1, Slutefterfrågan på solceller: Efterfrågan på installerad solcellskapacitet är stark och efterfrågan på polykisel är omvänd baserat på prognosen för installerad kapacitet
1.1. Polykiselkonsumtion: Den globalaförbrukningsvolymen ökar stadigt, främst för solceller
De senaste tio åren, den globalapolykiselkonsumtionen har fortsatt att öka, och Kinas andel har fortsatt att expandera, lett av solcellsindustrin. Från 2012 till 2021 visade den globala polykiselkonsumtionen generellt en uppåtgående trend och steg från 237 000 ton till cirka 653 000 ton. 2018 introducerades Kinas nya policy för 531 solceller, vilket klart minskade subventionsnivån för solcellsproduktion. Den nyinstallerade solcellskapaciteten minskade med 18% på årsbasis och efterfrågan på polykisel påverkades. Sedan 2019 har staten infört ett antal policyer för att främja nätpariteten för solceller. Med den snabba utvecklingen av solcellsindustrin har efterfrågan på polykisel också gått in i en period av snabb tillväxt. Under denna period fortsatte andelen av Kinas polykiselkonsumtion av den totala globala konsumtionen att öka, från 61,5 % 2012 till 93,9 % 2021, främst på grund av Kinas snabbt växande solcellsindustri. Ur perspektivet av det globala konsumtionsmönstret för olika typer av polykisel år 2021 kommer kiselmaterial som används för solceller att stå för minst 94 %, varav solcellskvalitet polykisel och granulärt kisel står för 91 % respektive 3 %. polykisel av elektronisk kvalitet som kan användas för chips står för 94 %. Förhållandet är 6 %, vilket visar att den nuvarande efterfrågan på polykisel domineras av solceller. Det förväntas att med uppvärmningen av politiken med dubbla koldioxid kommer efterfrågan på installerad solcellskapacitet att bli starkare, och förbrukningen och andelen solcellskvalitet polykisel kommer att fortsätta att öka.
1.2. Kiselwafer: monokristallin kiselwafer upptar mainstream, och kontinuerlig Czochralski-teknologi utvecklas snabbt
Den direkta nedströmslänken av polykisel är kiselwafers, och Kina dominerar för närvarande den globala kiselwafermarknaden. Från 2012 till 2021 fortsatte den globala och kinesiska produktionskapaciteten och produktionen av kiselwafer att öka, och solcellsindustrin fortsatte att växa. Kiselwafers fungerar som en bro som förbinder kiselmaterial och batterier, och det finns ingen belastning på produktionskapaciteten, så det fortsätter att locka ett stort antal företag att komma in i branschen. Under 2021 hade kinesiska tillverkare av kiselwafer expanderat avsevärtproduktionkapacitet till 213,5 GW produktion, vilket fick den globala produktionen av kiselwafer att öka till 215,4 GW. Enligt den befintliga och nyligen ökade produktionskapaciteten i Kina förväntas den årliga tillväxttakten bibehålla 15-25% under de närmaste åren, och Kinas waferproduktion kommer fortfarande att behålla en absolut dominerande ställning i världen.
Polykristallint kisel kan göras till polykristallint kiselgöt eller monokristallina kiselstavar. Produktionsprocessen av polykristallina kiselgöt inkluderar huvudsakligen gjutningsmetod och direktsmältningsmetod. För närvarande är den andra typen huvudmetoden, och förlustgraden hålls i princip på cirka 5%. Gjutmetoden går främst ut på att först smälta kiselmaterialet i degeln och sedan gjuta det i en annan förvärmd degel för kylning. Genom att styra kylningshastigheten gjuts det polykristallina kiselgötet med den riktade stelningstekniken. Varmsmältningsprocessen för direktsmältningsmetoden är densamma som den för gjutmetoden, där polykiselet smälts direkt i degeln först, men kylningssteget skiljer sig från gjutmetoden. Även om de två metoderna är mycket lika till sin natur behöver den direktsmältningsmetoden bara en degel, och den producerade polykiselprodukten är av god kvalitet, vilket bidrar till tillväxten av polykristallina kiselgöt med bättre orientering, och tillväxtprocessen är lätt att automatisera, vilket kan göra den interna positionen för kristallen Felreducering. För närvarande använder de ledande företagen inom solenergimaterialindustrin i allmänhet direktsmältningsmetoden för att tillverka polykristallina kiselgöt, och kol- och syrehalten är relativt låg, som kontrolleras under 10ppma och 16ppma. I framtiden kommer produktionen av polykristallina kiselgöt fortfarande att domineras av direktsmältningsmetoden och förlustgraden kommer att ligga kvar på cirka 5 % inom fem år.
