1. Industrijska veriga polisilicija: Proizvodni proces je kompleksen, nadaljnja faza pa se osredotoča na fotovoltaične polprevodnike.
Polisilicij se v glavnem proizvaja iz industrijskega silicija, klora in vodika ter se nahaja v verigah fotovoltaike in polprevodniške industrije. Po podatkih CPIA je trenutno glavna metoda proizvodnje polisilicija na svetu modificirana Siemensova metoda, pri čemer se, razen na Kitajskem, več kot 95 % polisilicija proizvede po modificirani Siemensovi metodi. Pri pripravi polisilicija po izboljšani Siemensovi metodi se najprej klor kombinira z vodikovim plinom, da se ustvari vodikov klorid, nato pa po drobljenju in mletju industrijskega silicija reagira s silicijevim prahom, da se ustvari triklorosilan, ki se nato dodatno reducira z vodikovim plinom, da se ustvari polisilicij. Polikristalni silicij se lahko tali in ohlaja, da se dobijo polikristalni silicijevi ingoti, monokristalni silicij pa se lahko proizvaja tudi s Czochralskim ali conskim taljenjem. V primerjavi s polikristalnim silicijem je monokristalni silicij sestavljen iz kristalnih zrn z enako kristalno orientacijo, zato ima boljšo električno prevodnost in učinkovitost pretvorbe. Tako polikristalni silicijevi ingoti kot monokristalne silicijeve palice se lahko nadalje režejo in predelujejo v silicijeve rezine in celice, ki nato postanejo ključni deli fotovoltaičnih modulov in se uporabljajo na področju fotovoltaike. Poleg tega se lahko monokristalne silicijeve rezine z večkratnim brušenjem, poliranjem, epitaksijo, čiščenjem in drugimi postopki oblikujejo tudi v silicijeve rezine, ki se lahko uporabijo kot substratni materiali za polprevodniške elektronske naprave.
Vsebnost nečistoč v polisiliciju je strogo zahtevana, industrija pa ima značilnosti visokih kapitalskih naložb in visokih tehničnih ovir. Ker čistost polisilicija resno vpliva na postopek vlečenja monokristalnega silicija, so zahteve glede čistosti izjemno stroge. Najmanjša čistost polisilicija je 99,9999 %, najvišja pa je neskončno blizu 100 %. Poleg tega kitajski nacionalni standardi določajo jasne zahteve glede vsebnosti nečistoč, na podlagi katerih je polisilicij razdeljen v razrede I, II in III, pri čemer je vsebnost bora, fosforja, kisika in ogljika pomemben referenčni indeks. "Pogoji za dostop do industrije polisilicija" določajo, da morajo imeti podjetja dober sistem nadzora in upravljanja kakovosti, standardi izdelkov pa morajo biti strogo skladni z nacionalnimi standardi; Poleg tega pogoji dostopa zahtevajo tudi obseg in porabo energije podjetij za proizvodnjo polisilicija, kot sta polisilicij sončne in elektronske kakovosti. Obseg projekta je večji od 3000 ton/leto oziroma 1000 ton/leto, minimalni kapitalski delež pri naložbah v novogradnjo ter rekonstrukcijo in širitev pa ne sme biti nižji od 30 %, zato je polisilicij kapitalsko intenzivna panoga. Po statistiki CPIA so se naložbeni stroški 10.000-tonske opreme za proizvodno linijo polisilicija, ki je bila leta 2021 dana v obratovanje, nekoliko povečali na 103 milijone juanov/kt. Razlog je zvišanje cen kovinskih materialov v razsutem stanju. Pričakuje se, da se bodo naložbeni stroški v prihodnosti povečevali z napredkom tehnologije proizvodne opreme in zmanjševanjem velikosti monomera. V skladu s predpisi mora biti poraba energije polisilicija za redukcijo sončne in elektronske kakovosti manjša od 60 kWh/kg oziroma 100 kWh/kg, zahteve glede kazalnikov porabe energije pa so relativno stroge. Proizvodnja polisilicija običajno spada v kemično industrijo. Proizvodni proces je relativno zapleten, prag za tehnične poti, izbiro opreme, zagon in delovanje pa je visok. Proizvodni proces vključuje številne kompleksne kemijske reakcije, število krmilnih vozlišč pa je več kot 1000. Za nove udeležence je težko hitro obvladati zrelo obrt. Zato v industriji proizvodnje polisilicija obstajajo visoke kapitalske in tehnične ovire, kar spodbuja tudi proizvajalce polisilicija k strogi tehnični optimizaciji procesnega toka, pakiranja in transporta.
