1, Fotovoltaisk slutefterspørgsel: Efterspørgslen efter solcelle installeret kapacitet er stærk, og efterspørgslen efter polysilicium er vendt baseret på den installerede kapacitetsprognose
1.1.Polysiliciumforbrug: Det globaleforbrugsmængden stiger støt, hovedsageligt til solcelleproduktion
De seneste ti år, den globalepolysiliciumforbruget er fortsat med at stige, og Kinas andel er fortsat med at vokse, anført af solcelleindustrien.Fra 2012 til 2021 viste det globale forbrug af polysilicium generelt en opadgående tendens, der steg fra 237.000 tons til omkring 653.000 tons.I 2018 blev Kinas nye 531 solcellepolitik indført, hvilket klart reducerede tilskudssatsen for solcelleproduktion.Den nyinstallerede solcellekapacitet faldt med 18% år-til-år, og efterspørgslen efter polysilicium blev påvirket.Siden 2019 har staten indført en række politikker for at fremme netpariteten for solceller.Med den hurtige udvikling af solcelleindustrien er efterspørgslen efter polysilicium også gået ind i en periode med hurtig vækst.I denne periode fortsatte andelen af Kinas polysiliciumforbrug i det samlede globale forbrug med at stige, fra 61,5% i 2012 til 93,9% i 2021, hovedsageligt på grund af Kinas hurtigt udviklende solcelleindustri.Set ud fra det globale forbrugsmønster af forskellige typer polysilicium i 2021, vil siliciummaterialer, der anvendes til fotovoltaiske celler, udgøre mindst 94 %, hvoraf solar-grade polysilicium og granulært silicium udgør henholdsvis 91 % og 3 %, mens elektronisk-kvalitet polysilicium, der kan bruges til chips tegner sig for 94%.Forholdet er 6%, hvilket viser, at den nuværende efterspørgsel efter polysilicium er domineret af solceller.Det forventes, at med opvarmningen af dual-carbon-politikken vil efterspørgslen efter solcelle installeret kapacitet blive stærkere, og forbruget og andelen af solar-grade polysilicium vil fortsætte med at stige.
1.2.Siliciumwafer: monokrystallinsk siliciumwafer optager mainstream, og kontinuerlig Czochralski-teknologi udvikler sig hurtigt
Den direkte nedstrømsforbindelse af polysilicium er siliciumwafers, og Kina dominerer i øjeblikket det globale siliciumwafermarked.Fra 2012 til 2021 fortsatte den globale og kinesiske siliciumwafer-produktionskapacitet og -produktion med at stige, og solcelleindustrien fortsatte med at boome.Siliciumwafers fungerer som en bro, der forbinder siliciummaterialer og batterier, og der er ingen byrde på produktionskapaciteten, så det fortsætter med at tiltrække et stort antal virksomheder til at gå ind i industrien.I 2021 havde kinesiske siliciumwafer-producenter ekspanderet betydeligtproduktionkapacitet til 213,5GW output, hvilket drev den globale siliciumwaferproduktion til at stige til 215,4GW.Ifølge den eksisterende og nyligt øgede produktionskapacitet i Kina forventes det, at den årlige vækstrate vil fastholde 15-25% i de næste par år, og Kinas waferproduktion vil stadig bevare en absolut dominerende position i verden.
Polykrystallinsk silicium kan laves til polykrystallinsk siliciumbarre eller monokrystallinske siliciumstænger.Produktionsprocessen af polykrystallinske siliciumbarrer inkluderer hovedsageligt støbemetode og direkte smeltemetode.På nuværende tidspunkt er den anden type hovedmetoden, og tabsprocenten fastholdes stort set på omkring 5%.Støbemetoden er hovedsageligt at smelte siliciummaterialet i diglen først, og derefter støbe det i en anden forvarmet digel til afkøling.Ved at styre afkølingshastigheden støbes den polykrystallinske siliciumbarre ved hjælp af retningsbestemt størkningsteknologi.Varmsmeltningsprocessen ved direkte smeltemetoden er den samme som ved støbemetoden, hvor polysilicium først smeltes direkte i diglen, men afkølingstrinnet er forskelligt fra støbemetoden.Selvom de to metoder er meget ens i naturen, behøver den direkte smeltemetode kun én digel, og det fremstillede polysiliciumprodukt er af god kvalitet, hvilket er befordrende for væksten af polykrystallinske siliciumbarrer med bedre orientering, og vækstprocessen er let at automatisere, hvilket kan gøre den interne position af krystallen Fejlreduktion.På nuværende tidspunkt bruger de førende virksomheder i solenergimaterialeindustrien generelt den direkte smeltemetode til fremstilling af polykrystallinske siliciumbarrer, og kulstof- og oxygenindholdet er relativt lavt, som kontrolleres under 10ppma og 16ppma.Fremover vil produktionen af polykrystallinske siliciumbarrer stadig være domineret af den direkte smeltemetode, og tabsraten vil forblive omkring 5% inden for fem år.
