postupne zhromažďuje vo vedúcich podnikoch
V posledných rokoch sa celosvetová produkcia polysilikónu medziročne zvyšovala a postupne sa koncentrovala v Číne. Od roku 2017 do roku 2021 sa celosvetová ročná produkcia polysilikónu zvýšila zo 432 000 ton na 631 000 ton, pričom najrýchlejší rast bol zaznamenaný v roku 2021 s mierou rastu 21,11 %. Počas tohto obdobia sa celosvetová produkcia polysilikónu postupne sústredila v Číne a podiel čínskej produkcie polysilikónu sa zvýšil z 56,02 % v roku 2017 na 80,03 % v roku 2021. Pri porovnaní desiatich najväčších spoločností v celosvetovej výrobnej kapacite polysilikónu v rokoch 2010 a 2021 možno konštatovať, že počet čínskych spoločností sa zvýšil zo 4 na 8 a podiel výrobnej kapacity niektorých amerických a kórejských spoločností výrazne klesol, pričom sa spoločnosti, ako napríklad HEMOLOCK, OCI, REC a MEMC, nedostali do prvej desiatky. Koncentrácia priemyslu sa výrazne zvýšila a celková výrobná kapacita desiatich najväčších spoločností v tomto odvetví sa zvýšila z 57,7 % na 90,3 %. V roku 2021 existovalo päť čínskych spoločností, ktoré sa podieľali na viac ako 10 % výrobnej kapacity, čo predstavuje spolu 65,7 %. Existujú tri hlavné dôvody postupného presunu polysilikónového priemyslu do Číny. Po prvé, čínski výrobcovia polysilikónu majú značné výhody, pokiaľ ide o suroviny, elektrinu a náklady na pracovnú silu. Mzdy pracovníkov sú nižšie ako v zahraničí, takže celkové výrobné náklady v Číne sú oveľa nižšie ako v zahraničí a s technologickým pokrokom budú naďalej klesať; po druhé, kvalita čínskych polysilikónových výrobkov sa neustále zlepšuje, väčšina z nich je na úrovni prvej triedy solárnej energie a jednotlivé pokročilé podniky spĺňajú požiadavky na čistotu. Dosiahli sa prelomy v technológii výroby polysilikónu vyššej elektronickej kvality, čo postupne vedie k nahrádzaniu dovozu domácim polysilikónom elektronickej kvality a popredné čínske podniky aktívne podporujú výstavbu projektov s polysilikónom elektronickej kvality. Produkcia kremíkových doštičiek v Číne predstavuje viac ako 95 % celkovej svetovej produkcie, čo postupne zvyšuje mieru sebestačnosti Číny v oblasti polysilikónu, čo do určitej miery obmedzuje trh zahraničných podnikov zaoberajúcich sa polysilikónom.
Od roku 2017 do roku 2021 sa bude ročná produkcia polysilikónu v Číne neustále zvyšovať, najmä v oblastiach bohatých na energetické zdroje, ako sú Sin-ťiang, Vnútorné Mongolsko a S'-čchuan. V roku 2021 sa produkcia polysilikónu v Číne zvýši z 392 000 ton na 505 000 ton, čo predstavuje nárast o 28,83 %. Pokiaľ ide o výrobnú kapacitu, výrobná kapacita polysilikónu v Číne mala vo všeobecnosti rastúci trend, ale v roku 2020 klesla v dôsledku odstavenia niektorých výrobcov. Okrem toho miera využitia kapacity čínskych podnikov zaoberajúcich sa polysilikónom od roku 2018 neustále rastie a v roku 2021 dosiahne 97,12 %. Pokiaľ ide o provincie, produkcia polysilikónu v Číne sa v roku 2021 sústredí najmä v oblastiach s nízkymi cenami elektriny, ako sú Sin-ťiang, Vnútorné Mongolsko a S'-čchuan. Produkcia Sin-ťiangu je 270 400 ton, čo je viac ako polovica celkovej produkcie v Číne.