2. Klasifikacija polisilicija: čistost določa uporabo, sončna kakovost pa zaseda glavno mesto
Polikristalni silicij, oblika elementarnega silicija, je sestavljen iz kristalnih zrn z različnimi kristalnimi orientacijami in se v glavnem prečišča z industrijsko predelavo silicija. Polisilicij ima siv kovinski sijaj, tališče pa je približno 1410 ℃. Pri sobni temperaturi je neaktiven, v staljenem stanju pa bolj aktiven. Polisilicij ima polprevodniške lastnosti in je izjemno pomemben in odličen polprevodniški material, vendar lahko majhna količina nečistoč močno vpliva na njegovo prevodnost. Obstaja veliko metod razvrščanja polisilicija. Poleg zgoraj omenjene razvrstitve v skladu s kitajskimi nacionalnimi standardi so tukaj predstavljene še tri pomembne metode razvrščanja. Glede na različne zahteve glede čistosti in uporabo lahko polisilicij razdelimo na polisilicij sončne kakovosti in polisilicij elektronske kakovosti. Polisilicij sončne kakovosti se uporablja predvsem pri proizvodnji fotovoltaičnih celic, medtem ko se polisilicij elektronske kakovosti pogosto uporablja v industriji integriranih vezij kot surovina za čipe in drugo proizvodnjo. Čistost polisilicija sončne kakovosti je 6~8N, kar pomeni, da mora biti skupna vsebnost nečistoč nižja od 10⁻⁶, čistost polisilicija pa mora doseči 99,9999 % ali več. Zahteve glede čistosti polisilicija elektronske kakovosti so strožje, z najmanjšo vrednostjo 9N in največjo trenutno vrednostjo 12N. Proizvodnja polisilicija elektronske kakovosti je relativno zahtevna. Malo kitajskih podjetij je obvladalo tehnologijo proizvodnje polisilicija elektronske kakovosti in so še vedno relativno odvisna od uvoza. Trenutno je proizvodnja polisilicija sončne kakovosti veliko večja od proizvodnje polisilicija elektronske kakovosti, prva pa je približno 13,8-krat večja od slednjega.
Glede na razliko v dopirajočih nečistočah in tipu prevodnosti silicijevega materiala ga lahko razdelimo na tip P in tip N. Ko je silicij dopiran z akceptorskimi nečistočami, kot so bor, aluminij, galij itd., prevladuje luknjasta prevodnost in je tipa P. Ko je silicij dopiran z donorskimi nečistočami, kot so fosfor, arzen, antimon itd., prevladuje elektronska prevodnost in je tipa N. Baterije tipa P vključujejo predvsem baterije BSF in baterije PERC. Leta 2021 bodo baterije PERC predstavljale več kot 91 % svetovnega trga, baterije BSF pa bodo izginile. V obdobju, ko PERC nadomešča BSF, se je učinkovitost pretvorbe celic tipa P povečala z manj kot 20 % na več kot 23 %, kar se približuje teoretični zgornji meji 24,5 %, medtem ko je teoretična zgornja meja celic tipa N 28,7 %, celice tipa N pa imajo visoko učinkovitost pretvorbe. Zaradi prednosti visokega bifacialnega razmerja in nizkega temperaturnega koeficienta so podjetja začela uvajati množične proizvodne linije za baterije tipa N. Po napovedih CPIA se bo delež baterij tipa N do leta 2022 znatno povečal s 3 % na 13,4 %. Pričakuje se, da se bo v naslednjih petih letih začela iteracija baterij tipa N v baterije tipa P. Glede na različno kakovost površine jih lahko razdelimo na goste materiale, cvetačne materiale in koralne materiale. Površina gostega materiala ima najnižjo stopnjo konkavnosti, manjšo od 5 mm, brez barvnih nepravilnosti, brez oksidacijske vmesne plasti in najvišjo ceno; Površina cvetačnega materiala ima zmerno stopnjo konkavnosti, 5-20 mm, prerez je zmeren, cena pa je srednja; medtem ko ima površina koralnega materiala večjo konkavnost, globino večjo od 20 mm, prerez je ohlapen, cena pa najnižja. Gost material se uporablja predvsem za vlečenje monokristalnega silicija, medtem ko se cvetačni in koralni material uporabljata predvsem za izdelavo polikristalnih silicijevih rezin. V dnevni proizvodnji podjetij se lahko gost material dopira z najmanj 30 % cvetačnega materiala za proizvodnjo monokristalnega silicija. Stroški surovin se lahko prihranijo, vendar uporaba cvetačnega materiala do neke mere zmanjša učinkovitost vlečenja kristalov. Podjetja morajo po tehtanju obeh izbrati ustrezno razmerje dopiranja. V zadnjem času se je razlika v ceni med gostim materialom in cvetačnim materialom v osnovi ustalila pri 3 RMB/kg. Če se razlika v ceni še poveča, lahko podjetja razmislijo o dodajanju večje količine cvetačnega materiala pri vlečenju monokristalnega silicija.