Produktionen af monokrystallinske siliciumstænger er hovedsageligt baseret på Czochralski-metoden, suppleret med den vertikale suspensionszone-smeltemetode, og produkterne produceret af de to har forskellige anvendelser.Czochralski-metoden anvender grafitresistens til at opvarme polykrystallinsk silicium i en kvartsdigel med høj renhed i et termisk system med lige rør for at smelte den, indsætte derefter frøkrystallen i overfladen af smelten til smeltning, og drej frøkrystallen, mens den vendes om. smeltedigel., bliver frøkrystallen langsomt hævet opad, og monokrystallinsk silicium opnås gennem processerne med podning, amplifikation, skulderdrejning, vækst med lige stor diameter og efterbehandling.Den lodrette flydende zone-smeltemetode refererer til at fiksere det søjleformede polykrystallinske materiale med høj renhed i ovnkammeret, at bevæge metalspolen langsomt langs den polykrystallinske længderetning og passere gennem den søjleformede polykrystallinske og sende en høj-effekt radiofrekvensstrøm i metallet spiral til at lave En del af indersiden af den polykrystallinske søjlespiral smelter, og efter at spolen er flyttet, omkrystalliserer smelten til en enkelt krystal.På grund af de forskellige produktionsprocesser er der forskelle i produktionsudstyr, produktionsomkostninger og produktkvalitet.På nuværende tidspunkt har produkterne opnået ved zonesmeltemetoden høj renhed og kan bruges til fremstilling af halvlederenheder, mens Czochralski-metoden kan opfylde betingelserne for fremstilling af enkeltkrystal silicium til fotovoltaiske celler og har en lavere pris, så det er den almindelige metode.I 2021 er markedsandelen for straight pull-metoden omkring 85%, og den forventes at stige lidt i de næste par år.Markedsandelene i 2025 og 2030 forventes at blive henholdsvis 87 % og 90 %.Med hensyn til distriktssmeltende enkeltkrystalsilicium er industrikoncentrationen af distriktssmeltende enkeltkrystalsilicium relativt høj i verden.opkøb), TOPSIL (Danmark) .I fremtiden vil outputskalaen af smeltet enkeltkrystalsilicium ikke stige væsentligt.Årsagen er, at Kinas relaterede teknologier er relativt tilbagestående sammenlignet med Japan og Tyskland, især kapaciteten af højfrekvent varmeudstyr og krystallisationsprocesforhold.Teknologien af smeltet silicium enkeltkrystal i område med stor diameter kræver, at kinesiske virksomheder fortsætter med at udforske selv.
Czochralski-metoden kan opdeles i kontinuerlig krystaltrækteknologi (CCZ) og gentaget krystaltrækteknologi (RCZ).På nuværende tidspunkt er den almindelige metode i branchen RCZ, som er i overgangsfasen fra RCZ til CCZ.Enkeltkrystaltræk- og fodringstrinene i RZC er uafhængige af hinanden.Før hver træk skal enkeltkrystalbarren afkøles og fjernes i portkammeret, mens CCZ kan realisere tilførsel og smeltning under træk.RCZ er relativt modent, og der er lidt plads til teknologiske forbedringer i fremtiden;mens CCZ har fordelene ved omkostningsreduktion og effektivitetsforbedringer, og er i et stadie af rivende udvikling.Med hensyn til omkostninger sammenlignet med RCZ, som tager omkring 8 timer, før en enkelt stang trækkes, kan CCZ i høj grad forbedre produktionseffektiviteten, reducere digelomkostninger og energiforbrug ved at eliminere dette trin.Den samlede effekt af en enkelt ovn er mere end 20% højere end RCZ's.Produktionsomkostningerne er mere end 10% lavere end RCZ.Med hensyn til effektivitet kan CCZ fuldføre tegningen af 8-10 enkeltkrystal siliciumstænger inden for diglens livscyklus (250 timer), mens RCZ kun kan gennemføre omkring 4, og produktionseffektiviteten kan øges med 100-150 % .Med hensyn til kvalitet har CCZ mere ensartet resistivitet, lavere iltindhold og langsommere akkumulering af metalurenheder, så det er mere velegnet til fremstilling af n-type enkeltkrystal siliciumwafers, som også er i en periode med hurtig udvikling.På nuværende tidspunkt har nogle kinesiske virksomheder annonceret, at de har CCZ-teknologi, og ruten for granulære silicium-CCZ-n-type monokrystallinske siliciumwafers har været grundlæggende klar og er endda begyndt at bruge 100% granulære siliciummaterialer..I fremtiden vil CCZ som udgangspunkt erstatte RCZ, men det vil tage en vis proces.
Produktionsprocessen af monokrystallinske siliciumwafers er opdelt i fire trin: træk, udskæring, udskæring, rensning og sortering.Fremkomsten af diamanttrådsskæringsmetoden har i høj grad reduceret udskæringstabsraten.Krystaltrækningsprocessen er blevet beskrevet ovenfor.Udskæringsprocessen omfatter trunkerings-, firkant- og affasningsoperationer.Udskæring er at bruge en udskæringsmaskine til at skære det søjleformede silicium i siliciumskiver.Rengøring og sortering er de sidste trin i produktionen af siliciumwafers.Diamanttrådsskæringsmetoden har åbenlyse fordele i forhold til den traditionelle mørteltrådsskæringsmetode, hvilket hovedsageligt afspejles i det korte tidsforbrug og lave tab.Hastigheden af diamanttråd er fem gange højere end traditionel skæring.For eksempel ved enkeltwaferskæring tager traditionel mørteltrådsskæring omkring 10 timer, og diamanttrådsskæring tager kun omkring 2 timer.Tabet af diamanttrådsskæring er også relativt lille, og skadelaget forårsaget af diamanttrådsskæring er mindre end ved skæring af mørteltråd, hvilket er befordrende for skæring af tyndere siliciumwafers.I de senere år, for at reducere skæretab og produktionsomkostninger, har virksomheder vendt sig til metoder til udskæring af diamanttråd, og diameteren af diamanttrådssamleskinner bliver lavere og lavere.I 2021 vil diameteren af diamanttrådsskinnen være 43-56 μm, og diameteren af den diamanttrådsskinne, der bruges til monokrystallinske siliciumskiver, vil falde meget og fortsætte med at falde.Det anslås, at i 2025 og 2030 vil diametrene af diamanttrådsskinnerne, der bruges til at skære monokrystallinske siliciumskiver, være henholdsvis 36 μm og 33 μm, og diametrene på diamanttrådsskinnerne, der bruges til at skære polykrystallinske siliciumskiver, vil være 51 μm og 51 μm, henholdsvis.Dette skyldes, at der er mange defekter og urenheder i polykrystallinske siliciumwafers, og tynde tråde er tilbøjelige til at gå i stykker.Derfor er diameteren af den diamanttrådsskinne, der bruges til skæring af polykrystallinsk silicium, større end den for monokrystallinske siliciumskiver, og da markedsandelen for polykrystallinske siliciumskiver gradvist falder, bruges den til polykrystallinsk silicium. Reduktionen af diamantens diameter trådskinne skåret af skiver er blevet langsommere.