Tillverkningen av monokristallina kiselstavar baseras huvudsakligen på Czochralski-metoden, kompletterad med smältmetoden för vertikal suspensionszon, och produkterna som produceras av de två har olika användningsområden. Czochralski-metoden använder grafitresistens för att värma polykristallint kisel i en kvartsdegel med hög renhet i ett termiskt system med raka rör för att smälta den, för sedan in frökristallen i smältans yta för smältning och rotera frökristallen samtidigt som degel. , höjs frökristallen långsamt uppåt, och monokristallint kisel erhålls genom processerna med ympning, förstärkning, axelvändning, tillväxt med samma diameter och efterbehandling. Den vertikala flytande zonsmältningsmetoden hänvisar till att fixera det kolumnära polykristallina materialet med hög renhet i ugnskammaren, förflytta metallspolen långsamt längs den polykristallina längdriktningen och passera genom den kolumnära polykristallina, och passera en högeffekts radiofrekvensström i metallen spole för att göra En del av insidan av den polykristallina pelarspolen smälter, och efter att spolen har flyttats omkristalliseras smältan för att bilda en enda kristall. På grund av de olika produktionsprocesserna finns det skillnader i produktionsutrustning, produktionskostnader och produktkvalitet. För närvarande har produkterna som erhålls med zonsmältningsmetoden hög renhet och kan användas för tillverkning av halvledarenheter, medan Czochralski-metoden kan uppfylla villkoren för att producera enkristallkisel för fotovoltaiska celler och har en lägre kostnad, så det är den vanliga metoden. År 2021 är marknadsandelen för straight pull-metoden cirka 85 %, och den förväntas öka något under de närmaste åren. Marknadsandelarna 2025 och 2030 förutspås bli 87 % respektive 90 %. När det gäller distriktssmältande enkristallkisel är industrikoncentrationen av distriktssmältande enkristallkisel relativt hög i världen. förvärv), TOPSIL (Danmark) . I framtiden kommer produktionen av smält enkristallkisel inte att öka nämnvärt. Anledningen är att Kinas relaterade teknologier är relativt efterblivna jämfört med Japan och Tyskland, särskilt kapaciteten hos högfrekvent uppvärmningsutrustning och kristallisationsprocessförhållanden. Tekniken för smält kisel enkristall i ett område med stor diameter kräver att kinesiska företag fortsätter att utforska själva.
Czochralski-metoden kan delas in i kontinuerlig kristalldragningsteknik (CCZ) och upprepad kristalldragningsteknik (RCZ). För närvarande är den vanliga metoden i branschen RCZ, som befinner sig i övergångsstadiet från RCZ till CCZ. Enkristalldragnings- och matningsstegen hos RZC är oberoende av varandra. Före varje dragning måste enkristallgötet kylas och avlägsnas i portkammaren, medan CCZ kan realisera matning och smältning under dragning. RCZ är relativt mogen, och det finns lite utrymme för tekniska förbättringar i framtiden; medan CCZ har fördelarna med kostnadsreduktion och effektivitetsförbättring, och befinner sig i ett skede av snabb utveckling. När det gäller kostnad, jämfört med RCZ, som tar cirka 8 timmar innan en enda stav dras, kan CCZ avsevärt förbättra produktionseffektiviteten, minska degelkostnaden och energiförbrukningen genom att eliminera detta steg. Den totala enugnseffekten är mer än 20 % högre än den för RCZ. Produktionskostnaden är mer än 10 % lägre än RCZ. När det gäller effektivitet kan CCZ slutföra ritningen av 8-10 enkristallkiselstavar inom degelns livscykel (250 timmar), medan RCZ bara kan slutföra cirka 4, och produktionseffektiviteten kan ökas med 100-150% . När det gäller kvalitet har CCZ mer enhetlig resistivitet, lägre syrehalt och långsammare ackumulering av metallföroreningar, så det är mer lämpligt för framställning av n-typ enkristallkiselskivor, som också befinner sig i en period av snabb utveckling. För närvarande har vissa kinesiska företag meddelat att de har CCZ-teknik, och vägen för granulära kisel-CCZ-n-typ monokristallina kiselwafers har varit i princip tydlig och har till och med börjat använda 100% granulära kiselmaterial. . I framtiden kommer CCZ i princip att ersätta RCZ, men det kommer att kräva en viss process.
Produktionsprocessen av monokristallina kiselwafers är uppdelad i fyra steg: dra, skiva, skiva, rengöra och sortera. Framväxten av diamanttrådsskivningsmetoden har kraftigt minskat skivningsförlusthastigheten. Kristalldragningsprocessen har beskrivits ovan. Skivningsprocessen inkluderar trunkering, kvadrering och fasningsoperationer. Skivning är att använda en skivningsmaskin för att skära pelarkislet till kiselskivor. Rengöring och sortering är de sista stegen i tillverkningen av kiselwafers. Diamanttrådsskivansmetoden har uppenbara fördelar jämfört med den traditionella murbrukstrådsskivansmetoden, vilket främst återspeglas i den korta tidsåtgången och låga förlusten. Hastigheten för diamanttråd är fem gånger högre än traditionell skärning. Till exempel, för skärning av enkelskivor, tar traditionell skärning av murbrukstråd cirka 10 timmar och skärning av diamanttråd bara cirka 2 timmar. Förlusten av diamanttrådsskärning är också relativt liten, och skadeskiktet som orsakas av diamanttrådsskärning är mindre än det för murbrukstrådsskärning, vilket bidrar till att skära tunnare kiselskivor. Under de senaste åren, för att minska skärförluster och produktionskostnader, har företag vänt sig till metoder för att skära diamanttråd, och diametern på samlingsskenor för diamanttråd blir lägre och lägre. År 2021 kommer diametern på diamanttrådsskenan att vara 43-56 μm, och diametern på diamanttrådsskenan som används för monokristallina kiselskivor kommer att minska kraftigt och fortsätta att minska. Det uppskattas att under 2025 och 2030 kommer diametrarna på diamanttrådsskenorna som används för att skära monokristallina kiselskivor att vara 36 μm respektive 33 μm, och diametrarna på diamanttrådsskenorna som används för att skära polykristallina kiselskivor kommer att vara 51 μm och 51 μm, respektive. Detta beror på att det finns många defekter och föroreningar i polykristallina kiselwafers, och tunna trådar är benägna att gå sönder. Därför är diametern på diamanttrådsskenan som används för skärning av polykristallina kiselskivor större än den för monokristallina kiselskivor, och eftersom marknadsandelen för polykristallina kiselskivor gradvis minskar, används den för polykristallint kisel. Minskningen av diamantens diameter trådskenor som skärs av skivor har saktat ner.