3. Postopek: Siemensova metoda prevzema prevlado, poraba energije pa postaja ključ do tehnoloških sprememb.
Proizvodni proces polisilicija je v grobem razdeljen na dva koraka. V prvem koraku industrijski silicijev prah reagira z brezvodnim vodikovim kloridom, da se dobi triklorosilan in vodik. Po večkratni destilaciji in čiščenju nastanejo plinasti triklorosilan, diklorodihidrosilicij in silan; drugi korak je redukcija zgoraj omenjenega visoko čistega plina v kristalni silicij, pri čemer se korak redukcije pri modificirani Siemensovi metodi in metodi s fluidiziranim slojem silana razlikuje. Izboljšana Siemensova metoda ima zrelo proizvodno tehnologijo in visoko kakovost izdelkov ter je trenutno najpogosteje uporabljena proizvodna tehnologija. Tradicionalna Siemensova proizvodna metoda je uporaba klora in vodika za sintezo brezvodnega vodikovega klorida, vodikovega klorida in industrijskega silicija v prahu za sintezo triklorosilana pri določeni temperaturi, nato pa se triklorosilan loči, rektificira in prečisti. Silicij se v peči za redukcijo vodika termično redukcijsko raztopi v vodikovi redukcijski peči, da se dobi elementarni silicij, nanesen na silicijevo jedro. Na tej osnovi je izboljšani Siemensov postopek opremljen tudi s podpornim postopkom za recikliranje velike količine stranskih produktov, kot so vodik, vodikov klorid in silicijev tetraklorid, ki nastanejo v proizvodnem procesu, vključno z rekuperacijo redukcijskega plina in tehnologijo ponovne uporabe silicijevega tetraklorida. Vodik, vodikov klorid, triklorosilan in silicijev tetraklorid v izpušnih plinih se ločijo s suhim pridobivanjem. Vodik in vodikov klorid se lahko ponovno uporabita za sintezo in čiščenje s triklorosilanom, triklorosilan pa se neposredno reciklira v termično redukcijo. Čiščenje se izvede v peči, silicijev tetraklorid pa se hidrogenira, da se proizvede triklorosilan, ki se lahko uporabi za čiščenje. Ta korak se imenuje tudi hladno hidrogeniranje. Z realizacijo proizvodnje v zaprtem krogu lahko podjetja znatno zmanjšajo porabo surovin in električne energije ter s tem učinkovito prihranijo proizvodne stroške.
Stroški proizvodnje polisilicija z izboljšano Siemensovo metodo na Kitajskem vključujejo surovine, porabo energije, amortizacijo, stroške predelave itd. Tehnološki napredek v industriji je znatno znižal stroške. Surovine se nanašajo predvsem na industrijski silicij in triklorosilan, poraba energije vključuje elektriko in paro, stroški predelave pa se nanašajo na stroške pregledov in popravil proizvodne opreme. Po statističnih podatkih Baichuan Yingfu o stroških proizvodnje polisilicija v začetku junija 2022 so surovine najvišji strošek, ki predstavlja 41 % celotnih stroškov, pri čemer je industrijski silicij glavni vir silicija. Poraba silicija na enoto, ki se običajno uporablja v industriji, predstavlja količino silicija, porabljenega na enoto visoko čistih silicijevih izdelkov. Metoda izračuna je pretvorba vseh materialov, ki vsebujejo silicij, kot sta zunanji industrijski silicijev prah in triklorosilan, v čisti silicij, nato pa se od razmerja vsebnosti silicija odšteje zunanji klorosilan v skladu s količino pretvorjenega čistega silicija. Po podatkih CPIA se bo poraba silicija do leta 2021 zmanjšala za 0,01 kg/kg Si na 1,09 kg/kg Si. Pričakuje se, da se bo z izboljšanjem hladne hidrogenacije in recikliranja stranskih produktov do leta 2030 zmanjšala na 1,07 kg/kg Si. Po nepopolnih statističnih podatkih je poraba silicija petih največjih kitajskih podjetij v industriji polisilicija nižja od povprečja v industriji. Znano je, da bosta dve od njih do leta 2021 porabili 1,08 kg/kg Si oziroma 1,05 kg/kg Si. Drugi največji delež je poraba energije, ki predstavlja skupno 32 %, od tega elektrika predstavlja 30 % celotnih stroškov, kar kaže, da sta cena in učinkovitost električne energije še vedno pomembna dejavnika za proizvodnjo polisilicija. Glavna kazalnika za merjenje energetske učinkovitosti sta celovita poraba energije in zmanjšanje porabe energije. Zmanjšanje porabe energije se nanaša na postopek redukcije triklorosilana in vodika za proizvodnjo visoko čistega silicijevega materiala. Poraba energije vključuje predgrevanje in nanašanje silicijevega jedra, ohranjanje toplote, končno prezračevanje in drugo porabo procesne energije. Leta 2021 se bo s tehnološkim napredkom in celovito izrabo energije povprečna celovita poraba energije pri proizvodnji polisilicija medletno zmanjšala za 5,3 % na 63 kWh/kg-Si, povprečna poraba energije za zmanjšanje pa se bo medletno zmanjšala za 6,1 % na 46 kWh/kg-Si, kar naj bi se v prihodnosti še zmanjšalo. Poleg tega je amortizacija prav tako pomemben strošek, ki predstavlja 17 %. Omeniti velja, da so po podatkih Baichuan Yingfu skupni proizvodni stroški polisilicija v začetku junija 2022 znašali približno 55.816 juanov/tono, povprečna cena polisilicija na trgu je bila približno 260.000 juanov/tono, bruto dobiček pa je znašal kar 70 % ali več, kar je pritegnilo veliko število podjetij, ki vlagajo v izgradnjo proizvodnih zmogljivosti polisilicija.