På nuværende tidspunkt er silicium wafers hovedsageligt opdelt i to typer: polykrystallinske silicium wafers og monokrystallinske silicium wafers.Monokrystallinske siliciumskiver har fordelene ved lang levetid og høj fotoelektrisk konverteringseffektivitet.Polykrystallinske siliciumwafers er sammensat af krystalkorn med forskellige krystalplanorienteringer, mens enkeltkrystalsiliciumwafers er lavet af polykrystallinsk silicium som råmaterialer og har samme krystalplanorientering.I udseende er polykrystallinske siliciumwafers og enkeltkrystal siliciumwafers blå-sorte og sortbrune.Da de to er skåret ud af henholdsvis polykrystallinske siliciumbarrer og monokrystallinske siliciumstænger, er formerne firkantede og kvasi-firkantede.Levetiden for polykrystallinske siliciumwafers og monokrystallinske siliciumwafers er omkring 20 år.Hvis emballeringsmetoden og brugsmiljøet er passende, kan levetiden nå mere end 25 år.Generelt er levetiden for monokrystallinske siliciumwafers lidt længere end for polykrystallinske siliciumwafers.Derudover er monokrystallinske siliciumwafere også lidt bedre i fotoelektrisk konverteringseffektivitet, og deres dislokationstæthed og metalurenheder er meget mindre end polykrystallinske siliciumwafers.Den kombinerede effekt af forskellige faktorer gør minoritetsbærerens levetid for enkeltkrystaller dusinvis af gange længere end for polykrystallinske siliciumwafers.Derved viser fordelen ved konverteringseffektivitet.I 2021 vil den højeste konverteringseffektivitet for polykrystallinske siliciumwafers være omkring 21%, og den for monokrystallinske siliciumwafers vil nå op til 24,2%.
Ud over lang levetid og høj konverteringseffektivitet har monokrystallinske siliciumwafere også fordelen ved udtynding, hvilket er befordrende for at reducere siliciumforbruget og omkostningerne til siliciumwafer, men vær opmærksom på stigningen i fragmenteringshastigheden.Udtyndingen af siliciumwafers hjælper med at reducere fremstillingsomkostningerne, og den nuværende udskæringsproces kan fuldt ud opfylde behovene for udtynding, men tykkelsen af siliciumwafers skal også opfylde behovene for nedstrøms celle- og komponentfremstilling.Generelt er tykkelsen af silicium wafers blevet faldende i de senere år, og tykkelsen af polykrystallinske silicium wafers er væsentligt større end monokrystallinske silicium wafers.Monokrystallinske siliciumwafere er yderligere opdelt i n-type siliciumwafers og p-type siliciumwafers, mens n-type siliciumwafers hovedsageligt omfatter TOPCon-batteribrug og HJT-batteribrug.I 2021 er den gennemsnitlige tykkelse af polykrystallinske siliciumwafere 178μm, og den manglende efterspørgsel i fremtiden vil få dem til at fortsætte med at blive tynde.Derfor forudsiges det, at tykkelsen vil falde lidt fra 2022 til 2024, og tykkelsen vil forblive på omkring 170μm efter 2025;den gennemsnitlige tykkelse af p-type monokrystallinske silicium wafers er omkring 170μm, og den forventes at falde til 155μm og 140μm i 2025 og 2030. Blandt n-type monokrystallinske silicium wafers er tykkelsen af silicium wafers, der anvendes til HJT celler, ca. 150μm, og den gennemsnitlige tykkelse af n-type siliciumwafers, der bruges til TOPCon-celler, er 165μm.135 μm.
Derudover bruger produktionen af polykrystallinske siliciumwafers mere silicium end monokrystallinske siliciumwafers, men produktionstrinene er relativt enkle, hvilket giver omkostningsfordele til polykrystallinske siliciumwafers.Polykrystallinsk silicium, som et almindeligt råmateriale til polykrystallinske siliciumwafers og monokrystallinske siliciumwafers, har forskelligt forbrug i produktionen af de to, hvilket skyldes forskellene i renheden og produktionstrinene for de to.I 2021 er siliciumforbruget af polykrystallinsk barre 1,10 kg/kg.Det forventes, at den begrænsede investering i forskning og udvikling vil føre til små ændringer i fremtiden.Trækstangens siliciumforbrug er 1,066 kg/kg, og der er et vist optimeringsrum.Det forventes at blive 1,05 kg/kg og 1,043 kg/kg i henholdsvis 2025 og 2030.I enkeltkrystaltrækprocessen kan reduktionen af siliciumforbruget af trækkestangen opnås ved at reducere tabet af rengøring og knusning, streng kontrol af produktionsmiljøet, reducere andelen af primere, forbedre præcisionskontrollen og optimere klassificeringen og forarbejdningsteknologi af nedbrudte siliciummaterialer.Selvom siliciumforbruget af polykrystallinske siliciumskiver er højt, er produktionsomkostningerne for polykrystallinske siliciumskiver relativt høje, fordi polykrystallinske siliciumbarrer fremstilles ved varmsmeltende ingotsstøbning, mens monokrystallinske siliciumbarrer normalt produceres ved langsom vækst i Czochralski enkeltkrystalovne, som forbruger relativt høj strøm.Lav.I 2021 vil den gennemsnitlige produktionsomkostning for monokrystallinske siliciumwafers være omkring 0,673 yuan/W, og den for polykrystallinske siliciumwafers vil være 0,66 yuan/W.
