1, Etterspørsel etter fotovoltaisk slutt: Etterspørselen etter installert solcellekapasitet er sterk, og etterspørselen etter polysilisium er reversert basert på prognosen for installert kapasitet
1.1.Polysilisiumforbruk: Det globaleforbruksvolumet øker jevnt, hovedsakelig for solcellekraftproduksjon
De siste ti årene, den globalepolysilisiumforbruket har fortsatt å stige, og Kinas andel har fortsatt å ekspandere, ledet av solcelleindustrien.Fra 2012 til 2021 viste det globale polysilisiumforbruket generelt en stigende trend, og steg fra 237 000 tonn til rundt 653 000 tonn.I 2018 ble Kinas nye politikk for 531 solceller introdusert, som klart reduserte subsidiesatsen for solcellekraftproduksjon.Den nyinstallerte solcellekapasiteten falt med 18 % fra år til år, og etterspørselen etter polysilisium ble påvirket.Siden 2019 har staten innført en rekke retningslinjer for å fremme nettpariteten til solceller.Med den raske utviklingen av solcelleindustrien har etterspørselen etter polysilisium også gått inn i en periode med rask vekst.I løpet av denne perioden fortsatte andelen av Kinas polysilisiumforbruk av det totale globale forbruket å stige, fra 61,5 % i 2012 til 93,9 % i 2021, hovedsakelig på grunn av Kinas raskt utviklende solcelleindustri.Fra perspektivet til det globale forbruksmønsteret for ulike typer polysilisium i 2021, vil silisiummaterialer som brukes til fotovoltaiske celler utgjøre minst 94 %, hvorav solenergi-polysilisium og granulært silisium utgjør henholdsvis 91 % og 3 %, mens elektronisk-kvalitet polysilisium som kan brukes til chips utgjør 94%.Forholdet er 6 %, noe som viser at dagens etterspørsel etter polysilisium er dominert av solceller.Det forventes at med oppvarmingen av dual-carbon-politikken vil etterspørselen etter installert fotovoltaisk kapasitet bli sterkere, og forbruket og andelen av solenergi-kvalitet polysilisium vil fortsette å øke.
1.2.Silisiumwafer: monokrystallinsk silisiumwafer okkuperer mainstream, og kontinuerlig Czochralski-teknologi utvikler seg raskt
Den direkte nedstrømskoblingen av polysilisium er silisiumwafere, og Kina dominerer for tiden det globale silisiumwafermarkedet.Fra 2012 til 2021 fortsatte den globale og kinesiske produksjonskapasiteten og produksjonen av silisiumwafer å øke, og solcelleindustrien fortsatte å vokse.Silisiumskiver fungerer som en bro som forbinder silisiummaterialer og batterier, og det er ingen belastning på produksjonskapasiteten, så det fortsetter å tiltrekke seg et stort antall selskaper til å gå inn i industrien.I 2021 hadde kinesiske silisiumwaferprodusenter utvidet seg betydeligproduksjonkapasitet til 213,5 GW utgang, noe som fikk den globale produksjonen av silisiumwafer til å øke til 215,4 GW.I henhold til den eksisterende og nylig økte produksjonskapasiteten i Kina forventes det at den årlige vekstraten vil opprettholde 15-25% de neste årene, og Kinas waferproduksjon vil fortsatt opprettholde en absolutt dominerende posisjon i verden.
Polykrystallinsk silisium kan gjøres til polykrystallinsk silisiumblokker eller monokrystallinske silisiumstaver.Produksjonsprosessen av polykrystallinske silisiumblokker inkluderer hovedsakelig støpemetode og direkte smeltemetode.For tiden er den andre typen hovedmetoden, og tapsraten holdes i utgangspunktet på omtrent 5%.Støpemetoden går hovedsakelig ut på å smelte silisiummaterialet i digelen først, og deretter støpe det i en annen forvarmet digel for avkjøling.Ved å kontrollere kjølehastigheten støpes den polykrystallinske silisiumblokken ved hjelp av retningsstørkningsteknologien.Varmsmelteprosessen til direktesmeltemetoden er den samme som for støpemetoden, der polysilisiumet smeltes direkte i digelen først, men avkjølingstrinnet er forskjellig fra støpemetoden.Selv om de to metodene er svært like i naturen, trenger den direkte smeltemetoden bare en smeltedigel, og polysilisiumproduktet som produseres er av god kvalitet, noe som bidrar til vekst av polykrystallinske silisiumbarrer med bedre orientering, og vekstprosessen er enkel å automatisere, som kan gjøre den interne posisjonen til krystallen Feilreduksjon.For tiden bruker de ledende foretakene i solenergimaterialindustrien generelt den direkte smeltemetoden for å lage polykrystallinske silisiumblokker, og karbon- og oksygeninnholdet er relativt lavt, som kontrolleres under 10ppma og 16ppma.I fremtiden vil produksjonen av polykrystallinske silisiumblokker fortsatt være dominert av den direkte smeltemetoden, og tapsraten vil holde seg rundt 5 % innen fem år.