För närvarande är kiselskivor huvudsakligen uppdelade i två typer: polykristallina kiselwafers och monokristallina kiselwafers. Monokristallina kiselskivor har fördelarna med lång livslängd och hög fotoelektrisk omvandlingseffektivitet. Polykristallina kiselskivor är sammansatta av kristallkorn med olika kristallplan orientering, medan enkristallina kiselwafers är gjorda av polykristallint kisel som råmaterial och har samma kristallplan orientering. Till utseendet är polykristallina kiselwafers och enkristallina kiselwafers blåsvarta och svartbruna. Eftersom de två är skurna från polykristallina kiselgöt respektive monokristallina kiselstavar, är formerna kvadratiska och kvasi-fyrkantiga. Livslängden för polykristallina kiselwafers och monokristallina kiselwafers är cirka 20 år. Om förpackningsmetoden och användningsmiljön är lämplig kan livslängden uppgå till mer än 25 år. Generellt sett är livslängden för monokristallina kiselskivor något längre än för polykristallina kiselskivor. Dessutom är monokristallina kiselskivor också något bättre i fotoelektrisk omvandlingseffektivitet, och deras dislokationsdensitet och metallföroreningar är mycket mindre än de hos polykristallina kiselskivor. Den kombinerade effekten av olika faktorer gör minoritetsbärarens livslängd för enkristaller dussintals gånger längre än för polykristallina kiselwafers. Därigenom visar fördelen med konverteringseffektivitet. År 2021 kommer den högsta omvandlingseffektiviteten för polykristallina kiselwafers att vara cirka 21 %, och den för monokristallina kiselwafers kommer att nå upp till 24,2 %.
Förutom lång livslängd och hög omvandlingseffektivitet har monokristallina kiselskivor också fördelen av att bli tunna, vilket bidrar till att minska kiselförbrukningen och kostnaderna för kiselskivor, men var uppmärksam på ökningen av fragmenteringshastigheten. Gallringen av kiselskivor hjälper till att minska tillverkningskostnaderna, och den nuvarande skivningsprocessen kan till fullo uppfylla behoven av gallring, men tjockleken på kiselskivor måste också möta behoven för nedströms cell- och komponenttillverkning. I allmänhet har tjockleken på kiselskivor minskat de senaste åren, och tjockleken på polykristallina kiselskivor är betydligt större än för monokristallina kiselskivor. Monokristallina kiselskivor är vidare uppdelade i n-typ kiselwafers och p-typ kiselwafers, medan n-typ kiselwafers huvudsakligen inkluderar TOPCon-batterianvändning och HJT-batterianvändning. År 2021 är den genomsnittliga tjockleken på polykristallina kiselwafers 178μm, och bristen på efterfrågan i framtiden kommer att driva dem att fortsätta att tunnas. Därför förutspås det att tjockleken kommer att minska något från 2022 till 2024, och tjockleken kommer att ligga kvar på cirka 170μm efter 2025; den genomsnittliga tjockleken på monokristallina kiselskivor av p-typ är cirka 170 μm, och den förväntas sjunka till 155 μm och 140 μm 2025 och 2030. Bland de monokristallina kiselskivorna av n-typ är tjockleken på kiselskivorna som används för HJT-cellerna ca. 150 μm, och den genomsnittliga tjockleken på kiselskivor av n-typ som används för TOPCon-celler är 165 μm. 135 μm.
Dessutom förbrukar produktionen av polykristallina kiselwafers mer kisel än monokristallina kiselwafers, men produktionsstegen är relativt enkla, vilket medför kostnadsfördelar för polykristallina kiselwafers. Polykristallint kisel, som ett vanligt råmaterial för polykristallina kiselwafers och monokristallina kiselwafers, har olika förbrukning vid tillverkningen av de två, vilket beror på skillnaderna i renhet och produktionssteg för de två. År 2021 är kiselförbrukningen för polykristallint göt 1,10 kg/kg. Den begränsade satsningen på forskning och utveckling förväntas leda till små förändringar i framtiden. Kiselförbrukningen för dragstången är 1,066 kg/kg, och det finns ett visst utrymme för optimering. Den förväntas bli 1,05 kg/kg och 1,043 kg/kg 2025 respektive 2030. I enkristalldragningsprocessen kan minskningen av kiselförbrukningen hos dragstången uppnås genom att minska förlusten av rengöring och krossning, strikt kontrollera produktionsmiljön, minska andelen primers, förbättra precisionskontrollen och optimera klassificeringen och processteknik för nedbrutna kiselmaterial. Även om kiselförbrukningen för polykristallina kiselskivor är hög, är produktionskostnaden för polykristallina kiselskivor relativt hög eftersom polykristallina kiselgöt produceras genom varmsmältande göt, medan monokristallina kiselgöt vanligtvis produceras av långsam tillväxt i Czochralski enkristallugnar, som drar relativt hög ström. Låg. År 2021 kommer den genomsnittliga produktionskostnaden för monokristallina kiselwafers att vara cirka 0,673 yuan/W, och den för polykristallina kiselwafers kommer att vara 0,66 yuan/W.