Čínsky polysilikónový priemysel sa vyznačuje vysokým stupňom koncentrácie s hodnotou CR6 77 % a v budúcnosti bude mať ďalší rastúci trend. Výroba polysilikónu je odvetvie s vysokými kapitálovými nárokmi a vysokými technickými bariérami. Cyklus výstavby a výroby projektu je zvyčajne dva roky alebo viac. Pre nových výrobcov je ťažké vstúpiť do odvetvia. Súdiac podľa známej plánovanej expanzie a nových projektov v nasledujúcich troch rokoch, oligopolistickí výrobcovia v odvetví budú naďalej rozširovať svoju výrobnú kapacitu vďaka vlastným technologickým a rozsahovým výhodám a ich monopolné postavenie bude naďalej rásť.
Odhaduje sa, že dodávky polysilikónu v Číne povedú k rozsiahlemu rastu v rokoch 2022 až 2025 a produkcia polysilikónu dosiahne v roku 2025 1,194 milióna ton, čo bude viesť k rozšíreniu globálnej produkcie polysilikónu. V roku 2021, v dôsledku prudkého nárastu cien polysilikónu v Číne, investovali hlavní výrobcovia do výstavby nových výrobných liniek a zároveň prilákali nových výrobcov do odvetvia. Keďže projekty polysilikónu budú trvať od výstavby po výrobu najmenej jeden a pol až dva roky, nová výstavba bude dokončená v roku 2021. Výrobná kapacita sa vo všeobecnosti uvedie do výroby v druhej polovici rokov 2022 a 2023. To je veľmi v súlade s novými projektovými plánmi, ktoré v súčasnosti ohlasujú hlavní výrobcovia. Nová výrobná kapacita v rokoch 2022 – 2025 sa sústredí najmä v rokoch 2022 a 2023. Následne sa s postupnou stabilizáciou ponuky a dopytu po polysilikóne a ceny postupne stabilizuje aj celková výrobná kapacita v odvetví. Tempo rastu výrobnej kapacity sa bude postupne znižovať. Okrem toho miera využitia kapacít podnikov zaoberajúcich sa polysilikónom zostala v posledných dvoch rokoch na vysokej úrovni, ale zvýšenie výrobnej kapacity nových projektov si vyžiada čas a noví účastníci si budú musieť osvojiť príslušnú technológiu prípravy. Preto bude miera využitia kapacít nových projektov zaoberajúcich sa polysilikónom v najbližších rokoch nízka. Z toho možno predpovedať produkciu polysilikónu v rokoch 2022 – 2025 a očakáva sa, že produkcia polysilikónu v roku 2025 dosiahne približne 1,194 milióna ton.
Koncentrácia zahraničných výrobných kapacít je relatívne vysoká a tempo a rýchlosť rastu produkcie v nasledujúcich troch rokoch nebudú také vysoké ako v Číne. Zámorská výrobná kapacita polysilikónu je sústredená najmä v štyroch popredných spoločnostiach a zvyšok tvoria prevažne malé výrobné kapacity. Pokiaľ ide o výrobnú kapacitu, spoločnosť Wacker Chem zaberá polovicu zahraničnej výrobnej kapacity polysilikónu. Jej továrne v Nemecku a Spojených štátoch majú výrobné kapacity 60 000 ton a 20 000 ton. Prudký nárast globálnej výrobnej kapacity polysilikónu v roku 2022 a neskôr môže viesť k... Z obáv z nadmernej ponuky spoločnosť stále vyčkáva a neplánuje pridať nové výrobné kapacity. Juhokórejský gigant v oblasti polysilikónu OCI postupne presúva svoju výrobnú linku na výrobu polysilikónu solárnej kvality do Malajzie, pričom si zachováva pôvodnú výrobnú linku na výrobu polysilikónu elektronického typu v Číne, ktorá by podľa plánu mala v roku 2022 dosiahnuť 5 000 ton. Výrobná kapacita spoločnosti OCI v Malajzii dosiahne v rokoch 2020 a 2021 27 000 ton a 30 000 ton, čím sa dosiahnu nízke náklady