Proizvajalci polisilicija lahko zmanjšajo stroške na dva načina: zmanjšanje stroškov surovin in zmanjšanje porabe energije. Kar zadeva surovine, lahko proizvajalci zmanjšajo stroške surovin s podpisom dolgoročnih sporazumov o sodelovanju z industrijskimi proizvajalci silicija ali z izgradnjo integriranih proizvodnih zmogljivosti navzgor in navzdol. Na primer, obrati za proizvodnjo polisilicija se v osnovi zanašajo na lastno industrijsko oskrbo s silicijem. Kar zadeva porabo električne energije, lahko proizvajalci zmanjšajo stroške električne energije z nizkimi cenami električne energije in celovitim izboljšanjem porabe energije. Približno 70 % celovite porabe električne energije predstavlja zmanjšanje porabe električne energije, zmanjšanje pa je tudi ključna povezava pri proizvodnji kristalnega silicija visoke čistosti. Zato je večina proizvodnih zmogljivosti polisilicija na Kitajskem skoncentrirana v regijah z nizkimi cenami električne energije, kot so Xinjiang, Notranja Mongolija, Sečuan in Junan. Vendar pa je z napredkom politike dveh emisij ogljika težko pridobiti veliko količino poceni energetskih virov. Zato je zmanjšanje porabe energije za zmanjšanje stroškov danes bolj izvedljiv način za zmanjšanje stroškov. Trenutno je učinkovit način za zmanjšanje porabe energije za redukcijo povečanje števila silicijevih jeder v redukcijski peči, s čimer se poveča proizvodnja ene same enote. Trenutno so na Kitajskem glavne vrste redukcijskih peči s 36 pari palic, 40 pari palic in 48 pari palic. Tip peči je bil nadgrajen na 60 parov palic in 72 parov palic, hkrati pa postavlja tudi višje zahteve glede ravni proizvodne tehnologije podjetij.
V primerjavi z izboljšano Siemensovo metodo ima metoda s silan fluidiziranim slojem tri prednosti: prva je nizka poraba energije, druga je visoka izhodna moč vlečenja kristalov, tretja pa je, da jo je ugodneje kombinirati z naprednejšo kontinuirno Czochralskijevo tehnologijo CCZ. Po podatkih podružnice za silicijev industrijo je skupna poraba energije metode s silan fluidiziranim slojem 33,33 % izboljšane Siemensove metode, zmanjšanje porabe energije pa je 10 % pri izboljšani Siemensovi metodi. Metoda s silan fluidiziranim slojem ima znatne prednosti pri porabi energije. Kar zadeva vlečenje kristalov, lahko fizikalne lastnosti granuliranega silicija olajšajo polnjenje kremenčevega lončka v vlečni palici monokristalnega silicija. Polikristalni silicij in granulirani silicij lahko povečata zmogljivost polnjenja lončka z eno samo pečico za 29 %, hkrati pa skrajšata čas polnjenja za 41 %, kar znatno izboljša učinkovitost vlečenja monokristalnega silicija. Poleg tega ima granulirani silicij majhen premer in dobro fluidnost, kar je bolj primerno za kontinuirno Czochralskijevo metodo CCZ. Trenutno je glavna tehnologija vlečenja monokristalov v srednjem in spodnjem toku zemlje metoda ponovnega litja monokristalov RCZ, pri kateri se kristal po vleki monokristalne silicijeve palice ponovno dovaja in vleče. Vlečenje se izvaja hkrati, kar prihrani čas ohlajanja monokristalne silicijeve palice in poveča učinkovitost proizvodnje. Hiter razvoj neprekinjene Czochralskijeve metode CCZ bo prav tako povečal povpraševanje po granuliranem siliciju. Čeprav ima granulirani silicij nekaj pomanjkljivosti, kot so več silicijevega prahu, ki nastane zaradi trenja, velika površina in enostavna adsorpcija onesnaževal ter vezava vodika v vodik med taljenjem, kar lahko povzroči preskakovanje, pa se po najnovejših napovedih ustreznih podjetij za granulirani silicij te težave odpravljajo in dosežen je bil določen napredek.