När tjockleken på kiselskivan minskar och diametern på samlingsskenan med diamanttråd minskar, kommer uteffekten av kiselstavar/göt med samma diameter per kilogram att öka, och antalet enkristallkiselstavar med samma vikt kommer att vara högre än så. av polykristallina kiselgöt. Kraftmässigt varierar den effekt som används av varje kiselskiva beroende på typ och storlek. År 2021 är produktionen av p-typ 166 mm storlek monokristallina fyrkantiga stänger cirka 64 stycken per kilogram, och produktionen av polykristallina fyrkantiga göt är cirka 59 stycken. Bland p-typ enkristall kiselwafers är produktionen av 158,75 mm storlek monokristallina fyrkantiga stavar cirka 70 stycken per kilogram, produktionen av p-typ 182 mm storlek enkristall fyrkantiga stavar är cirka 53 bitar per kilogram, och produktionen av p -typ 210 mm storlek enkristallstavar per kilogram är cirka 53 stycken. Utgången av den fyrkantiga stapeln är cirka 40 stycken. Från 2022 till 2030 kommer den kontinuerliga gallringen av kiselwafers utan tvekan att leda till en ökning av antalet kiselstavar/tackor av samma volym. Den mindre diametern på samlingsskenan med diamanttråd och medelstor partikelstorlek kommer också att bidra till att minska skärförlusterna och därigenom öka antalet producerade wafers. kvantitet. Det uppskattas att 2025 och 2030 är produktionen av p-typ 166 mm monokristallina fyrkantiga stavar cirka 71 och 78 stycken per kilogram, och produktionen av polykristallina fyrkantiga göt är cirka 62 och 62 stycken, vilket beror på den låga marknaden andel polykristallina kiselwafers Det är svårt att orsaka betydande tekniska framsteg. Det finns skillnader i kraften hos olika typer och storlekar av silikonwafers. Enligt tillkännagivandet är data för den genomsnittliga effekten för 158,75 mm kiselwafers cirka 5,8 W/styck, den genomsnittliga effekten för 166 mm storlek kiselwafers är cirka 6,25 W/styck, och den genomsnittliga effekten för 182 mm kiselwafers är cirka 6,25 W/styck. . Medeleffekten för kiselskivans storlek är cirka 7,49 W/styck, och den genomsnittliga effekten för kiselskivan i storleken 210 mm är cirka 10 W/styck.
Under de senaste åren har kiselskivor gradvis utvecklats i riktning mot stor storlek, och stor storlek bidrar till att öka kraften hos ett enda chip, och därigenom späda ut cellernas icke-kiselkostnad. Men storleksjusteringen av kiselskivor måste också ta hänsyn till uppströms- och nedströmsmatchnings- och standardiseringsproblem, särskilt belastnings- och högströmsproblem. För närvarande finns det två läger på marknaden när det gäller den framtida utvecklingsriktningen för kiselwaferstorlek, nämligen 182 mm storlek och 210 mm storlek. Förslaget om 182 mm är huvudsakligen ur perspektivet av vertikal industriintegration, baserat på övervägande av installation och transport av solceller, kraften och effektiviteten hos moduler och synergin mellan uppströms och nedströms; medan 210 mm främst är utifrån produktionskostnad och systemkostnad. Uteffekten av 210 mm kiselskivor ökade med mer än 15 % i stavdragningsprocessen med en ugn, produktionskostnaden för nedströms batterier minskade med cirka 0,02 yuan/W och den totala kostnaden för kraftverksbyggande minskade med cirka 0,1 yuan/ W. Under de närmaste åren förväntas det att kiselwafers med en storlek under 166 mm gradvis kommer att elimineras; Uppströms och nedströms matchningsproblem med 210 mm kiselskivor kommer gradvis att lösas effektivt och kostnaden kommer att bli en viktigare faktor som påverkar företagens investeringar och produktion. Därför kommer marknadsandelen för 210 mm kiselwafers att öka. Stadig ökning; 182 mm kiselwafer kommer att bli den vanliga storleken på marknaden i kraft av dess fördelar i vertikalt integrerad produktion, men med den banbrytande utvecklingen av 210 mm kiselwafer appliceringsteknik kommer 182 mm att ge vika för det. Dessutom är det svårt för större kiselwafers att användas i stor utsträckning på marknaden under de närmaste åren, eftersom arbetskostnaden och installationsrisken för stora kiselwafers kommer att öka kraftigt, vilket är svårt att kompensera för besparingar i produktionskostnader och systemkostnader. . År 2021 inkluderar kiselwaferstorlekarna på marknaden 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm, etc. Bland dem stod storleken 158,75 mm och 166 mm för 50 % av de totala 1, och storleken 56,7 mm. minskat till 5 %, vilket gradvis kommer att ersättas i framtiden; 166 mm är den största storlekslösningen som kan uppgraderas för den befintliga batteriproduktionslinjen, som kommer att vara den största storleken under de senaste två åren. När det gäller övergångsstorlek förväntas marknadsandelen vara mindre än 2 % år 2030; den kombinerade storleken 182 mm och 210 mm kommer att stå för 45 % 2021, och marknadsandelen kommer att öka snabbt i framtiden. Det förväntas att den totala marknadsandelen år 2030 kommer att överstiga 98%.
Under de senaste åren har marknadsandelen för monokristallint kisel fortsatt att öka och det har intagit den vanliga positionen på marknaden. Från 2012 till 2021 steg andelen monokristallint kisel från mindre än 20 % till 93,3 %, en betydande ökning. Under 2018 är kiselskivorna på marknaden huvudsakligen polykristallina kiselskivor, som står för mer än 50 %. Det främsta skälet är att de tekniska fördelarna med monokristallina kiselskivor inte kan täcka kostnadsnackdelarna. Sedan 2019, eftersom den fotoelektriska omvandlingseffektiviteten för monokristallina kiselwafers avsevärt har överskridit den för polykristallina kiselwafers, och produktionskostnaden för monokristallina kiselwafers har fortsatt att minska med tekniska framsteg, har marknadsandelen för monokristallina kiselwafers fortsatt att öka, huvudströmmen på marknaden. produkt. Det förväntas att andelen monokristallina kiselwafers kommer att nå cirka 96% 2025, och marknadsandelen för monokristallina kiselwafers kommer att nå 97,7% 2030. (Rapportkälla: Future Think Tank)
1.3. Batterier: PERC-batterier dominerar marknaden, och utvecklingen av batterier av n-typ driver upp produktkvaliteten
Mittströmslänken i solcellsindustrins kedja inkluderar fotovoltaiska celler och solcellsmoduler. Bearbetningen av kiselskivor till celler är det viktigaste steget för att realisera fotoelektrisk omvandling. Det tar ungefär sju steg att bearbeta en konventionell cell från en kiselskiva. Lägg först kiselskivan i fluorvätesyra för att skapa en pyramidliknande mockastruktur på dess yta, och därigenom minska reflektionsförmågan hos solljus och öka ljusabsorptionen; den andra är Fosfor sprids på ytan av ena sidan av kiselskivan för att bilda en PN-övergång, och dess kvalitet påverkar direkt cellens effektivitet; den tredje är att avlägsna PN-övergången som bildas på sidan av kiselskivan under diffusionssteget för att förhindra kortslutning av cellen; Ett lager av kiselnitridfilm är belagt på sidan där PN-övergången bildas för att minska ljusreflektion och samtidigt öka effektiviteten; den femte är att skriva ut metallelektroder på fram- och baksidan av kiselskivan för att samla in minoritetsbärare som genereras av solceller; Kretsen som skrivs ut i tryckningssteget sintras och formas, och den är integrerad med kiselskivan, det vill säga cellen; slutligen klassificeras cellerna med olika effektivitet.