Produksjonen av monokrystallinske silisiumstaver er hovedsakelig basert på Czochralski-metoden, supplert med vertikal suspensjonssone-smeltemetoden, og produktene produsert av de to har forskjellige bruksområder.Czochralski-metoden bruker grafittmotstand til å varme opp polykrystallinsk silisium i en kvartsdigel med høy renhet i et termisk system med rett rør for å smelte den, sett deretter frøkrystallen inn i overflaten av smelten for fusjon, og roter frøkrystallen mens du snur smeltedigel., blir frøkrystallen sakte hevet oppover, og monokrystallinsk silisium oppnås gjennom prosessene med såing, forsterkning, skuldervending, vekst med lik diameter og etterbehandling.Den vertikale flytende sone-smeltemetoden refererer til å feste det søyleformede polykrystallinske materialet med høy renhet i ovnskammeret, bevege metallspolen sakte langs den polykrystallinske lengderetningen og passere gjennom den søyleformede polykrystallinske, og sende en høyeffekts radiofrekvensstrøm i metallet spiral for å lage En del av innsiden av den polykrystallinske søylespolen smelter, og etter at spiralen er flyttet, rekrystalliserer smelten for å danne en enkelt krystall.På grunn av de ulike produksjonsprosessene er det forskjeller i produksjonsutstyr, produksjonskostnader og produktkvalitet.For tiden har produktene oppnådd ved sonesmeltemetoden høy renhet og kan brukes til fremstilling av halvlederenheter, mens Czochralski-metoden kan oppfylle betingelsene for å produsere enkeltkrystallsilisium for fotovoltaiske celler og har en lavere kostnad, så det er mainstream-metoden.I 2021 er markedsandelen til straight pull-metoden ca 85 %, og den forventes å øke litt de neste årene.Markedsandelene i 2025 og 2030 er spådd å være henholdsvis 87 % og 90 %.Når det gjelder distriktssmeltende enkrystallsilisium, er industrikonsentrasjonen av distriktssmeltende enkrystallsilisium relativt høy i verden.oppkjøp), TOPSIL (Danmark) .I fremtiden vil ikke utgangsskalaen til smeltet enkrystall silisium øke betydelig.Årsaken er at Kinas relaterte teknologier er relativt tilbakestående sammenlignet med Japan og Tyskland, spesielt kapasiteten til høyfrekvent oppvarmingsutstyr og krystalliseringsprosessforhold.Teknologien for smeltet silisium enkrystall i område med stor diameter krever at kinesiske bedrifter fortsetter å utforske selv.
Czochralski-metoden kan deles inn i kontinuerlig krystalltrekkteknologi (CCZ) og gjentatt krystalltrekkingsteknologi (RCZ).For tiden er mainstream-metoden i bransjen RCZ, som er i overgangsfasen fra RCZ til CCZ.Enkeltkrystalltrekke- og matetrinnene til RZC er uavhengige av hverandre.Før hver trekking må enkeltkrystallblokken avkjøles og fjernes i portkammeret, mens CCZ kan realisere mating og smelting under trekking.RCZ er relativt modent, og det er lite rom for teknologiske forbedringer i fremtiden;mens CCZ har fordelene med kostnadsreduksjon og effektivitetsforbedring, og er i en fase av rask utvikling.Når det gjelder kostnad, sammenlignet med RCZ, som tar ca. 8 timer før en enkelt stang trekkes, kan CCZ forbedre produksjonseffektiviteten betraktelig, redusere smeltedigelkostnader og energiforbruk ved å eliminere dette trinnet.Den totale produksjonen med enkeltovn er mer enn 20 % høyere enn for RCZ.Produksjonskostnaden er mer enn 10 % lavere enn RCZ.Når det gjelder effektivitet, kan CCZ fullføre tegningen av 8-10 enkrystall silisiumstaver innenfor livssyklusen til digelen (250 timer), mens RCZ bare kan fullføre ca. 4, og produksjonseffektiviteten kan økes med 100-150% .Når det gjelder kvalitet, har CCZ mer jevn resistivitet, lavere oksygeninnhold og langsommere akkumulering av metallurenheter, så det er mer egnet for fremstilling av n-type enkeltkrystall silisiumskiver, som også er i en periode med rask utvikling.For tiden har noen kinesiske selskaper kunngjort at de har CCZ-teknologi, og ruten for granulære silisium-CCZ-n-type monokrystallinske silisiumskiver har i utgangspunktet vært klar, og har til og med begynt å bruke 100% granulære silisiummaterialer..I fremtiden vil CCZ i utgangspunktet erstatte RCZ, men det vil ta en viss prosess.
Produksjonsprosessen av monokrystallinske silisiumskiver er delt inn i fire trinn: trekking, skjæring, skjæring, rengjøring og sortering.Fremveksten av diamanttrådsskjæringsmetoden har i stor grad redusert skjæringstapet.Krystalltrekkeprosessen er beskrevet ovenfor.Oppskjæringsprosessen inkluderer avkutting, firkanting og fasing.Skjæring er å bruke en skjæremaskin for å kutte det søyleformede silisiumet til silisiumskiver.Rengjøring og sortering er de siste trinnene i produksjonen av silisiumskiver.Diamanttrådskjæringsmetoden har åpenbare fordeler fremfor den tradisjonelle mørteltrådskjæringsmetoden, som hovedsakelig gjenspeiles i kort tidsforbruk og lavt tap.Hastigheten til diamanttråd er fem ganger høyere enn for tradisjonell skjæring.For eksempel, for skjæring med én wafer, tar tradisjonell skjæring av mørteltråd ca. 10 timer, og diamanttrådskjæring tar bare ca. 2 timer.Tapet av diamanttrådskjæring er også relativt lite, og skadelaget forårsaket av diamanttrådskjæring er mindre enn ved kutting av mørteltråd, noe som bidrar til å kutte tynnere silisiumskiver.De siste årene, for å redusere skjæretap og produksjonskostnader, har bedrifter vendt seg til metoder for skjæring av diamanttråd, og diameteren på samleskinner for diamanttråd blir lavere og lavere.I 2021 vil diameteren på samleskinnen med diamanttråd være 43-56 μm, og diameteren på samleskinnen med diamanttråd som brukes til monokrystallinske silisiumskiver vil avta kraftig og fortsette å avta.Det er anslått at i 2025 og 2030 vil diameteren på diamanttrådskinnene som brukes til å kutte monokrystallinske silisiumskiver være henholdsvis 36 μm og 33 μm, og diametrene til diamanttrådskinnene som brukes til å kutte polykrystallinske silisiumskiver vil være 51 μm og 51 μm, henholdsvis.Dette er fordi det er mange defekter og urenheter i polykrystallinske silisiumskiver, og tynne ledninger er utsatt for brudd.Derfor er diameteren på diamanttrådskinnen som brukes til skjæring av polykrystallinsk silisium, større enn den til monokrystallinske silisiumskiver, og ettersom markedsandelen til polykrystallinske silisiumskiver gradvis avtar, brukes den til polykrystallinsk silisium. Reduksjonen i diameteren til diamanten trådsamleskinner kuttet av skiver har bremset opp.