na spotrebu energie a vyhne sa vysokým čínskym clám na polysilikón v Spojených štátoch a Južnej Kórei. Spoločnosť plánuje vyrobiť 95 000 ton, ale dátum začiatku výroby nie je jasný. Očakáva sa, že v nasledujúcich štyroch rokoch sa zvýši na 5 000 ton ročne. Nórska spoločnosť REC má dve výrobné základne v štáte Washington a Montane v USA s ročnou výrobnou kapacitou 18 000 ton polysilikónu solárnej kvality a 2 000 ton polysilikónu elektronického typu. Spoločnosť REC, ktorá sa nachádzala v hlbokej finančnej tiesni, sa rozhodla pozastaviť výrobu. Následne, stimulovaná prudkým nárastom cien polysilikónu v roku 2021, sa spoločnosť rozhodla obnoviť výrobu 18 000 ton v projektoch v štáte Washington a 2 000 ton v Montane do konca roka 2023 a dokončiť zvyšovanie výrobnej kapacity v roku 2024. Spoločnosť Hemlock je najväčším výrobcom polysilikónu v Spojených štátoch, špecializujúcim sa na vysoko čistý polysilikón elektronickej triedy. Vysoké technologické bariéry vo výrobe sťažujú nahradenie produktov spoločnosti na trhu. V kombinácii s tým, že spoločnosť neplánuje v najbližších rokoch budovať nové projekty, sa očakáva, že výrobná kapacita spoločnosti bude v rokoch 2022 – 2025. Ročná produkcia zostáva na úrovni 18 000 ton. Okrem toho v roku 2021 bude nová výrobná kapacita spoločností okrem vyššie uvedených štyroch spoločností 5 000 ton. Vzhľadom na nedostatočné pochopenie výrobných plánov všetkých spoločností sa tu predpokladá, že nová výrobná kapacita bude od roku 2022 do roku 2025 5 000 ton ročne.
Podľa zahraničnej výrobnej kapacity sa odhaduje, že produkcia polysilikónu v zahraničí v roku 2025 dosiahne približne 176 000 ton, za predpokladu, že miera využitia výrobnej kapacity polysilikónu v zahraničí zostane nezmenená. Po prudkom náraste ceny polysilikónu v roku 2021 čínske spoločnosti zvýšili a rozšírili výrobu. Naopak, zahraničné spoločnosti sú opatrnejšie vo svojich plánoch pre nové projekty. Je to preto, že dominancia polysilikónového priemyslu je už pod kontrolou Číny a slepé zvyšovanie produkcie môže priniesť straty. Z hľadiska nákladov je spotreba energie najväčšou zložkou nákladov na polysilikón, takže cena elektriny je veľmi dôležitá a regióny Sin-ťiang, Vnútorné Mongolsko, S'-čchuan a ďalšie majú zjavné výhody. Z hľadiska dopytu, ako priamy dodávateľ polysilikónu, predstavuje čínska produkcia kremíkových doštičiek viac ako 99 % svetovej produkcie. Následný priemysel polysilikónu je sústredený najmä v Číne. Cena vyrobeného polysilikónu je nízka, náklady na dopravu sú nízke a dopyt je plne zaručený. Po druhé, Čína zaviedla relatívne vysoké antidumpingové clá na dovoz polysilikónu solárnej kvality zo Spojených štátov a Južnej Kórey, čo výrazne znížilo spotrebu polysilikónu zo Spojených štátov a Južnej Kórey. Pri budovaní nových projektov buďte opatrní; okrem toho sa v posledných rokoch čínske zahraničné podniky zaoberajúce sa polysilikónom rozvíjali pomaly v dôsledku vplyvu ciel a niektoré výrobné linky boli znížené alebo dokonca zatvorené a ich podiel na svetovej produkcii sa rok čo rok znižuje, takže nebudú porovnateľné s rastom cien polysilikónu v roku 2021, keďže čínska spoločnosť má vysoké zisky a finančné podmienky nie sú dostatočné na podporu jej rýchleho a rozsiahleho rozšírenia výrobnej kapacity.