Efterhånden som tykkelsen af siliciumwaferen falder, og diameteren af diamanttrådsskinnen falder, vil outputtet af siliciumstænger/blokke med samme diameter pr. kilogram stige, og antallet af enkeltkrystal siliciumstænger med samme vægt vil være højere end det af polykrystallinske siliciumbarrer.Med hensyn til effekt varierer den effekt, der bruges af hver siliciumwafer, afhængigt af typen og størrelsen.I 2021 er outputtet af p-type 166 mm størrelse monokrystallinske firkantede stænger omkring 64 stykker pr. kilogram, og outputtet af polykrystallinske firkantede barrer er omkring 59 stykker.Blandt p-type enkeltkrystal siliciumwafere er outputtet af 158,75 mm størrelse monokrystallinske firkantede stænger omkring 70 stykker pr. kilogram, outputtet af p-type 182 mm størrelse enkeltkrystal firkantede stænger er omkring 53 stykker pr. kilogram, og outputtet af p -type 210 mm størrelse enkeltkrystalstænger pr. kilogram er omkring 53 stykker.Udgangen af den firkantede stang er omkring 40 stykker.Fra 2022 til 2030 vil den kontinuerlige udtynding af siliciumskiver uden tvivl føre til en stigning i antallet af siliciumstænger/barre af samme volumen.Den mindre diameter på diamanttrådsskinnen og den mellemstore partikelstørrelse vil også hjælpe med at reducere skæretab og derved øge antallet af producerede wafers.antal.Det anslås, at i 2025 og 2030 er produktionen af p-type 166 mm monokrystallinske firkantede stænger omkring 71 og 78 stykker pr. kilogram, og produktionen af polykrystallinske firkantede barrer er omkring 62 og 62 stykker, hvilket skyldes det lave marked andel af polykrystallinske silicium wafers Det er svært at forårsage betydelige teknologiske fremskridt.Der er forskelle i kraften af forskellige typer og størrelser af siliciumwafers.Ifølge meddelelsesdataene for den gennemsnitlige effekt af 158,75 mm siliciumwafers er omkring 5,8W/styk, den gennemsnitlige effekt af 166mm størrelse siliciumwafers er omkring 6,25W/styk, og den gennemsnitlige effekt af 182mm siliciumwafers er omkring 6,25W/styk. .Den gennemsnitlige effekt af størrelsen af siliciumwaferen er omkring 7,49W/styk, og den gennemsnitlige effekt af den 210 mm størrelse siliciumwafer er omkring 10W/styk.
I de senere år har siliciumwafers gradvist udviklet sig i retning af stor størrelse, og stor størrelse er befordrende for at øge styrken af en enkelt chip og derved fortynde cellernes ikke-siliciumomkostninger.Størrelsesjusteringen af siliciumskiver skal dog også tage højde for opstrøms- og nedstrømsmatch- og standardiseringsproblemer, især problemer med belastning og høj strøm.På nuværende tidspunkt er der to lejre på markedet med hensyn til den fremtidige udviklingsretning af silicium wafer størrelse, nemlig 182 mm størrelse og 210 mm størrelse.Forslaget om 182 mm er hovedsageligt ud fra perspektivet af vertikal industriintegration, baseret på overvejelser om installation og transport af fotovoltaiske celler, kraften og effektiviteten af moduler og synergien mellem upstream og downstream;mens 210 mm hovedsageligt er set ud fra produktionsomkostninger og systemomkostninger.Produktionen af 210 mm siliciumwafers steg med mere end 15 % i enkeltovns stangtrækprocessen, produktionsomkostningerne for downstream-batterier blev reduceret med omkring 0,02 yuan/W, og de samlede omkostninger til kraftværksbyggeri blev reduceret med omkring 0,1 yuan/ W.I de næste par år forventes det, at siliciumwafers med en størrelse under 166 mm gradvist vil blive elimineret;upstream og downstream matching problemer af 210mm silicium wafers vil gradvist blive løst effektivt, og omkostninger vil blive en vigtigere faktor, der påvirker investeringer og produktion af virksomheder.Derfor vil markedsandelen for 210 mm siliciumskiver stige.Stadig stigning;182 mm silicium wafer vil blive den almindelige størrelse på markedet i kraft af dens fordele i vertikalt integreret produktion, men med den banebrydende udvikling af 210 mm silicium wafer applikationsteknologi vil 182 mm vige for det.Derudover er det vanskeligt for større størrelse silicium wafers at blive udbredt på markedet i de næste par år, fordi arbejdsomkostningerne og installationsrisikoen for store størrelse silicium wafers vil stige kraftigt, hvilket er vanskeligt at opveje af besparelser i produktionsomkostninger og systemomkostninger..I 2021 omfatter siliciumwaferstørrelser på markedet 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm osv. Blandt dem udgjorde størrelsen på 158,75 mm og 166 mm 50 % af den samlede størrelse, og størrelsen 56,7 mm. faldet til 5%, som gradvist vil blive erstattet i fremtiden;166 mm er den største størrelse løsning, der kan opgraderes til den eksisterende batteri produktionslinje, som vil være den største størrelse i de seneste to år.Med hensyn til overgangsstørrelse forventes det, at markedsandelen vil være mindre end 2 % i 2030;den kombinerede størrelse på 182 mm og 210 mm vil stå for 45 % i 2021, og markedsandelen vil stige hurtigt i fremtiden.Det forventes, at den samlede markedsandel i 2030 vil overstige 98%.