For tiden er silisiumskiver hovedsakelig delt inn i to typer: polykrystallinske silisiumskiver og monokrystallinske silisiumskiver.Monokrystallinske silisiumskiver har fordelene med lang levetid og høy fotoelektrisk konverteringseffektivitet.Polykrystallinske silisiumskiver er sammensatt av krystallkorn med forskjellig krystallplanorientering, mens enkeltkrystallinsk silisiumskiver er laget av polykrystallinsk silisium som råmateriale og har samme krystallplanorientering.Utseendemessig er polykrystallinske silisiumskiver og enkeltkrystall silisiumskiver blå-svarte og svartbrune.Siden de to er kuttet fra henholdsvis polykrystallinske silisiumbarrer og monokrystallinske silisiumstaver, er formene firkantede og kvasi-firkantede.Levetiden til polykrystallinske silisiumskiver og monokrystallinske silisiumskiver er omtrent 20 år.Hvis emballasjemetoden og bruksmiljøet er egnet, kan levetiden nå mer enn 25 år.Generelt sett er levetiden til monokrystallinske silisiumskiver litt lengre enn for polykrystallinske silisiumskiver.I tillegg er monokrystallinske silisiumskiver også litt bedre i fotoelektrisk konverteringseffektivitet, og deres dislokasjonstetthet og metallurenheter er mye mindre enn polykrystallinske silisiumskiver.Den kombinerte effekten av ulike faktorer gjør minoritetsbærerlevetiden til enkeltkrystaller dusinvis av ganger høyere enn for polykrystallinske silisiumskiver.Derved viser fordelen med konverteringseffektivitet.I 2021 vil den høyeste konverteringseffektiviteten til polykrystallinske silisiumskiver være rundt 21 %, og den for monokrystallinske silisiumskiver vil nå opp til 24,2 %.
I tillegg til lang levetid og høy konverteringseffektivitet, har monokrystallinske silisiumskiver også fordelen av tynning, noe som bidrar til å redusere silisiumforbruket og kostnadene for silisiumplater, men vær oppmerksom på økningen i fragmenteringshastigheten.Tynningen av silisiumskiver bidrar til å redusere produksjonskostnadene, og den nåværende skjæreprosessen kan fullt ut møte behovene for tynning, men tykkelsen på silisiumskiver må også møte behovene til nedstrøms celle- og komponentproduksjon.Generelt har tykkelsen på silisiumskiver vært avtagende de siste årene, og tykkelsen på polykrystallinske silisiumskiver er betydelig større enn på monokrystallinske silisiumskiver.Monokrystallinske silisiumskiver er videre delt inn i n-type silisiumskiver og p-type silisiumskiver, mens n-type silisiumskiver hovedsakelig inkluderer TOPCon-batteribruk og HJT-batteribruk.I 2021 er gjennomsnittlig tykkelse på polykrystallinske silisiumskiver 178μm, og mangelen på etterspørsel i fremtiden vil drive dem til å fortsette å tynnes.Derfor er det spådd at tykkelsen vil avta noe fra 2022 til 2024, og tykkelsen vil holde seg på ca 170μm etter 2025;gjennomsnittlig tykkelse på monokrystallinske silisiumskiver av p-type er ca. 170μm, og den forventes å synke til 155μm og 140μm i 2025 og 2030. Blant de monokrystallinske silisiumskivene av n-type er tykkelsen på silisiumplatene som brukes til HJT-cellene ca. 150 μm, og gjennomsnittlig tykkelse på n-type silisiumskiver som brukes til TOPCon-celler er 165 μm.135 μm.
I tillegg forbruker produksjonen av polykrystallinske silisiumskiver mer silisium enn monokrystallinske silisiumskiver, men produksjonstrinnene er relativt enkle, noe som gir kostnadsfordeler til polykrystallinske silisiumskiver.Polykrystallinsk silisium, som et vanlig råmateriale for polykrystallinske silisiumskiver og monokrystallinske silisiumskiver, har forskjellig forbruk i produksjonen av de to, noe som skyldes forskjellene i renheten og produksjonstrinnene til de to.I 2021 er silisiumforbruket til polykrystallinsk barre 1,10 kg/kg.Det forventes at den begrensede investeringen i forskning og utvikling vil føre til små endringer i fremtiden.Silisiumforbruket til trekkstangen er 1,066 kg/kg, og det er et visst rom for optimalisering.Det forventes å være 1,05 kg/kg og 1,043 kg/kg i henholdsvis 2025 og 2030.I enkeltkrystalltrekkeprosessen kan reduksjonen av silisiumforbruket til trekkstangen oppnås ved å redusere tapet av rengjøring og knusing, streng kontroll av produksjonsmiljøet, redusere andelen primere, forbedre presisjonskontrollen og optimalisere klassifiseringen og prosesseringsteknologi av nedbrutt silisiummaterialer.Selv om silisiumforbruket til polykrystallinske silisiumskiver er høyt, er produksjonskostnadene for polykrystallinske silisiumskiver relativt høye fordi polykrystallinske silisiumblokker produseres ved varmsmeltende barrer, mens monokrystallinske silisiumblokker vanligvis produseres ved langsom vekst i Czochralski enkeltkrystallovner, som bruker relativt mye strøm.Lav.I 2021 vil den gjennomsnittlige produksjonskostnaden for monokrystallinske silisiumskiver være omtrent 0,673 yuan/W, og for polykrystallinske silisiumskiver vil være 0,66 yuan/W.