Postopek silana s fluidiziranim slojem je v Evropi in Združenih državah Amerike zrel, po uvedbi kitajskih podjetij pa je še v povojih. Že v osemdesetih letih prejšnjega stoletja sta tuja proizvajalca granuliranega silicija, ki sta jo zastopala REC in MEMC, začela raziskovati proizvodnjo granuliranega silicija in dosegla obsežno proizvodnjo. Skupna proizvodna zmogljivost podjetja REC je leta 2010 dosegla 10.500 ton granuliranega silicija na leto, kar je v primerjavi s Siemensovimi kolegi v istem obdobju predstavljalo stroškovno prednost vsaj 2–3 USD/kg. Zaradi potreb po vlečenju monokristalov je proizvodnja granuliranega silicija v podjetju stagnirala in sčasoma ustavila proizvodnjo, zato se je podjetje obrnilo na skupno podjetje s Kitajsko za ustanovitev proizvodnega podjetja za proizvodnjo granuliranega silicija.
4. Surovine: Industrijski silicij je glavna surovina, dobava pa lahko zadosti potrebam po širitvi polisilicija.
Industrijski silicij je glavna surovina za proizvodnjo polisilicija. Pričakuje se, da bo kitajska industrijska proizvodnja silicija od leta 2022 do 2025 stalno rasla. Od leta 2010 do 2021 je kitajska industrijska proizvodnja silicija v fazi rasti, s povprečno letno stopnjo rasti proizvodne zmogljivosti in proizvodnje, ki je dosegla 7,4 % oziroma 8,6 %. Po podatkih SMM se je na novo povečanaindustrijske proizvodne zmogljivosti silicijaNa Kitajskem bo v letih 2022 in 2023 znašala 890.000 ton oziroma 1,065 milijona ton. Ob predpostavki, da bodo podjetja za industrijski silicij v prihodnosti še vedno ohranjala stopnjo izkoriščenosti zmogljivosti in stopnjo poslovanja približno 60 %, se je kitajska na novo povečalaProizvodna zmogljivost v letih 2022 in 2023 bo prinesla povečanje proizvodnje za 320.000 ton oziroma 383.000 ton. Po ocenah GFCI boKitajska industrijska proizvodna zmogljivost silicija je bila v letih 22/23/24/25 približno 5,90/697/6,71/6,5 milijona ton, kar ustreza 3,55/391/4,18/4,38 milijona ton.
Stopnja rasti preostalih dveh nižje v verigi industrijskega silicija je relativno počasna, kitajska industrijska proizvodnja silicija pa lahko v osnovi zadosti proizvodnji polisilicija. Leta 2021 bo kitajska proizvodna zmogljivost industrijskega silicija znašala 5,385 milijona ton, kar ustreza proizvodnji 3,213 milijona ton, od tega bo poraba polisilicija, organskega silicija in aluminijevih zlitin znašala 623.000 ton, 898.000 ton oziroma 649.000 ton. Poleg tega bo skoraj 780.000 ton proizvodnje namenjenih izvozu. Leta 2021 bo poraba polisilicija, organskega silicija in aluminijevih zlitin predstavljala 19 %, 28 % oziroma 20 % industrijskega silicija. Od leta 2022 do 2025 naj bi stopnja rasti proizvodnje organskega silicija ostala na približno 10 %, stopnja rasti proizvodnje aluminijevih zlitin pa bo nižja od 5 %. Zato menimo, da je količina industrijskega silicija, ki se lahko uporabi za polisilicij v letih 2022–2025, relativno zadostna in lahko v celoti zadovolji potrebe proizvodnje polisilicija.