I de senere år er markedsandelen for monokrystallinsk silicium fortsat med at stige, og det har indtaget den almindelige position på markedet.Fra 2012 til 2021 steg andelen af monokrystallinsk silicium fra mindre end 20 % til 93,3 %, en markant stigning.I 2018 er siliciumwaferne på markedet hovedsageligt polykrystallinske siliciumwafers, der tegner sig for mere end 50%.Hovedårsagen er, at de tekniske fordele ved monokrystallinske siliciumwafers ikke kan dække omkostningsulemperne.Siden 2019, da den fotoelektriske konverteringseffektivitet af monokrystallinske siliciumwafers betydeligt har oversteget den for polykrystallinske siliciumwafers, og produktionsomkostningerne for monokrystallinske siliciumwafers er fortsat med at falde med teknologiske fremskridt, er markedsandelen for monokrystallinske siliciumwafere blevet ved med at stige, mainstream på markedet.produkt.Det forventes, at andelen af monokrystallinske siliciumwafers vil nå op på omkring 96% i 2025, og markedsandelen for monokrystallinske siliciumwafers vil nå 97,7% i 2030. (Rapportkilde: Future Think Tank)
1.3.Batterier: PERC-batterier dominerer markedet, og udviklingen af n-type batterier presser produktkvaliteten op
Midtstrømsleddet i den fotovoltaiske industrikæde omfatter fotovoltaiske celler og fotovoltaiske cellemoduler.Forarbejdningen af siliciumwafers til celler er det vigtigste trin i realiseringen af fotoelektrisk konvertering.Det tager omkring syv trin at behandle en konventionel celle fra en siliciumwafer.Sæt først siliciumwaferen i flussyre for at producere en pyramidelignende ruskindsstruktur på overfladen, hvorved reflektiviteten af sollys reduceres og lysabsorptionen øges;den anden er Fosfor diffunderes på overfladen af den ene side af siliciumwaferen for at danne en PN-forbindelse, og dens kvalitet påvirker direkte effektiviteten af cellen;den tredje er at fjerne PN-forbindelsen dannet på siden af siliciumwaferen under diffusionstrinnet for at forhindre kortslutning af cellen;Et lag af siliciumnitridfilm er belagt på den side, hvor PN-forbindelsen er dannet for at reducere lysreflektion og samtidig øge effektiviteten;den femte er at printe metalelektroder på forsiden og bagsiden af siliciumwaferen for at opsamle minoritetsbærere genereret af fotovoltaik;Kredsløbet, der udskrives i udskrivningsstadiet, er sintret og formet, og det er integreret med siliciumwaferen, det vil sige cellen;til sidst klassificeres cellerne med forskellig effektivitet.
Krystallinske siliciumceller fremstilles normalt med siliciumskiver som substrater og kan opdeles i p-type celler og n-type celler afhængigt af typen af siliciumwafers.Blandt dem har n-type celler højere konverteringseffektivitet og erstatter gradvist p-type celler i de senere år.P-type silicium wafers fremstilles ved at dope silicium med bor, og n-type silicium wafers er lavet af fosfor.Derfor er koncentrationen af borelement i n-type siliciumwaferen lavere, hvilket hæmmer bindingen af bor-ilt-komplekser, hvilket forbedrer siliciummaterialets minoritetsbærerlevetid, og samtidig er der ingen foto-induceret dæmpning i batteriet.Derudover er n-type minoritetsbærere huller, p-type minoritetsbærere er elektroner, og indfangningstværsnittet af de fleste urenhedsatomer for huller er mindre end elektroner.Derfor er minoritetsbærerens levetid for n-type cellen højere, og den fotoelektriske konverteringshastighed er højere.Ifølge laboratoriedata er den øvre grænse for konverteringseffektiviteten af p-type celler 24,5%, og konverteringseffektiviteten for n-type celler er op til 28,7%, så n-type celler repræsenterer udviklingsretningen for fremtidig teknologi.I 2021 har n-type celler (hovedsagelig heterojunction celler og TOPCon celler) relativt høje omkostninger, og omfanget af masseproduktion er stadig lille.Den nuværende markedsandel er omkring 3%, hvilket stort set er det samme som i 2020.
I 2021 vil konverteringseffektiviteten af n-type celler være væsentligt forbedret, og det forventes, at der vil være mere plads til teknologiske fremskridt i de næste fem år.I 2021 vil storskalaproduktionen af p-type monokrystallinske celler bruge PERC-teknologi, og den gennemsnitlige konverteringseffektivitet vil nå 23,1%, en stigning på 0,3 procentpoint sammenlignet med 2020;konverteringseffektiviteten af polykrystallinske sorte siliciumceller ved brug af PERC-teknologi vil nå 21,0 % sammenlignet med 2020. Årlig stigning på 0,2 procentpoint;konventionel polykrystallinsk sort siliciumcelleeffektivitetsforbedring er ikke stærk, konverteringseffektiviteten i 2021 vil være omkring 19,5%, kun 0,1 procentpoint højere, og den fremtidige effektivitetsforbedringsplads er begrænset;den gennemsnitlige omdannelseseffektivitet for monokrystallinske PERC-celler i ingot er 22,4%, hvilket er 0,7 procentpoint lavere end monokrystallinske PERC-cellers;den gennemsnitlige konverteringseffektivitet for n-type TOPCon-celler når 24 %, og den gennemsnitlige konverteringseffektivitet for heterojunction-celler når 24,2 %, som begge er blevet væsentligt forbedret sammenlignet med 2020, og den gennemsnitlige konverteringseffektivitet for IBC-celler når 24,2 %.Med udviklingen af teknologi i fremtiden kan batteriteknologier som TBC og HBC også fortsætte med at gøre fremskridt.I fremtiden, med reduktion af produktionsomkostninger og forbedring af udbyttet, vil n-type batterier være en af de vigtigste udviklingsretninger for batteriteknologi.
Fra batteriteknologiens perspektiv er den iterative opdatering af batteriteknologi hovedsageligt gået gennem BSF, PERC, TOPCon baseret på PERC-forbedring og HJT, en ny teknologi, der undergraver PERC;TOPCon kan yderligere kombineres med IBC for at danne TBC, og HJT kan også kombineres med IBC for at blive HBC.P-type monokrystallinske celler bruger hovedsageligt PERC-teknologi, p-type polykrystallinske celler inkluderer polykrystallinske sorte siliciumceller og ingot monokrystallinske celler, sidstnævnte refererer til tilsætning af monokrystallinske frøkrystaller på basis af konventionel polykrystallinsk barreproces, retningsbestemt størkning. der dannes kvadratisk siliciumbarre, og en siliciumwafer blandet med enkeltkrystal og polykrystallinsk fremstilles gennem en række forarbejdningsprocesser.Fordi det i det væsentlige bruger en polykrystallinsk fremstillingsvej, er det inkluderet i kategorien af p-type polykrystallinske celler.N-type cellerne omfatter hovedsageligt TOPCon monokrystallinske celler, HJT monokrystallinske celler og IBC monokrystallinske celler.I 2021 vil de nye masseproduktionslinjer stadig være domineret af PERC-celleproduktionslinjer, og markedsandelen for PERC-celler vil yderligere stige til 91,2%.Da produktefterspørgslen til udendørs- og husholdningsprojekter har koncentreret sig om højeffektive produkter, vil markedsandelen for BSF-batterier falde fra 8,8 % til 5 % i 2021.