Ettersom tykkelsen på silisiumskiven avtar og diameteren på diamanttrådsamleskinen avtar, vil produksjonen av silisiumstenger/blokker med lik diameter per kilo øke, og antallet silisiumstenger med en krystall med samme vekt vil være høyere enn det av polykrystallinske silisiumblokker.Når det gjelder kraft, varierer kraften som brukes av hver silisiumplate i henhold til type og størrelse.I 2021 er produksjonen av p-type 166 mm størrelse monokrystallinske firkantede stenger omtrent 64 stykker per kilogram, og produksjonen av polykrystallinske firkantede blokker er omtrent 59 stykker.Blant p-type enkeltkrystall-silisiumskiver er produksjonen av monokrystallinske firkantede stenger med størrelsen 158,75 mm omtrent 70 stykker per kilogram, produksjonen av firkantede enkeltkrystallstenger av p-type 182 mm er omtrent 53 stykker per kilogram, og produksjonen av p -type 210 mm størrelse enkeltkrystallstenger per kilo er omtrent 53 stykker.Utgangen til den firkantede stangen er omtrent 40 stykker.Fra 2022 til 2030 vil kontinuerlig uttynning av silisiumskiver utvilsomt føre til en økning i antall silisiumstaver/blokker av samme volum.Den mindre diameteren på samleskinnen med diamanttråd og middels partikkelstørrelse vil også bidra til å redusere skjæretap, og dermed øke antall wafere som produseres.mengde.Det anslås at i 2025 og 2030 er produksjonen av p-type 166 mm størrelse monokrystallinske firkantede stenger omtrent 71 og 78 stykker per kilogram, og produksjonen av polykrystallinske firkantede blokker er omtrent 62 og 62 stykker, noe som skyldes det lave markedet andel polykrystallinske silisiumskiver Det er vanskelig å forårsake betydelige teknologiske fremskritt.Det er forskjeller i kraften til forskjellige typer og størrelser av silisiumskiver.I følge kunngjøringsdataene for den gjennomsnittlige kraften til 158,75 mm silisiumskiver er omtrent 5,8 W/stk, er gjennomsnittseffekten til 166 mm størrelse silisiumskiver omtrent 6,25 W/stk, og gjennomsnittseffekten til 182 mm silisiumskiver er omtrent 6,25 W/stk. .Den gjennomsnittlige effekten til størrelsen på silisiumplaten er ca. 7,49 W/stk, og den gjennomsnittlige effekten til den 210 mm store silisiumplaten er ca. 10 W/stk.
De siste årene har silisiumskiver gradvis utviklet seg i retning av stor størrelse, og stor størrelse bidrar til å øke kraften til en enkelt brikke, og dermed fortynne ikke-silisiumkostnadene til celler.Størrelsesjusteringen av silisiumskiver må imidlertid også ta hensyn til oppstrøms- og nedstrømsmatching og standardiseringsproblemer, spesielt problemer med belastning og høystrøm.For tiden er det to leire i markedet angående den fremtidige utviklingsretningen for silisiumwaferstørrelse, nemlig 182 mm størrelse og 210 mm størrelse.Forslaget på 182 mm er hovedsakelig fra perspektivet til vertikal industriintegrasjon, basert på vurderingen av installasjon og transport av solcelleceller, kraften og effektiviteten til moduler, og synergien mellom oppstrøms og nedstrøms;mens 210 mm hovedsakelig er fra perspektivet til produksjonskostnad og systemkostnad.Produksjonen av 210 mm silisiumskiver økte med mer enn 15 % i stavtrekkeprosessen med én ovn, produksjonskostnadene for nedstrøms batteri ble redusert med ca. 0,02 yuan/W, og de totale kostnadene for kraftstasjonsbygging ble redusert med ca. 0,1 yuan/ W.I løpet av de neste årene forventes det at silisiumskiver med størrelse under 166 mm gradvis vil bli eliminert;oppstrøms og nedstrøms matchingsproblemene til 210 mm silisiumskiver vil gradvis løses effektivt, og kostnadene vil bli en viktigere faktor som påvirker investeringene og produksjonen til bedrifter.Derfor vil markedsandelen til 210 mm silisiumskiver øke.Jevn stigning;182 mm silisium wafer vil bli mainstream størrelsen i markedet i kraft av sine fordeler i vertikal integrert produksjon, men med den banebrytende utviklingen av 210 mm silisium wafer applikasjonsteknologi, vil 182 mm vike for det.I tillegg er det vanskelig for større silisiumskiver å bli mye brukt i markedet i løpet av de neste årene, fordi arbeidskostnadene og installasjonsrisikoen for store silisiumskiver vil øke kraftig, noe som er vanskelig å oppveie av besparelser i produksjonskostnader og systemkostnader..I 2021 inkluderer størrelser på silisiumwafere på markedet 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm, etc. Blant dem utgjorde størrelsene 158,75 mm og 166 mm 50 % av den totale størrelsen, og størrelsen på 56,7 mm. redusert til 5%, som gradvis vil bli erstattet i fremtiden;166mm er den største størrelsesløsningen som kan oppgraderes for den eksisterende batteriproduksjonslinjen, som vil være den største størrelsen de siste to årene.Når det gjelder overgangsstørrelse, er det forventet at markedsandelen vil være mindre enn 2 % i 2030;den kombinerte størrelsen på 182 mm og 210 mm vil utgjøre 45 % i 2021, og markedsandelen vil øke raskt i fremtiden.Det forventes at den totale markedsandelen i 2030 vil overstige 98 %.