5. Dobava polisilicija:Kitajskazavzema prevladujoč položaj, proizvodnja pa se postopoma zbira v vodilnih podjetjih
V zadnjih letih se je svetovna proizvodnja polisilicija iz leta v leto povečevala in postopoma naraščala na Kitajskem. Od leta 2017 do 2021 se je svetovna letna proizvodnja polisilicija povečala s 432.000 ton na 631.000 ton, najhitrejša rast pa je bila leta 2021, ko je stopnja rasti znašala 21,11 %. V tem obdobju se je svetovna proizvodnja polisilicija postopoma koncentrirala na Kitajskem, delež kitajske proizvodnje polisilicija pa se je povečal s 56,02 % leta 2017 na 80,03 % leta 2021. Če primerjamo deset največjih podjetij po svetovni proizvodni zmogljivosti polisilicija v letih 2010 in 2021, lahko ugotovimo, da se je število kitajskih podjetij povečalo s 4 na 8, delež proizvodne zmogljivosti nekaterih ameriških in korejskih podjetij pa se je znatno zmanjšal, tako da so izpadla iz prve deseterice, kot so HEMOLOCK, OCI, REC in MEMC; Koncentracija industrije se je znatno povečala, skupna proizvodna zmogljivost desetih največjih podjetij v panogi pa se je povečala s 57,7 % na 90,3 %. Leta 2021 je pet kitajskih podjetij predstavljalo več kot 10 % proizvodne zmogljivosti, kar skupaj predstavlja 65,7 %. Obstajajo trije glavni razlogi za postopen prenos industrije polisilicija na Kitajsko. Prvič, kitajski proizvajalci polisilicija imajo znatne prednosti glede surovin, električne energije in stroškov dela. Plače delavcev so nižje kot v tujini, zato so skupni proizvodni stroški na Kitajskem precej nižji kot v tujini in se bodo s tehnološkim napredkom še naprej zmanjševali; drugič, kakovost kitajskih polisilicijevih izdelkov se nenehno izboljšuje, večina jih je na ravni prvega razreda sončne energije, posamezna napredna podjetja pa izpolnjujejo zahteve glede čistosti. Doseženi so bili preboji v proizvodni tehnologiji višjega elektronskega polisilicija, kar postopoma uvaja nadomeščanje uvoženega domačega elektronskega polisilicija, vodilna kitajska podjetja pa aktivno spodbujajo gradnjo projektov elektronskega polisilicija. Proizvodnja silicijevih rezin na Kitajskem predstavlja več kot 95 % celotne svetovne proizvodnje, kar je postopoma povečalo stopnjo samozadostnosti polisilicija za Kitajsko, kar je do neke mere stisnilo trg čezmorskih podjetij s polisilicijem.
Od leta 2017 do 2021 se bo letna proizvodnja polisilicija na Kitajskem stalno povečevala, predvsem na območjih, bogatih z energetskimi viri, kot so Xinjiang, Notranja Mongolija in Sečuan. Leta 2021 se bo proizvodnja polisilicija na Kitajskem povečala s 392.000 ton na 505.000 ton, kar je 28,83-odstotno povečanje. Kar zadeva proizvodne zmogljivosti, so se kitajske proizvodne zmogljivosti polisilicija na splošno povečevale, vendar so se leta 2020 zaradi zaprtja nekaterih proizvajalcev zmanjšale. Poleg tega se stopnja izkoriščenosti zmogljivosti kitajskih podjetij za polisilicij od leta 2018 nenehno povečuje in bo leta 2021 dosegla 97,12 %. Kar zadeva province, bo kitajska proizvodnja polisilicija v letu 2021 osredotočena predvsem na območja z nizkimi cenami električne energije, kot so Xinjiang, Notranja Mongolija in Sečuan. Proizvodnja Xinjianga znaša 270.400 ton, kar je več kot polovica celotne proizvodnje na Kitajskem.
Kitajsko industrijo polisilicija zaznamuje visoka stopnja koncentracije z vrednostjo CR6 77 %, v prihodnosti pa se bo trend še naprej povečeval. Proizvodnja polisilicija je panoga z visokim kapitalom in visokimi tehničnimi ovirami. Cikel gradnje in proizvodnje projektov običajno traja dve leti ali več. Novim proizvajalcem je težko vstopiti v panogo. Sodeč po znani načrtovani širitvi in novih projektih v naslednjih treh letih bodo oligopolni proizvajalci v panogi še naprej širili svoje proizvodne zmogljivosti zaradi lastne tehnologije in prednosti obsega, njihov monopolni položaj pa se bo še naprej krepil.
Ocenjuje se, da bo kitajska dobava polisilicija od leta 2022 do 2025 povzročila veliko rast, proizvodnja polisilicija pa bo leta 2025 dosegla 1,194 milijona ton, kar bo spodbudilo širitev svetovne proizvodnje polisilicija. Leta 2021 so zaradi strmega dviga cen polisilicija na Kitajskem veliki proizvajalci investirali v gradnjo novih proizvodnih linij in hkrati privabili nove proizvajalce, da se pridružijo industriji. Ker bodo projekti s polisilicijem od gradnje do proizvodnje trajali vsaj eno leto in pol do dve leti, bo nova gradnja leta 2021 končana. Proizvodne zmogljivosti bodo običajno zagnane v drugi polovici leta 2022 in 2023. To je zelo skladno z načrti novih projektov, ki so jih trenutno napovedali veliki proizvajalci. Nove proizvodne zmogljivosti v letih 2022–2025 so večinoma skoncentrirane v letih 2022 in 2023. Po tem se bodo s postopno stabilizacijo ponudbe in povpraševanja po polisiliciju ter cen postopoma stabilizirale tudi skupne proizvodne zmogljivosti v industriji. Stopnja rasti proizvodnih zmogljivosti se bo postopoma zmanjševala. Poleg tega je stopnja izkoriščenosti zmogljivosti podjetij, ki se ukvarjajo s polisilicijem, v zadnjih dveh letih ostala visoka, vendar bo trajalo nekaj časa, da se proizvodne zmogljivosti novih projektov povečajo, in da bodo novi udeleženci obvladali ustrezno tehnologijo priprave. Zato bo stopnja izkoriščenosti zmogljivosti novih projektov s polisilicijem v naslednjih nekaj letih nizka. Na podlagi tega je mogoče napovedati proizvodnjo polisilicija v letih 2022–2025, ki naj bi leta 2025 znašala približno 1,194 milijona ton.