1.4.Moduler: Prisen på cellerne står for hoveddelen, og modulernes effekt afhænger af cellerne
Produktionstrinene for fotovoltaiske moduler omfatter hovedsageligt cellesammenkobling og laminering, og celler tegner sig for en stor del af modulets samlede omkostninger.Da strømmen og spændingen af en enkelt celle er meget lille, skal cellerne forbindes gennem samleskinner.Her er de forbundet i serie for at øge spændingen, og derefter forbundet parallelt for at opnå høj strøm, og derefter forsegles det fotovoltaiske glas, EVA eller POE, batteriark, EVA eller POE, bagplade og varmepresses i en bestemt rækkefølge , og endelig beskyttet af aluminiumsramme og silikoneforseglingskant.Fra perspektivet af sammensætning af komponentproduktionsomkostninger tegner materialeomkostninger sig for 75%, og indtager hovedpositionen, efterfulgt af fremstillingsomkostninger, ydeevneomkostninger og arbejdsomkostninger.Udgifterne til materialer ledes af omkostningerne til celler.Ifølge meddelelser fra mange virksomheder tegner celler sig for omkring 2/3 af de samlede omkostninger ved solcellemoduler.
Fotovoltaiske moduler er normalt opdelt efter celletype, størrelse og mængde.Der er forskelle i kraften af forskellige moduler, men de er alle i stigende fase.Strøm er en nøgleindikator for fotovoltaiske moduler, der repræsenterer modulets evne til at omdanne solenergi til elektricitet.Det kan ses af effektstatistikken for forskellige typer solcellemoduler, at når størrelsen og antallet af celler i modulet er ens, er modulets effekt n-type enkeltkrystal > p-type enkeltkrystal > polykrystallinsk;Jo større størrelse og mængde, desto større kraft har modulet;for TOPCon enkeltkrystalmoduler og heterojunction-moduler med samme specifikation er sidstnævntes effekt større end førstnævntes.Ifølge CPIA-prognose vil moduleffekten stige med 5-10W om året i de næste par år.Derudover vil modulpakning medføre et vist strømtab, hovedsageligt inklusive optisk tab og elektrisk tab.Førstnævnte er forårsaget af transmittans og optisk mismatch af emballagematerialer som fotovoltaisk glas og EVA, og sidstnævnte refererer hovedsageligt til brugen af solceller i serie.Kredsløbstabet forårsaget af modstanden af svejsebåndet og selve samleskinnen og strømmismatchtabet forårsaget af parallelforbindelsen af cellerne, det samlede effekttab af de to tegner sig for omkring 8%.
1.5.Fotovoltaisk installeret kapacitet: Forskellige landes politikker er naturligvis drevet, og der er enorm plads til ny installeret kapacitet i fremtiden
Verden har grundlæggende nået en konsensus om netto nul-emissioner under miljøbeskyttelsesmålet, og økonomien ved overlejrede solcelleprojekter er gradvist dukket op.Lande udforsker aktivt udviklingen af vedvarende energiproduktion.I de senere år har lande over hele verden givet tilsagn om at reducere CO2-emissioner.De fleste af de store udledere af drivhusgasser har formuleret tilsvarende mål for vedvarende energi, og den installerede kapacitet af vedvarende energi er enorm.Baseret på 1,5 ℃ temperaturkontrolmål forudsiger IRENA, at den globale installerede vedvarende energikapacitet vil nå 10,8TW i 2030. Hertil kommer, ifølge WOODMac-data, niveauomkostningerne for elektricitet (LCOE) ved solenergiproduktion i Kina, Indien, USA og andre lande er allerede lavere end den billigste fossile energi, og vil falde yderligere i fremtiden.Den aktive fremme af politikker i forskellige lande og økonomien ved fotovoltaisk elproduktion har ført til en støt stigning i den kumulative installerede kapacitet af solceller i verden og Kina i de seneste år.Fra 2012 til 2021 vil den kumulative installerede kapacitet for solceller i verden stige fra 104,3 GW til 849,5 GW, og den kumulative installerede kapacitet for solceller i Kina vil stige fra 6,7 GW til 307 GW, en stigning på over 44 gange.Derudover tegner Kinas nyinstallerede solcellekapacitet sig for mere end 20 % af verdens samlede installerede kapacitet.I 2021 er Kinas nyinstallerede solcellekapacitet 53GW, hvilket tegner sig for omkring 40% af verdens nyinstallerede kapacitet.Dette skyldes hovedsageligt den rigelige og ensartede fordeling af lysenergiressourcer i Kina, den veludviklede opstrøms og nedstrøms og den stærke støtte fra nationale politikker.I denne periode har Kina spillet en stor rolle i solcelleproduktion, og den kumulative installerede kapacitet har tegnet sig for mindre end 6,5%.steg til 36,14 pct.
På baggrund af ovenstående analyse har CPIA givet prognosen for nyforøgede solcelleanlæg fra 2022 til 2030 over hele verden.Det anslås, at under både optimistiske og konservative forhold vil den globale nyinstallerede kapacitet i 2030 være henholdsvis 366 og 315 GW, og den nyinstallerede kapacitet i Kina vil være 128. , 105 GW.Nedenfor vil vi forudsige efterspørgslen efter polysilicium baseret på omfanget af nyinstalleret kapacitet hvert år.