De siste årene har markedsandelen for monokrystallinsk silisium fortsatt å øke, og det har inntatt hovedposisjonen i markedet.Fra 2012 til 2021 steg andelen monokrystallinsk silisium fra under 20 % til 93,3 %, en betydelig økning.I 2018 er silisiumskivene på markedet hovedsakelig polykrystallinske silisiumskiver, som utgjør mer enn 50 %.Hovedårsaken er at de tekniske fordelene med monokrystallinske silisiumskiver ikke kan dekke kostnadsulempene.Siden 2019, ettersom den fotoelektriske konverteringseffektiviteten til monokrystallinske silisiumskiver har betydelig overskredet den for polykrystallinske silisiumskiver, og produksjonskostnadene for monokrystallinske silisiumskiver har fortsatt å synke med teknologisk fremgang, har markedsandelen til monokrystallinske silisiumskiver fortsatt å øke, hovedstrømmen i markedet.produkt.Det er forventet at andelen monokrystallinske silisiumskiver vil nå ca 96 % i 2025, og markedsandelen for monokrystallinske silisiumskiver vil nå 97,7 % i 2030. (Rapportkilde: Future Think Tank)
1.3.Batterier: PERC-batterier dominerer markedet, og utviklingen av n-type batterier presser opp produktkvaliteten
Midtstrømsleddet i fotovoltaisk industrikjede inkluderer fotovoltaiske celler og fotovoltaiske cellemoduler.Behandlingen av silisiumskiver til celler er det viktigste trinnet for å realisere fotoelektrisk konvertering.Det tar omtrent syv trinn å behandle en konvensjonell celle fra en silisiumwafer.Sett først silisiumplaten i flussyre for å produsere en pyramidelignende semsket skinnstruktur på overflaten, og reduserer dermed reflektiviteten til sollys og øker lysabsorpsjonen;den andre er Fosfor diffunderes på overflaten av den ene siden av silisiumplaten for å danne et PN-kryss, og dets kvalitet påvirker direkte effektiviteten til cellen;den tredje er å fjerne PN-overgangen dannet på siden av silisiumplaten under diffusjonstrinnet for å forhindre kortslutning av cellen;Et lag med silisiumnitridfilm er belagt på siden hvor PN-krysset er dannet for å redusere lysrefleksjon og samtidig øke effektiviteten;den femte er å skrive ut metallelektroder på forsiden og baksiden av silisiumplaten for å samle minoritetsbærere generert av solceller;Kretsen som skrives ut i utskriftsfasen er sintret og formet, og den er integrert med silisiumplaten, det vil si cellen;til slutt klassifiseres cellene med ulik effektivitet.
Krystallinske silisiumceller lages vanligvis med silisiumskiver som underlag, og kan deles inn i p-type celler og n-type celler i henhold til type silisiumskiver.Blant dem har n-type celler høyere konverteringseffektivitet og erstatter gradvis p-type celler de siste årene.P-type silisiumskiver lages ved å dope silisium med bor, og n-type silisiumskiver er laget av fosfor.Derfor er konsentrasjonen av borelement i n-type silisiumskiven lavere, og hemmer derved bindingen av bor-oksygenkomplekser, forbedrer minoritetsbærerlevetiden til silisiummaterialet, og samtidig er det ingen fotoindusert dempning i batteriet.I tillegg er n-type minoritetsbærere hull, p-type minoritetsbærere er elektroner, og fangstverrsnittet av de fleste urenhetsatomer for hull er mindre enn elektroner.Derfor er minoritetsbærerens levetid for n-typecellen høyere og den fotoelektriske konverteringsraten er høyere.I følge laboratoriedata er den øvre grensen for konverteringseffektiviteten til p-type celler 24,5%, og konverteringseffektiviteten til n-type celler er opptil 28,7%, så n-type celler representerer utviklingsretningen for fremtidig teknologi.I 2021 har n-type celler (hovedsakelig inkludert heterojunction-celler og TOPCon-celler) relativt høye kostnader, og omfanget av masseproduksjon er fortsatt lite.Den nåværende markedsandelen er rundt 3 %, som i utgangspunktet er det samme som i 2020.
I 2021 vil konverteringseffektiviteten til n-type celler bli betydelig forbedret, og det forventes at det vil være mer rom for teknologisk fremgang de neste fem årene.I 2021 vil storskala produksjon av p-type monokrystallinske celler bruke PERC-teknologi, og den gjennomsnittlige konverteringseffektiviteten vil nå 23,1 %, en økning på 0,3 prosentpoeng sammenlignet med 2020;konverteringseffektiviteten til polykrystallinske svarte silisiumceller ved bruk av PERC-teknologi vil nå 21,0 % sammenlignet med 2020. Årlig økning på 0,2 prosentpoeng;Konvensjonelle polykrystallinske svarte silisiumceller effektivitetsforbedring er ikke sterk, konverteringseffektiviteten i 2021 vil være omtrent 19,5%, bare 0,1 prosentpoeng høyere, og den fremtidige effektivitetsforbedringsplassen er begrenset;den gjennomsnittlige konverteringseffektiviteten til monokrystallinske PERC-celler i ingot er 22,4 %, som er 0,7 prosentpoeng lavere enn for monokrystallinske PERC-celler;den gjennomsnittlige konverteringseffektiviteten til n-type TOPCon-celler når 24 %, og den gjennomsnittlige konverteringseffektiviteten til heterojunction-celler når 24,2 %, som begge har blitt kraftig forbedret sammenlignet med 2020, og den gjennomsnittlige konverteringseffektiviteten til IBC-celler når 24,2 %.Med utviklingen av teknologi i fremtiden, kan også batteriteknologier som TBC og HBC fortsette å gjøre fremskritt.I fremtiden, med reduksjon av produksjonskostnader og forbedring av utbytte, vil n-type batterier være en av hovedutviklingsretningene for batteriteknologi.