Koncentracija proizvodnih zmogljivosti v tujini je relativno visoka, stopnja in hitrost povečanja proizvodnje v naslednjih treh letih pa ne bosta tako visoki kot na Kitajskem. Proizvodne zmogljivosti polisilicija v tujini so večinoma skoncentrirane v štirih vodilnih podjetjih, preostala pa so večinoma manjše proizvodne zmogljivosti. Kar zadeva proizvodne zmogljivosti, Wacker Chem zaseda polovico proizvodnih zmogljivosti polisilicija v tujini. Njegove tovarne v Nemčiji in Združenih državah Amerike imajo proizvodne zmogljivosti 60.000 ton oziroma 20.000 ton. Močna širitev svetovnih proizvodnih zmogljivosti polisilicija v letu 2022 in pozneje bi lahko povzročila ... Zaskrbljeno zaradi prevelike ponudbe je podjetje še vedno v stanju čakanja in ni načrtovalo dodajanja novih proizvodnih zmogljivosti. Južnokorejski polisilicijski velikan OCI postopoma seli svojo proizvodno linijo polisilicija sončne kakovosti v Malezijo, hkrati pa ohranja prvotno proizvodno linijo polisilicija elektronske kakovosti na Kitajskem, ki naj bi leta 2022 dosegla 5000 ton. Proizvodna zmogljivost OCI v Maleziji bo v letih 2020 in 2021 dosegla 27.000 ton oziroma 30.000 ton, s čimer bo dosegla nizke stroške porabe energije in se izognila visokim kitajskim tarifam na polisilicij v Združenih državah Amerike in Južni Koreji. Podjetje načrtuje proizvodnjo 95.000 ton, vendar datum začetka proizvodnje ni jasen. Pričakuje se, da se bo v naslednjih štirih letih povečala na 5000 ton na leto. Norveško podjetje REC ima dve proizvodni bazi v zveznih državah Washington in Montani v ZDA z letno proizvodno zmogljivostjo 18.000 ton polisilicija sončne kakovosti in 2000 ton polisilicija elektronske kakovosti. REC, ki je bil v hudi finančni stiski, se je odločil začasno ustaviti proizvodnjo, nato pa se je podjetje, spodbujeno z naraščajočimi cenami polisilicija leta 2021, odločilo, da bo do konca leta 2023 ponovno zagnalo proizvodnjo 18.000 ton projektov v zvezni državi Washington in 2.000 ton v Montani, povečanje proizvodnih zmogljivosti pa bo lahko zaključilo leta 2024. Hemlock je največji proizvajalec polisilicija v Združenih državah Amerike, specializiran za visoko čist polisilicij elektronske kakovosti. Visokotehnološke ovire v proizvodnji otežujejo zamenjavo izdelkov podjetja na trgu. Glede na to, da podjetje v nekaj letih ne načrtuje gradnje novih projektov, se pričakuje, da bo proizvodna zmogljivost podjetja v letih 2022–2025 znašala 18.000 ton. Poleg tega bo leta 2021 nova proizvodna zmogljivost podjetij, ki niso zgoraj navedena štiri, znašala 5.000 ton. Zaradi nerazumevanja proizvodnih načrtov vseh podjetij se tukaj predpostavlja, da bo nova proizvodna zmogljivost od leta 2022 do 2025 znašala 5.000 ton na leto.