Na základe príslušných prognóz produkcie polysilikónu v Číne a v zahraničí od roku 2022 do roku 2025 možno zhrnúť predpokladanú hodnotu globálnej produkcie polysilikónu. Odhaduje sa, že globálna produkcia polysilikónu v roku 2025 dosiahne 1,371 milióna ton. Podľa predpokladanej hodnoty produkcie polysilikónu možno zhruba vypočítať podiel Číny na globálnej produkcii. Očakáva sa, že podiel Číny sa bude od roku 2022 do roku 2025 postupne zvyšovať a v roku 2025 prekročí 87 %.
6, Zhrnutie a výhľad
Polykremík sa nachádza v reťazci priemyselného kremíka za priemyselným kremíkom a pred ním v celom reťazci fotovoltaického a polovodičového priemyslu a jeho postavenie je veľmi dôležité. Reťazec fotovoltaického priemyslu je vo všeobecnosti polykremík-kremíková doska-články-moduly-fotovoltaická inštalovaná kapacita a reťazec polovodičového priemyslu je vo všeobecnosti polykremík-monokryštalická kremíková doska-kremíková doska-čip. Rôzne použitia majú rôzne požiadavky na čistotu polykremíka. Fotovoltaický priemysel používa hlavne polykremík solárnej kvality a polovodičový priemysel používa polykremík elektronickej kvality. Prvý má rozsah čistoty 6N-8N, zatiaľ čo druhý vyžaduje čistotu 9N alebo viac.
Po celé roky bol hlavným výrobným procesom polysilikónu na celom svete vylepšená metóda Siemens. V posledných rokoch niektoré spoločnosti aktívne skúmali lacnejšiu metódu silánu s fluidným lôžkom, čo mohlo mať vplyv na výrobný model. Tyčinkovitý polysilikón vyrobený modifikovanou metódou Siemens sa vyznačuje vysokou spotrebou energie, vysokými nákladmi a vysokou čistotou, zatiaľ čo granulovaný kremík vyrobený metódou silánu s fluidným lôžkom sa vyznačuje nízkou spotrebou energie, nízkymi nákladmi a relatívne nízkou čistotou. Niektoré čínske spoločnosti realizovali hromadnú výrobu granulovaného kremíka a technológiu použitia granulovaného kremíka na ťahanie polysilikónu, ale táto technológia nebola široko propagovaná. Či granulovaný kremík dokáže v budúcnosti nahradiť predchádzajúcu technológiu, závisí od toho, či cenová výhoda dokáže pokryť nevýhody kvality, vplyv následných aplikácií a zlepšenie bezpečnosti silánu. V posledných rokoch sa celosvetová produkcia polysilikónu z roka na rok zvyšuje a v Číne sa postupne zhromažďuje. Od roku 2017 do roku 2021 sa celosvetová ročná produkcia polysilikónu zvýši zo 432 000 ton na 631 000 ton, pričom najrýchlejší rast bude v roku 2021. Počas tohto obdobia sa celosvetová produkcia polysilikónu postupne čoraz viac sústreďovala v Číne a podiel Číny na produkcii polysilikónu sa zvýšil z 56,02 % v roku 2017 na 80,03 % v roku 2021. Od roku 2022 do roku 2025 bude dochádzať k rozsiahlemu rastu dodávok polysilikónu. Odhaduje sa, že produkcia polysilikónu v Číne v roku 2025 dosiahne 1,194 milióna ton a produkcia v zahraničí dosiahne 176 000 ton. Celosvetová produkcia polysilikónu v roku 2025 teda dosiahne približne 1,37 milióna ton.
(Tento článok slúži len na informačné účely pre zákazníkov UrbanMines a nepredstavuje žiadne investičné poradenstvo.)