1.6.Efterspørgselsprognose for polysilicium til fotovoltaiske applikationer
Fra 2022 til 2030 kan efterspørgslen efter polysilicium til PV-applikationer forudsiges, baseret på CPIA's prognose for de globale nyforøgede PV-installationer under både optimistiske og konservative scenarier.Celler er et nøgletrin til at realisere fotoelektrisk konvertering, og siliciumwafers er de grundlæggende råmaterialer i celler og direkte nedstrøms for polysilicium, så det er en vigtig del af polysiliciumbehovsprognose.Det vægtede antal stykker pr. kilogram siliciumstænger og barrer kan beregnes ud fra antallet af stykker pr. kilogram og markedsandelen for siliciumstænger og ingots.Derefter kan den vægtede effekt af siliciumskiverne opnås i henhold til kraften og markedsandelen af siliciumwafers af forskellige størrelser, og derefter kan det nødvendige antal siliciumwafers estimeres i henhold til den nyinstallerede fotovoltaiske kapacitet.Dernæst kan vægten af de nødvendige siliciumstænger og barrer opnås i overensstemmelse med det kvantitative forhold mellem antallet af siliciumwafers og det vægtede antal siliciumstænger og siliciumbarrer pr. kilogram.Yderligere kombineret med det vægtede siliciumforbrug af siliciumstænger/siliciumbarrer kan efterspørgslen efter polysilicium til nyinstalleret solcellekapacitet endelig opnås.Ifølge prognoseresultaterne vil den globale efterspørgsel efter polysilicium til nye solcelleanlæg i de seneste fem år fortsætte med at stige, toppe i 2027 og derefter falde en smule i de næste tre år.Det anslås, at under optimistiske og konservative forhold i 2025 vil den globale årlige efterspørgsel efter polysilicium til fotovoltaiske installationer være henholdsvis 1.108.900 tons og 907.800 tons, og den globale efterspørgsel efter polysilicium til solcelleapplikationer i 2030 vil være 1.000 til konservative forhold under optimistiske forhold1. ., 896.900 tons.Ifølge Kinasandel af den globale installerede solcellekapacitet,Kinas efterspørgsel efter polysilicium til solcellebrug i 2025forventes at blive henholdsvis 369.600 tons og 302.600 tons under optimistiske og konservative forhold, og 739.300 tons og 605.200 tons i udlandet.
2, Halvleder efterspørgsel: Skalaen er meget mindre end efterspørgslen på solcelleområdet, og fremtidig vækst kan forventes
Udover at lave solceller kan polysilicium også bruges som råmateriale til fremstilling af chips og bruges i halvlederområdet, som kan opdeles i bilfremstilling, industriel elektronik, elektronisk kommunikation, husholdningsapparater og andre områder.Processen fra polysilicium til chip er hovedsageligt opdelt i tre trin.Først trækkes polysiliciumet ind i monokrystallinske siliciumbarrer og skæres derefter i tynde siliciumwafers.Siliciumwafers fremstilles gennem en række slibe-, affasnings- og poleringsoperationer., som er halvlederfabrikkens grundlæggende råmateriale.Til sidst skæres siliciumwaferen og lasergraveres i forskellige kredsløbsstrukturer for at fremstille chipprodukter med visse egenskaber.Almindelige siliciumwafers omfatter hovedsageligt polerede wafers, epitaksiale wafers og SOI wafers.Poleret wafer er et spånproduktionsmateriale med høj fladhed opnået ved at polere siliciumwaferen for at fjerne det beskadigede lag på overfladen, som direkte kan bruges til at fremstille chips, epitaksiale wafers og SOI siliciumwafers.Epitaksiale wafers opnås ved epitaksial vækst af polerede wafers, mens SOI silicium wafers fremstilles ved binding eller ionimplantation på polerede wafer-substrater, og fremstillingsprocessen er relativt vanskelig.
Gennem efterspørgslen efter polysilicium på halvledersiden i 2021, kombineret med styrelsens prognose for halvlederindustriens vækstrate i de næste par år, kan efterspørgslen efter polysilicium på halvlederområdet fra 2022 til 2025 groft estimeres.I 2021 vil den globale produktion af polysilicium af elektronisk kvalitet tegne sig for omkring 6% af den samlede polysiliciumproduktion, og polysilicium af solenergi og granulært silicium vil udgøre omkring 94%.Det meste af polysilicium af elektronisk kvalitet bruges i halvlederområdet, og andet polysilicium bruges grundlæggende i solcelleindustrien..Derfor kan det antages, at mængden af polysilicium anvendt i halvlederindustrien i 2021 er omkring 37.000 tons.Derudover vil efterspørgslen efter polysilicium til halvlederbrug stige med en årlig hastighed på 8,6 % fra 2022 til 2025, ifølge den fremtidige sammensatte vækstrate for halvlederindustrien forudsagt af FortuneBusiness Insights. Det anslås, at i 2025 vil efterspørgslen efter polysilicium i halvlederområdet vil være omkring 51.500 tons.(Rapportkilde: Future Think Tank)
3, Import og eksport af polysilicium: importen overstiger langt eksporten, hvor Tyskland og Malaysia tegner sig for en større andel
I 2021 vil omkring 18,63 % af Kinas efterspørgsel efter polysilicium komme fra import, og omfanget af import overstiger langt omfanget af eksport.Fra 2017 til 2021 er import- og eksportmønsteret af polysilicium domineret af import, hvilket kan skyldes den stærke downstream-efterspørgsel efter solcelleindustrien, som har udviklet sig hurtigt i de seneste år, og efterspørgslen efter polysilicium udgør mere end 94 % af samlet efterspørgsel;Derudover har virksomheden endnu ikke mestret produktionsteknologien af højrent elektronisk polysilicium, så noget polysilicium, der kræves af den integrerede kredsløbsindustri, er stadig nødt til at stole på import.Ifølge data fra Silicon Industry Branch fortsatte importmængden med at falde i 2019 og 2020. Den grundlæggende årsag til faldet i polysiliciumimporten i 2019 var den betydelige stigning i produktionskapaciteten, som steg fra 388.000 tons i 2018 til 452.000 tons i 2019. Samtidig har OCI, REC, HANWHA Nogle oversøiske virksomheder, såsom nogle oversøiske virksomheder, trukket sig ud af polysiliciumindustrien på grund af tab, så importafhængigheden af polysilicium er meget mindre;Selvom produktionskapaciteten ikke er steget i 2020, har virkningen af epidemien ført til forsinkelser i byggeriet af solcelleprojekter, og antallet af polysiliciumordrer er faldet i samme periode.I 2021 vil Kinas solcellemarked udvikle sig hurtigt, og det tilsyneladende forbrug af polysilicium vil nå 613.000 tons, hvilket får importvolumen til at stige.I de seneste fem år har Kinas nettoimportvolumen af polysilicium været mellem 90.000 og 140.000 tons, heraf omkring 103.800 tons i 2021. Det forventes, at Kinas nettoimportvolumen af polysilicium vil forblive omkring 100.000 tons om året fra 20252 til 2025.