Kristallina kiselceller tillverkas vanligtvis med kiselskivor som substrat, och kan delas in i p-typ celler och n-typ celler beroende på typen av kisel wafers. Bland dem har n-typceller högre omvandlingseffektivitet och ersätter gradvis p-typceller under senare år. Kiselskivor av P-typ tillverkas genom att dopa kisel med bor, och kiselskivor av n-typ är gjorda av fosfor. Därför är koncentrationen av borelement i kiselskivan av n-typ lägre, vilket inhiberar bindningen av bor-syrekomplex, vilket förbättrar kiselmaterialets minoritetsbärarlivslängd, och samtidigt finns det ingen fotoinducerad dämpning i batteriet. Dessutom är minoritetsbärarna av n-typ hål, minoritetsbärarna av p-typ är elektroner, och fångstvärsnittet för de flesta föroreningsatomer för hål är mindre än det för elektroner. Därför är minoritetsbärarlivslängden för n-typcellen högre och den fotoelektriska omvandlingshastigheten högre. Enligt laboratoriedata är den övre gränsen för omvandlingseffektiviteten för p-typceller 24,5%, och omvandlingseffektiviteten för n-typceller är upp till 28,7%, så n-typceller representerar utvecklingsriktningen för framtida teknologi. År 2021 har celler av n-typ (främst inklusive heterojunction-celler och TOPCon-celler) relativt höga kostnader, och omfattningen av massproduktion är fortfarande liten. Den nuvarande marknadsandelen är cirka 3 %, vilket i princip är samma som 2020.
År 2021 kommer omvandlingseffektiviteten för celler av n-typ att förbättras avsevärt, och det förväntas att det kommer att finnas mer utrymme för tekniska framsteg under de kommande fem åren. År 2021 kommer den storskaliga produktionen av p-typ monokristallina celler att använda PERC-teknologi, och den genomsnittliga omvandlingseffektiviteten kommer att nå 23,1 %, en ökning med 0,3 procentenheter jämfört med 2020; omvandlingseffektiviteten för polykristallina svarta kiselceller som använder PERC-teknik kommer att nå 21,0 %, jämfört med 2020. Årlig ökning med 0,2 procentenheter; effektivitetsförbättringen av konventionella polykristallina svarta kiselceller är inte stark, omvandlingseffektiviteten 2021 kommer att vara cirka 19,5 %, endast 0,1 procentenhet högre, och det framtida utrymmet för effektivitetsförbättring är begränsat; den genomsnittliga omvandlingseffektiviteten för monokristallina PERC-celler i göt är 22,4 %, vilket är 0,7 procentenheter lägre än för monokristallina PERC-celler; den genomsnittliga omvandlingseffektiviteten för n-typ TOPCon-celler når 24 %, och den genomsnittliga omvandlingseffektiviteten för heterojunction-celler når 24,2 %, som båda har förbättrats avsevärt jämfört med 2020, och den genomsnittliga omvandlingseffektiviteten för IBC-celler når 24,2 %. Med utvecklingen av teknik i framtiden kan batteriteknologier som TBC och HBC också fortsätta att göra framsteg. I framtiden, med minskningen av produktionskostnaderna och förbättringen av utbytet, kommer batterier av n-typ att vara en av de viktigaste utvecklingsriktningarna för batteriteknik.
Ur batteriteknikens perspektiv har den iterativa uppdateringen av batteriteknologin huvudsakligen gått genom BSF, PERC, TOPCon baserat på PERC-förbättring och HJT, en ny teknik som undergräver PERC; TOPCon kan ytterligare kombineras med IBC för att bilda TBC, och HJT kan också kombineras med IBC för att bli HBC. P-typ monokristallina celler använder huvudsakligen PERC-teknologi, p-typ polykristallina celler inkluderar polykristallina svarta kiselceller och göt monokristallina celler, det senare hänvisar till tillsatsen av monokristallina frökristaller på basis av konventionell polykristallin götprocess, riktad stelning Därefter en kvadratiskt kiselgöt bildas och en kiselskiva blandad med enkristall och polykristallin görs genom en serie bearbetningsprocesser. Eftersom den huvudsakligen använder en polykristallin framställningsväg, ingår den i kategorin polykristallina celler av p-typ. Cellerna av n-typ inkluderar huvudsakligen TOPCon monokristallina celler, HJT monokristallina celler och IBC monokristallina celler. År 2021 kommer de nya massproduktionslinjerna fortfarande att domineras av PERC-cellproduktionslinjer, och marknadsandelen för PERC-celler kommer att öka ytterligare till 91,2 %. Eftersom produktefterfrågan för utomhus- och hushållsprojekt har koncentrerats på högeffektiva produkter kommer marknadsandelen för BSF-batterier att sjunka från 8,8 % till 5 % 2021.