Glede na proizvodne zmogljivosti v tujini se ocenjuje, da bo proizvodnja polisilicija v tujini leta 2025 znašala približno 176.000 ton, ob predpostavki, da stopnja izkoriščenosti proizvodnih zmogljivosti polisilicija v tujini ostane nespremenjena. Po strmem porastu cen polisilicija v letu 2021 so kitajska podjetja povečala in razširila proizvodnjo. Nasprotno pa so tuja podjetja pri svojih načrtih za nove projekte bolj previdna. To je zato, ker je prevlada industrije polisilicija že pod nadzorom Kitajske in slepo povečanje proizvodnje lahko povzroči izgube. Z vidika stroškov je poraba energije največji del stroškov polisilicija, zato je cena električne energije zelo pomembna, Xinjiang, Notranja Mongolija, Sečuan in druge regije pa imajo očitne prednosti. Z vidika povpraševanja, kot neposredna veriga za polisilicijem, kitajska proizvodnja silicijevih rezin predstavlja več kot 99 % svetovne proizvodnje. Industrija polisilicija na nižji ravni je večinoma skoncentrirana na Kitajskem. Cena proizvedenega polisilicija je nizka, stroški prevoza so nizki, povpraševanje pa je v celoti zagotovljeno. Drugič, Kitajska je uvedla relativno visoke protidampinške tarife na uvoz polisilicija sončne kakovosti iz Združenih držav Amerike in Južne Koreje, kar je močno zmanjšalo porabo polisilicija iz Združenih držav Amerike in Južne Koreje. Pri gradnji novih projektov bodite previdni; poleg tega so se kitajska čezmorska podjetja za polisilicij v zadnjih letih zaradi vpliva tarif razvijala počasi, nekatere proizvodne linije pa so bile zmanjšane ali celo zaprte, njihov delež v svetovni proizvodnji pa se iz leta v leto zmanjšuje, zato ne bodo primerljive z rastjo cen polisilicija v letu 2021, saj imajo kitajska podjetja visoke dobičke in finančne razmere niso zadostne za podporo hitre in obsežne širitve proizvodnih zmogljivosti.
Na podlagi napovedi proizvodnje polisilicija na Kitajskem in v tujini od leta 2022 do 2025 lahko povzamemo predvideno vrednost svetovne proizvodnje polisilicija. Ocenjuje se, da bo svetovna proizvodnja polisilicija leta 2025 dosegla 1,371 milijona ton. Glede na predvideno vrednost proizvodnje polisilicija je mogoče približno izračunati delež Kitajske v svetovnem obsegu. Pričakuje se, da se bo delež Kitajske od leta 2022 do 2025 postopoma povečeval in bo leta 2025 presegel 87 %.
6, Povzetek in napovedi
Polisilicij se nahaja nižje v toku industrijskega silicija in višje v celotni verigi fotovoltaične in polprevodniške industrije, njegov status pa je zelo pomemben. Veriga fotovoltaične industrije je običajno polisilicij-silicijeva rezina-celica-modul-fotovoltaična nameščena zmogljivost, veriga polprevodniške industrije pa je običajno polisilicij-monokristalna silicijeva rezina-silicijeva rezina-čip. Različne uporabe imajo različne zahteve glede čistosti polisilicija. Fotovoltaična industrija uporablja predvsem polisilicij sončne kakovosti, polprevodniška industrija pa polisilicij elektronske kakovosti. Prvi ima območje čistosti 6N-8N, drugi pa zahteva čistost 9N ali več.
Že leta je bil po vsem svetu izboljšana Siemensova metoda glavni proizvodni proces polisilicija. V zadnjih letih so nekatera podjetja aktivno raziskovala cenejšo metodo silana s fluidiziranim slojem, kar bi lahko vplivalo na proizvodni vzorec. Paličasti polisilicij, proizveden s spremenjeno Siemensovo metodo, ima značilnosti visoke porabe energije, visokih stroškov in visoke čistosti, medtem ko ima granularni silicij, proizveden s metodo silana s fluidiziranim slojem, značilnosti nizke porabe energije, nizkih stroškov in relativno nizke čistosti. Nekatera kitajska podjetja so uresničila množično proizvodnjo granuliranega silicija in tehnologijo uporabe granuliranega silicija za vlečenje polisilicija, vendar ta ni bila široko promovirana. Ali bo granulirani silicij v prihodnosti lahko nadomestil prvo, je odvisno od tega, ali lahko stroškovna prednost pokrije slabšo kakovost, učinek nadaljnje uporabe in izboljšanje varnosti silana. V zadnjih letih se je svetovna proizvodnja polisilicija iz leta v leto povečevala in se postopoma združevala na Kitajskem. Od leta 2017 do 2021 se bo svetovna letna proizvodnja polisilicija povečala s 432.000 ton na 631.000 ton, najhitrejša rast pa bo leta 2021. V tem obdobju se je svetovna proizvodnja polisilicija postopoma vse bolj koncentrirala na Kitajsko, kitajski delež proizvodnje polisilicija pa se je povečal s 56,02 % leta 2017 na 80,03 % leta 2021. Od leta 2022 do 2025 bo dobava polisilicija prinesla veliko rast. Ocenjuje se, da bo proizvodnja polisilicija na Kitajskem leta 2025 znašala 1,194 milijona ton, proizvodnja v tujini pa 176.000 ton. Tako bo svetovna proizvodnja polisilicija leta 2025 znašala približno 1,37 milijona ton.
(Ta članek je namenjen le referenci strank UrbanMines in ne predstavlja nobenega investicijskega nasveta.)