Kinas import af polysilicium kommer hovedsageligt fra Tyskland, Malaysia, Japan og Taiwan, Kina, og den samlede import fra disse fire lande vil udgøre 90,51 % i 2021. Omkring 45 % af Kinas import af polysilicium kommer fra Tyskland, 26 % fra Malaysia, 13,5% fra Japan og 6% fra Taiwan.Tyskland ejer verdens polysiliciumgigant WACKER, som er den største kilde til oversøisk polysilicium, der tegner sig for 12,7 % af den samlede globale produktionskapacitet i 2021;Malaysia har et stort antal polysiliciumproduktionslinjer fra Sydkoreas OCI Company, som stammer fra den originale produktionslinje i Malaysia af TOKUYAMA, et japansk selskab købt af OCI.Der er fabrikker og nogle fabrikker, som OCI flyttede fra Sydkorea til Malaysia.Årsagen til flytningen er, at Malaysia giver gratis fabriksplads, og prisen på elektricitet er en tredjedel lavere end Sydkoreas;Japan og Taiwan, Kina har TOKUYAMA, GET og andre virksomheder, som optager en stor del af polysiliciumproduktionen.et sted.I 2021 vil polysiliciumproduktionen være på 492.000 tons, hvilket den nyinstallerede fotovoltaiske kapacitet og efterspørgsel efter chipproduktion vil være på henholdsvis 206.400 tons og 1.500 tons, og de resterende 284.100 tons vil hovedsageligt blive brugt til downstream-behandling og eksporteret til udlandet.I nedstrømsleddet af polysilicium eksporteres hovedsagelig siliciumwafers, celler og moduler, blandt hvilke eksporten af moduler er særlig fremtrædende.I 2021 var 4,64 milliarder siliciumskiver og 3,2 milliarder fotovoltaiske celler bleveteksporteretfra Kina, med en samlet eksport på henholdsvis 22,6GW og 10,3GW, og eksporten af solcellemoduler er på 98,5GW med meget få import.Med hensyn til eksportværdisammensætning vil moduleksporten i 2021 nå op på 24,61 milliarder USD, svarende til 86%, efterfulgt af siliciumwafers og batterier.I 2021 vil den globale produktion af siliciumwafers, fotovoltaiske celler og fotovoltaiske moduler nå op på henholdsvis 97,3%, 85,1% og 82,3%.Det forventes, at den globale solcelleindustri vil fortsætte med at koncentrere sig i Kina inden for de næste tre år, og output- og eksportvolumen for hvert led vil være betydeligt.Derfor vurderes det, at fra 2022 til 2025 vil mængden af polysilicium, der anvendes til forarbejdning og produktion af downstream-produkter og eksporteres til udlandet, gradvist stige.Det estimeres ved at trække oversøisk produktion fra oversøisk efterspørgsel efter polysilicium.I 2025 vil polysilicium produceret ved forarbejdning til downstream-produkter blive estimeret til at eksportere 583.000 tons til udlandet fra Kina
4, Resumé og Outlook
Den globale efterspørgsel efter polysilicium er hovedsageligt koncentreret i det fotovoltaiske område, og efterspørgslen på halvlederområdet er ikke en størrelsesorden.Efterspørgslen efter polysilicium er drevet af fotovoltaiske installationer og overføres gradvist til polysilicium gennem linket af fotovoltaiske moduler-celle-wafer, hvilket genererer efterspørgsel efter det.I fremtiden, med udvidelsen af den globale installerede solcellekapacitet, er efterspørgslen efter polysilicium generelt optimistisk.Optimistisk set vil Kina og oversøiske nyligt øgede PV-installationer, der forårsager efterspørgslen efter polysilicium i 2025, være henholdsvis 36,96GW og 73,93GW, og efterspørgslen under konservative forhold vil også nå op på henholdsvis 30,24GW og 60,49GW.I 2021 vil det globale udbud og efterspørgsel af polysilicium være stramt, hvilket resulterer i høje globale priser på polysilicium.Denne situation kan fortsætte indtil 2022 og gradvist vende sig til stadiet med løs forsyning efter 2023. I anden halvdel af 2020 begyndte virkningen af epidemien at svækkes, og produktionsudvidelsen nedstrøms drev efterspørgslen efter polysilicium, og nogle førende virksomheder planlagde at udvide produktionen.Ekspansionscyklussen på mere end halvandet år resulterede dog i frigivelse af produktionskapacitet i slutningen af 2021 og 2022, hvilket resulterede i en stigning på 4,24 % i 2021. Der er et udbudsgab på 10.000 tons, så priserne er steget skarpt.Det forudsiges, at udbuds- og efterspørgselsgabet i 2022, under de optimistiske og konservative betingelser for solcelleinstalleret kapacitet, vil være henholdsvis -156.500 tons og 2.400 tons, og det samlede udbud vil stadig være i en tilstand af relativt mangelfuld forsyning.I 2023 og derefter vil de nye projekter, der startede byggeriet i slutningen af 2021 og begyndelsen af 2022, starte produktionen og opnå en ramp-up i produktionskapaciteten.Udbud og efterspørgsel vil gradvist løsne sig, og priserne kan blive presset nedad.I opfølgningen bør man være opmærksom på den russisk-ukrainske krigs indvirkning på det globale energimønster, hvilket kan ændre den globale plan for nyinstalleret solcellekapacitet, hvilket vil påvirke efterspørgslen efter polysilicium.
(Denne artikel er kun til reference for UrbanMines' kunder og repræsenterer ikke nogen investeringsrådgivning)