1.4. Moduler: Kostnaden för cellerna står för huvuddelen, och modulernas kraft beror på cellerna
Produktionsstegen för solcellsmoduler inkluderar huvudsakligen cellsammankoppling och laminering, och celler står för en stor del av den totala kostnaden för modulen. Eftersom strömmen och spänningen för en enskild cell är mycket liten, måste cellerna kopplas samman genom samlingsskenor. Här kopplas de i serie för att öka spänningen och kopplas sedan parallellt för att erhålla hög ström, och sedan förseglas och värmepressas solcellsglaset, EVA eller POE, batteriark, EVA eller POE, bakark. , och slutligen skyddad av aluminiumram och silikontätningskant. Ur perspektivet av komponentproduktionskostnadssammansättningen står materialkostnaden för 75%, och upptar huvudpositionen, följt av tillverkningskostnad, prestandakostnad och arbetskostnad. Kostnaden för material styrs av kostnaden för celler. Enligt meddelanden från många företag står celler för cirka 2/3 av den totala kostnaden för solcellsmoduler.
Solcellsmoduler delas vanligtvis in efter celltyp, storlek och kvantitet. Det finns skillnader i kraften hos olika moduler, men de är alla i uppgångsstadiet. Ström är en nyckelindikator för solcellsmoduler, som representerar modulens förmåga att omvandla solenergi till elektricitet. Det kan ses från effektstatistiken för olika typer av solcellsmoduler att när storleken och antalet celler i modulen är samma, är effekten hos modulen n-typ enkristall > p-typ enkristall > polykristallin; Ju större storlek och kvantitet, desto större kraft har modulen; för TOPCon enkristallmoduler och heterojunction-moduler med samma specifikation är kraften hos den senare större än den för den förra. Enligt CPIA-prognosen kommer moduleffekten att öka med 5-10W per år de närmaste åren. Dessutom kommer modulförpackningar att medföra en viss effektförlust, främst inklusive optisk förlust och elektrisk förlust. Det förra orsakas av transmittans och optisk oanpassning av förpackningsmaterial som fotovoltaiskt glas och EVA, och det senare avser främst användningen av solceller i serie. Kretsförlusten som orsakas av resistansen hos svetsbandet och själva samlingsskenan, och strömmissanpassningsförlusten orsakad av parallellkopplingen av cellerna, den totala effektförlusten för de två står för cirka 8%.
1.5. Solceller installerad kapacitet: Politiken i olika länder är uppenbarligen driven, och det finns stort utrymme för ny installerad kapacitet i framtiden
Världen har i grunden nått en konsensus om nettonollutsläpp under miljöskyddsmålet, och ekonomin med överlagrade solcellsprojekt har gradvis dykt upp. Länder undersöker aktivt utvecklingen av förnybar energiproduktion. Under de senaste åren har länder runt om i världen åtagit sig att minska koldioxidutsläppen. De flesta av de stora utsläpparna av växthusgaser har formulerat motsvarande mål för förnybar energi, och den installerade kapaciteten för förnybar energi är enorm. Baserat på 1,5℃ temperaturregleringsmålet förutspår IRENA att den globala installerade förnybara energikapaciteten kommer att nå 10,8TW år 2030. Dessutom, enligt WOODMac-data, är nivåkostnaden för el (LCOE) för solenergiproduktion i Kina, Indien, USA och andra länder är redan lägre än den billigaste fossila energin och kommer att minska ytterligare i framtiden. Det aktiva främjandet av politik i olika länder och ekonomin för solenergiproduktion har lett till en stadig ökning av den kumulativa installerade kapaciteten för solceller i världen och Kina de senaste åren. Från 2012 till 2021 kommer den kumulativa installerade kapaciteten för solceller i världen att öka från 104,3 GW till 849,5 GW, och den kumulativa installerade kapaciteten för solceller i Kina kommer att öka från 6,7 GW till 307 GW, en ökning med över 44 gånger. Dessutom står Kinas nyinstallerade solcellskapacitet för mer än 20 % av världens totala installerade kapacitet. År 2021 är Kinas nyinstallerade solcellskapacitet 53 GW, vilket motsvarar cirka 40 % av världens nyinstallerade kapacitet. Detta beror främst på den rikliga och enhetliga fördelningen av lätta energiresurser i Kina, den välutvecklade uppströms och nedströms, och det starka stödet från nationell politik. Under denna period har Kina spelat en enorm roll i solcellsproduktion, och den kumulativa installerade kapaciteten har stått för mindre än 6,5%. hoppade till 36,14%.
Baserat på ovanstående analys har CPIA gett prognosen för nyligen utökade solcellsanläggningar från 2022 till 2030 över hela världen. Det uppskattas att under både optimistiska och konservativa förhållanden kommer den globala nyinstallerade kapaciteten år 2030 att vara 366 respektive 315 GW, och den nyinstallerade kapaciteten i Kina kommer att vara 128, 105 GW. Nedan kommer vi att prognostisera efterfrågan på polykisel baserat på omfattningen av nyinstallerad kapacitet varje år.