Fra batteriteknologiens perspektiv har den iterative oppdateringen av batteriteknologi hovedsakelig gått gjennom BSF, PERC, TOPCon basert på PERC-forbedring, og HJT, en ny teknologi som undergraver PERC;TOPCon kan videre kombineres med IBC for å danne TBC, og HJT kan også kombineres med IBC for å bli HBC.P-type monokrystallinske celler bruker hovedsakelig PERC-teknologi, p-type polykrystallinske celler inkluderer polykrystallinske svarte silisiumceller og ingot monokrystallinske celler, sistnevnte refererer til tilsetning av monokrystallinske frøkrystaller på grunnlag av konvensjonell polykrystallinsk barreprosess, retningsbestemt størkning Deretter en firkantet silisium ingot er dannet, og en silisium wafer blandet med enkeltkrystall og polykrystallinsk er laget gjennom en rekke prosesseringsprosesser.Fordi den i hovedsak bruker en polykrystallinsk fremstillingsrute, er den inkludert i kategorien p-type polykrystallinske celler.N-type cellene inkluderer hovedsakelig TOPCon monokrystallinske celler, HJT monokrystallinske celler og IBC monokrystallinske celler.I 2021 vil de nye masseproduksjonslinjene fortsatt være dominert av PERC-celleproduksjonslinjer, og markedsandelen til PERC-celler vil øke ytterligere til 91,2 %.Ettersom produktetterspørselen for utendørs- og husholdningsprosjekter har konsentrert seg om høyeffektive produkter, vil markedsandelen til BSF-batterier falle fra 8,8 % til 5 % i 2021.
1.4.Moduler: Kostnaden for cellene står for hoveddelen, og kraften til modulene avhenger av cellene
Produksjonstrinnene til fotovoltaiske moduler inkluderer hovedsakelig cellesammenkobling og laminering, og celler står for en stor del av den totale kostnaden for modulen.Siden strømmen og spenningen til en enkelt celle er svært liten, må cellene kobles sammen gjennom samleskinner.Her er de koblet i serie for å øke spenningen, og deretter koblet parallelt for å oppnå høy strøm, og deretter blir fotovoltaisk glass, EVA eller POE, batteriark, EVA eller POE, bakside forseglet og varmepresset i en bestemt rekkefølge , og til slutt beskyttet av aluminiumsramme og silikonforseglingskant.Fra perspektivet til sammensetningen av komponentproduksjonskostnadene utgjør materialkostnadene 75%, og opptar hovedposisjonen, etterfulgt av produksjonskostnader, ytelseskostnader og arbeidskostnader.Materialkostnadene ledes av cellekostnadene.I følge kunngjøringer fra mange selskaper står celler for omtrent 2/3 av de totale kostnadene for solcellemoduler.
Fotovoltaiske moduler er vanligvis delt inn etter celletype, størrelse og mengde.Det er forskjeller i kraften til forskjellige moduler, men de er alle i stigende fase.Strøm er en nøkkelindikator for solcellemoduler, og representerer modulens evne til å konvertere solenergi til elektrisitet.Det kan sees fra effektstatistikken til ulike typer solcellemoduler at når størrelsen og antallet celler i modulen er det samme, er effekten til modulen n-type enkeltkrystall > p-type enkeltkrystall > polykrystallinsk;Jo større størrelse og mengde, jo større kraft har modulen;for TOPCon enkeltkrystallmoduler og heterojunction-moduler med samme spesifikasjon, er kraften til sistnevnte større enn den til førstnevnte.I følge CPIA-prognosen vil moduleffekten øke med 5-10W per år de neste årene.I tillegg vil modulpakning gi et visst strømtap, hovedsakelig inkludert optisk tap og elektrisk tap.Førstnevnte er forårsaket av transmittans og optisk misforhold til emballasjematerialer som fotovoltaisk glass og EVA, og sistnevnte refererer hovedsakelig til bruk av solceller i serie.Kretstapet forårsaket av motstanden til sveisebåndet og selve samleskinnen, og strømmistilpasningstapet forårsaket av parallellkoblingen av cellene, utgjør det totale effekttapet til de to omtrent 8%.
1.5.Fotovoltaisk installert kapasitet: Politikken til forskjellige land er åpenbart drevet, og det er stor plass for ny installert kapasitet i fremtiden
Verden har i bunn og grunn nådd en konsensus om netto nullutslipp under miljøvernmålet, og økonomien til overlagrede solcelleprosjekter har gradvis dukket opp.Land undersøker aktivt utviklingen av kraftproduksjon for fornybar energi.De siste årene har land rundt om i verden forpliktet seg til å redusere karbonutslipp.De fleste av de store klimagassutslipperne har formulert tilsvarende mål for fornybar energi, og den installerte kapasiteten til fornybar energi er enorm.Basert på 1,5 ℃ temperaturkontrollmål, spår IRENA at den globale installerte fornybare energikapasiteten vil nå 10,8TW i 2030. I tillegg, ifølge WOODMac-data, vil nivåkostnadene for elektrisitet (LCOE) for solenergiproduksjon i Kina, India, USA og andre land er allerede lavere enn den billigste fossile energien, og vil gå ytterligere ned i fremtiden.Den aktive promoteringen av politikk i forskjellige land og økonomien til solcellekraftproduksjon har ført til en jevn økning i den kumulative installerte kapasiteten til solcelleanlegg i verden og Kina de siste årene.Fra 2012 til 2021 vil den kumulative installerte kapasiteten til solceller i verden øke fra 104,3 GW til 849,5 GW, og den kumulative installerte kapasiteten til solceller i Kina vil øke fra 6,7 GW til 307 GW, en økning på over 44 ganger.I tillegg står Kinas nyinstallerte solcellekapasitet for mer enn 20 % av verdens totale installerte kapasitet.I 2021 er Kinas nyinstallerte fotovoltaiske kapasitet 53 GW, og utgjør omtrent 40 % av verdens nyinstallerte kapasitet.Dette skyldes hovedsakelig den rikelige og jevne fordelingen av lette energiressurser i Kina, den velutviklede oppstrøms og nedstrøms, og den sterke støtten til nasjonal politikk.I løpet av denne perioden har Kina spilt en stor rolle innen solcellekraftproduksjon, og den kumulative installerte kapasiteten har utgjort mindre enn 6,5 %.hoppet til 36,14 %.