1.6. Efterfrågeprognos för polykisel för solcellsapplikationer
Från 2022 till 2030, baserat på CPIA:s prognos för de globala nyligen utökade PV-installationerna under både optimistiska och konservativa scenarier, kan efterfrågan på polykisel för PV-applikationer förutsägas. Celler är ett nyckelsteg för att realisera fotoelektrisk omvandling, och kiselskivor är de grundläggande råvarorna i celler och direkt nedströms polykisel, så det är en viktig del av efterfrågan på polykisel. Det vägda antalet stycken per kilo kiselstavar och göt kan beräknas utifrån antalet stycken per kilogram och marknadsandelen för kiselstavar och göt. Sedan kan den viktade effekten av kiselskivorna erhållas, beroende på kraften och marknadsandelen för kiselskivor av olika storlekar, och sedan kan det erforderliga antalet kiselskivor uppskattas enligt den nyinstallerade fotovoltaiska kapaciteten. Därefter kan vikten av de erforderliga kiselstavarna och göten erhållas enligt det kvantitativa förhållandet mellan antalet kiselskivor och det viktade antalet kiselstavar och kiselgöt per kilogram. I kombination med den viktade kiselförbrukningen av kiselstavar/kiselgöt kan efterfrågan på polykisel för nyinstallerad solcellskapacitet slutligen uppnås. Enligt prognosresultaten kommer den globala efterfrågan på polykisel för nya solcellsanläggningar under de senaste fem åren att fortsätta att öka, nå en topp 2027 och sedan minska något under de kommande tre åren. Det uppskattas att under optimistiska och konservativa förhållanden år 2025 kommer den globala årliga efterfrågan på polykisel för solcellsanläggningar att vara 1 108 900 ton respektive 907 800 ton, och den globala efterfrågan på polykisel för solcellsapplikationer år 2030 kommer att vara 1 000 till konservativa förhållanden under optimistiska förhållanden1. . , 896 900 ton. Enligt Kinasandel av den globala installerade solcellskapaciteten,Kinas efterfrågan på polykisel för solcellsanvändning 2025förväntas bli 369 600 ton respektive 302 600 ton under optimistiska och konservativa förhållanden, och 739 300 ton respektive 605 200 ton utomlands.
2, Efterfrågan på halvledarslut: Omfattningen är mycket mindre än efterfrågan inom solcellsområdet, och framtida tillväxt kan förväntas
Förutom att tillverka fotovoltaiska celler kan polykisel också användas som råmaterial för tillverkning av chips och används inom halvledarområdet, som kan delas in i biltillverkning, industriell elektronik, elektronisk kommunikation, hushållsapparater och andra områden. Processen från polykisel till chip är huvudsakligen uppdelad i tre steg. Först dras polykislet in i monokristallina kiselgöt och skärs sedan till tunna kiselskivor. Kiselwafers tillverkas genom en serie slipning, fasning och polering. , som är den grundläggande råvaran i halvledarfabriken. Slutligen skärs kiselskivan och lasergraveras i olika kretsstrukturer för att göra chipprodukter med vissa egenskaper. Vanliga kiselwafers inkluderar huvudsakligen polerade wafers, epitaxial wafers och SOI wafers. Polerad wafer är ett spånproduktionsmaterial med hög planhet som erhålls genom att polera kiselskivan för att ta bort det skadade skiktet på ytan, som direkt kan användas för att tillverka spån, epitaxialwafers och SOI-kiselskivor. Epitaxiella wafers erhålls genom epitaxiell tillväxt av polerade wafers, medan SOI-kiselwafers tillverkas genom bindning eller jonimplantation på polerade wafer-substrat, och beredningsprocessen är relativt svår.
Genom efterfrågan på polykisel på halvledarsidan 2021, i kombination med myndighetens prognos om tillväxttakten för halvledarindustrin de närmaste åren, kan efterfrågan på polykisel inom halvledarområdet från 2022 till 2025 grovt uppskattas. År 2021 kommer den globala produktionen av polykisel av elektronisk kvalitet att stå för cirka 6 % av den totala polykiselproduktionen, och polykisel av solcellskvalitet och granulärt kisel kommer att stå för cirka 94 %. Det mesta av polykisel av elektronisk kvalitet används inom halvledarområdet, och annat polykisel används i princip inom solcellsindustrin. . Därför kan man anta att mängden polykisel som används i halvledarindustrin år 2021 är cirka 37 000 ton. Dessutom, enligt den framtida sammansatta tillväxttakten för halvledarindustrin som förutspås av FortuneBusiness Insights, kommer efterfrågan på polykisel för halvledaranvändning att öka med en årlig takt på 8,6 % från 2022 till 2025. Det uppskattas att 2025 kommer efterfrågan på polykisel inom halvledarområdet kommer att vara cirka 51 500 ton. (Rapportkälla: Future Think Tank)
3, Import och export av polykisel: importen överstiger vida exporten, med Tyskland och Malaysia som står för en högre andel
År 2021 kommer cirka 18,63 % av Kinas efterfrågan på polykisel att komma från import, och importens omfattning överstiger vida exportens omfattning. Från 2017 till 2021 domineras import- och exportmönstret för polykisel av import, vilket kan bero på den starka efterfrågan efter solcellsindustrin som har utvecklats snabbt de senaste åren, och dess efterfrågan på polykisel står för mer än 94 % av total efterfrågan; Dessutom har företaget ännu inte bemästrat produktionstekniken för polykisel av hög renhet av elektronisk kvalitet, så en del polykisel som krävs av den integrerade kretsindustrin måste fortfarande förlita sig på import. Enligt uppgifter från Silicon Industry Branch fortsatte importvolymen att minska under 2019 och 2020. Den grundläggande orsaken till nedgången i polykiselimporten 2019 var den kraftiga ökningen av produktionskapaciteten, som steg från 388 000 ton 2018 till 452 000 ton 2019. Samtidigt har OCI, REC, HANWHA Vissa utländska företag, såsom vissa utländska företag, dragit sig ur polykiselindustrin på grund av förluster, så importberoendet av polykisel är mycket lägre; även om produktionskapaciteten inte har ökat under 2020 har effekterna av epidemin lett till förseningar i byggandet av solcellsprojekt, och antalet beställningar av polykisel har minskat under samma period. År 2021 kommer Kinas solcellsmarknad att utvecklas snabbt, och den uppenbara förbrukningen av polykisel kommer att nå 613 000 ton, vilket driver importvolymen att återhämta sig. Under de senaste fem åren har Kinas nettoimportvolym av polykisel varit mellan 90 000 och 140 000 ton, varav cirka 103 800 ton 2021. Det förväntas att Kinas nettoimportvolym av polykisel kommer att ligga kvar på cirka 100 000 ton per år från 20252 till 20252.