Basert på analysen ovenfor, har CPIA gitt prognosen for nylig økte solcelleanlegg fra 2022 til 2030 over hele verden.Det anslås at under både optimistiske og konservative forhold vil den globale nyinstallerte kapasiteten i 2030 være henholdsvis 366 og 315 GW, og den nyinstallerte kapasiteten i Kina vil være 128, , 105 GW.Nedenfor vil vi forutsi etterspørselen etter polysilisium basert på omfanget av nyinstallert kapasitet hvert år.
1.6.Etterspørselsprognose for polysilisium for fotovoltaiske applikasjoner
Fra 2022 til 2030, basert på CPIAs prognose for de globale nylig økte PV-installasjonene under både optimistiske og konservative scenarier, kan etterspørselen etter polysilisium for PV-applikasjoner forutses.Celler er et nøkkeltrinn for å realisere fotoelektrisk konvertering, og silisiumskiver er de grunnleggende råvarene til celler og direkte nedstrøms for polysilisium, så det er en viktig del av etterspørselsprognoser for polysilisium.Vektet antall stykker per kilo silisiumstenger og ingots kan beregnes ut fra antall stykker per kilogram og markedsandelen for silisiumstenger og -bars.Deretter, i henhold til kraften og markedsandelen til silisiumskiver av forskjellige størrelser, kan den vektede kraften til silisiumskivene oppnås, og deretter kan det nødvendige antallet silisiumskiver estimeres i henhold til den nylig installerte fotovoltaiske kapasiteten.Deretter kan vekten av de nødvendige silisiumstenger og -blokker oppnås i henhold til det kvantitative forholdet mellom antall silisiumskiver og det vektede antall silisiumstenger og silisiumblokker per kilogram.Videre kombinert med det vektede silisiumforbruket til silisiumstaver/silisiumbarrer, kan etterspørselen etter polysilisium for nyinstallert solcellekapasitet endelig oppnås.I følge prognoseresultatene vil den globale etterspørselen etter polysilisium til nye solcelleinstallasjoner de siste fem årene fortsette å stige, nå toppen i 2027, og deretter avta litt de neste tre årene.Det er estimert at under optimistiske og konservative forhold i 2025 vil den globale årlige etterspørselen etter polysilisium til solcelleinstallasjoner være henholdsvis 1 108 900 tonn og 907 800 tonn, og den globale etterspørselen etter polysilisium for solcelleapplikasjoner i 2030 vil være 1 000 til konservative forhold1. ., 896.900 tonn.Ifølge Kinasandel av den globale installerte solcellekapasiteten,Kinas etterspørsel etter polysilisium for solcellebruk i 2025forventes å være henholdsvis 369.600 tonn og 302.600 tonn under optimistiske og konservative forhold, og henholdsvis 739.300 tonn og 605.200 tonn utenlands.
2, Etterspørsel etter halvlederslutt: Skalaen er mye mindre enn etterspørselen i solcellefeltet, og fremtidig vekst kan forventes
I tillegg til å lage fotovoltaiske celler, kan polysilisium også brukes som råmateriale for å lage chips og brukes i halvlederfeltet, som kan deles inn i bilproduksjon, industriell elektronikk, elektronisk kommunikasjon, husholdningsapparater og andre felt.Prosessen fra polysilisium til chip er hovedsakelig delt inn i tre trinn.Først trekkes polysilisiumet inn i monokrystallinske silisiumblokker, og kuttes deretter i tynne silisiumskiver.Silisiumskiver produseres gjennom en rekke slipe-, avfase- og poleringsoperasjoner., som er det grunnleggende råstoffet til halvlederfabrikken.Til slutt kuttes silisiumplaten og lasergraveres i ulike kretsstrukturer for å lage chipprodukter med visse egenskaper.Vanlige silisiumwafere inkluderer hovedsakelig polerte wafere, epitaksiale wafere og SOI wafers.Polert wafer er et chipproduksjonsmateriale med høy flathet oppnådd ved å polere silisiumwaferen for å fjerne det skadede laget på overflaten, som direkte kan brukes til å lage chips, epitaksiale wafere og SOI silisiumwafere.Epitaksiale wafere oppnås ved epitaksial vekst av polerte wafere, mens SOI silisiumwafere fremstilles ved binding eller ioneimplantasjon på polerte wafer-substrater, og forberedelsesprosessen er relativt vanskelig.