Kinas import av polykisel kommer huvudsakligen från Tyskland, Malaysia, Japan och Taiwan, Kina, och den totala importen från dessa fyra länder kommer att stå för 90,51 % 2021. Cirka 45 % av Kinas import av polykisel kommer från Tyskland, 26 % från Malaysia, 13,5 % från Japan och 6 % från Taiwan. Tyskland äger världens polykiseljätte WACKER, som är den största källan till utländsk polykisel, som står för 12,7 % av den totala globala produktionskapaciteten 2021; Malaysia har ett stort antal produktionslinjer för polykisel från Sydkoreas OCI Company, som kommer från den ursprungliga produktionslinjen i Malaysia av TOKUYAMA, ett japanskt företag som förvärvats av OCI. Det finns fabriker och några fabriker som OCI flyttade från Sydkorea till Malaysia. Anledningen till omlokaliseringen är att Malaysia tillhandahåller gratis fabriksutrymme och kostnaden för el är en tredjedel lägre än Sydkoreas; Japan och Taiwan, Kina har TOKUYAMA , GET och andra företag, som upptar en stor del av polykiselproduktionen. en plats. År 2021 kommer polykiselproduktionen att vara 492 000 ton, vilket den nyinstallerade solcellskapaciteten och efterfrågan på chipproduktion kommer att vara 206 400 ton respektive 1 500 ton, och de återstående 284 100 ton kommer huvudsakligen att användas för nedströmsbearbetning och exporteras utomlands. I nedströmslänkarna av polykisel exporteras huvudsakligen kiselskivor, celler och moduler, bland vilka exporten av moduler är särskilt framträdande. År 2021 hade 4,64 miljarder kiselskivor och 3,2 miljarder solcellerexporterasfrån Kina, med en total export på 22,6GW respektive 10,3GW, och exporten av solcellsmoduler är 98,5GW, med mycket få importer. När det gäller exportvärdets sammansättning kommer modulexporten 2021 att nå 24,61 miljarder USD, vilket motsvarar 86 %, följt av kiselskivor och batterier. År 2021 kommer den globala produktionen av kiselskivor, fotovoltaiska celler och solcellsmoduler att nå 97,3 %, 85,1 % respektive 82,3 %. Det förväntas att den globala solcellsindustrin kommer att fortsätta att koncentrera sig i Kina inom de kommande tre åren, och produktionen och exportvolymen för varje länk kommer att vara betydande. Därför uppskattas det att från 2022 till 2025 kommer mängden polykisel som används för att bearbeta och producera nedströmsprodukter och exporteras utomlands gradvis att öka. Den uppskattas genom att subtrahera utländsk produktion från efterfrågan på polykisel utomlands. År 2025 kommer polykisel som produceras genom bearbetning till nedströmsprodukter att beräknas exportera 583 000 ton till främmande länder från Kina
4, Sammanfattning och Outlook
Den globala efterfrågan på polykisel är huvudsakligen koncentrerad till solcellsområdet, och efterfrågan inom halvledarområdet är inte en storleksordning. Efterfrågan på polykisel drivs av fotovoltaiska installationer och överförs gradvis till polykisel genom länken av fotovoltaiska moduler-cell-wafer, vilket skapar efterfrågan på det. I framtiden, med utbyggnaden av global installerad solcellskapacitet, är efterfrågan på polykisel generellt optimistisk. Optimistiskt kommer Kina och utomlands nyligen ökade solcellsinstallationer som orsakar efterfrågan på polykisel 2025 att vara 36,96GW respektive 73,93GW, och efterfrågan under konservativa förhållanden kommer också att nå 30,24GW respektive 60,49GW. År 2021 kommer det globala utbudet och efterfrågan på polykisel att vara snäv, vilket resulterar i höga globala priser på polykisel. Denna situation kan fortsätta fram till 2022, och gradvis övergå till stadiet med lös tillgång efter 2023. Under andra halvan av 2020 började effekterna av epidemin att försvagas, och produktionsexpansion nedströms drev efterfrågan på polykisel, och några ledande företag planerade att utöka produktionen. Expansionscykeln på mer än ett och ett halvt år resulterade dock i att produktionskapaciteten släpptes i slutet av 2021 och 2022, vilket resulterade i en ökning med 4,24 % 2021. Det finns ett utbudsgap på 10 000 ton, så priserna har stigit skarpt. Det förutspås att under 2022, under de optimistiska och konservativa förhållandena för installerad solcellskapacitet, kommer utbuds- och efterfrågegapet att vara -156 500 ton respektive 2 400 ton, och det totala utbudet kommer fortfarande att vara relativt bristfälligt. Under 2023 och därefter kommer de nya projekt som började byggas i slutet av 2021 och början av 2022 att starta produktion och uppnå en upptrappning av produktionskapaciteten. Utbud och efterfrågan kommer successivt att lossna och priserna kan komma att pressas nedåt. I uppföljningen bör uppmärksamhet fästas vid det rysk-ukrainska krigets inverkan på det globala energimönstret, vilket kan förändra den globala planen för nyinstallerad solcellskapacitet, vilket kommer att påverka efterfrågan på polykisel.
(Denna artikel är endast avsedd för UrbanMines kunder och representerar ingen investeringsrådgivning)