Gjennom etterspørselen etter polysilisium på halvledersiden i 2021, kombinert med byråets prognose for veksttakten i halvlederindustrien de neste årene, kan etterspørselen etter polysilisium i halvlederfeltet fra 2022 til 2025 grovt estimeres.I 2021 vil den globale produksjonen av polysilisium av elektronisk kvalitet utgjøre omtrent 6 % av den totale polysilisiumproduksjonen, og polysilisium av solenergi og granulært silisium vil utgjøre omtrent 94 %.Det meste av polysilisium av elektronisk kvalitet brukes i halvlederfeltet, og annet polysilisium brukes i utgangspunktet i fotovoltaisk industri..Derfor kan det antas at mengden polysilisium brukt i halvlederindustrien i 2021 er om lag 37.000 tonn.I tillegg vil etterspørselen etter polysilisium for halvlederbruk øke med en årlig rate på 8,6 % fra 2022 til 2025, i henhold til den fremtidige sammensatte vekstraten for halvlederindustrien, spådd av FortuneBusiness Insights. Det er anslått at i 2025 vil etterspørselen etter polysilisium i halvlederfeltet vil være rundt 51.500 tonn.(Rapportkilde: Future Think Tank)
3, Import og eksport av polysilisium: importen overstiger langt eksporten, med Tyskland og Malaysia som står for en høyere andel
I 2021 vil omtrent 18,63 % av Kinas etterspørsel etter polysilisium komme fra import, og omfanget av import overstiger langt omfanget av eksport.Fra 2017 til 2021 er import- og eksportmønsteret for polysilisium dominert av import, noe som kan skyldes den sterke etterspørselen etter solcelleindustrien som har utviklet seg raskt de siste årene, og etterspørselen etter polysilisium utgjør mer enn 94 % av total etterspørsel;I tillegg har selskapet ennå ikke mestret produksjonsteknologien for høyrent elektronisk polysilisium, så noe polysilisium som kreves av den integrerte kretsindustrien må fortsatt stole på import.I følge dataene fra Silicon Industry Branch fortsatte importvolumet å synke i 2019 og 2020. Den grunnleggende årsaken til nedgangen i polysilisiumimporten i 2019 var den betydelige økningen i produksjonskapasiteten, som steg fra 388 000 tonn i 2018 til 452 000 tonn i 2019. Samtidig har OCI, REC, HANWHA Noen utenlandske selskaper, som noen utenlandske selskaper, trukket seg fra polysilisiumindustrien på grunn av tap, så importavhengigheten av polysilisium er mye lavere;selv om produksjonskapasiteten ikke har økt i 2020, har virkningen av epidemien ført til forsinkelser i byggingen av solcelleprosjekter, og antallet polysilisiumordrer har gått ned i samme periode.I 2021 vil Kinas solcellemarked utvikle seg raskt, og det tilsynelatende forbruket av polysilisium vil nå 613 000 tonn, noe som driver importvolumet til å ta seg opp igjen.I løpet av de siste fem årene har Kinas netto importvolum av polysilisium vært mellom 90 000 og 140 000 tonn, hvorav omtrent 103 800 tonn i 2021. Det forventes at Kinas netto importvolum av polysilisium vil forbli rundt 100 000 tonn per år fra 20252 til 20252.
Kinas import av polysilisium kommer hovedsakelig fra Tyskland, Malaysia, Japan og Taiwan, Kina, og den totale importen fra disse fire landene vil utgjøre 90,51 % i 2021. Omtrent 45 % av Kinas import av polysilisium kommer fra Tyskland, 26 % fra Malaysia, 13,5 % fra Japan, og 6 % fra Taiwan.Tyskland eier verdens polysilisiumgigant WACKER, som er den største kilden til oversjøisk polysilisium, og står for 12,7 % av den totale globale produksjonskapasiteten i 2021;Malaysia har et stort antall polysilisiumproduksjonslinjer fra Sør-Koreas OCI Company, som stammer fra den opprinnelige produksjonslinjen i Malaysia til TOKUYAMA, et japansk selskap kjøpt opp av OCI.Det er fabrikker og noen fabrikker som OCI flyttet fra Sør-Korea til Malaysia.Årsaken til flyttingen er at Malaysia gir gratis fabrikkplass og kostnadene for elektrisitet er en tredjedel lavere enn Sør-Korea;Japan og Taiwan, Kina har TOKUYAMA , GET og andre selskaper, som okkuperer en stor andel av polysilisiumproduksjonen.et sted.I 2021 vil produksjonen av polysilisium være 492 000 tonn, hvor den nyinstallerte fotovoltaiske kapasiteten og etterspørselen etter brikkeproduksjon vil være henholdsvis 206 400 tonn og 1 500 tonn, og de resterende 284 100 tonnene vil hovedsakelig bli brukt til nedstrøms prosessering og eksportert til utlandet.I nedstrømsleddene til polysilisium eksporteres hovedsakelig silisiumskiver, celler og moduler, blant disse er eksporten av moduler spesielt fremtredende.I 2021 hadde 4,64 milliarder silisiumskiver og 3,2 milliarder fotovoltaiske celler blitteksportertfra Kina, med en total eksport på henholdsvis 22,6GW og 10,3GW, og eksporten av solcellemoduler er på 98,5GW, med svært lite import.Når det gjelder eksportverdisammensetning, vil moduleksporten i 2021 nå 24,61 milliarder dollar, som utgjør 86 %, etterfulgt av silisiumskiver og batterier.I 2021 vil den globale produksjonen av silisiumskiver, fotovoltaiske celler og fotovoltaiske moduler nå henholdsvis 97,3 %, 85,1 % og 82,3 %.Det forventes at den globale solcelleindustrien vil fortsette å konsentrere seg i Kina i løpet av de neste tre årene, og produksjonen og eksportvolumet for hver kobling vil være betydelig.Derfor er det anslått at fra 2022 til 2025 vil mengden polysilisium som brukes til bearbeiding og produksjon av nedstrømsprodukter og eksporteres til utlandet gradvis øke.Det er estimert ved å trekke utenlandsk produksjon fra etterspørselen etter polysilisium utenlands.I 2025 vil polysilisium produsert ved bearbeiding til nedstrømsprodukter anslås å eksportere 583 000 tonn til utlandet fra Kina
4, Sammendrag og Outlook
Den globale etterspørselen etter polysilisium er hovedsakelig konsentrert i solcellefeltet, og etterspørselen i halvlederfeltet er ikke en størrelsesorden.Etterspørselen etter polysilisium er drevet av fotovoltaiske installasjoner, og overføres gradvis til polysilisium gjennom koblingen av fotovoltaiske moduler-celle-wafer, og genererer etterspørsel etter det.I fremtiden, med utvidelsen av global installert kapasitet for fotovoltaisk, er etterspørselen etter polysilisium generelt optimistisk.Optimistisk sett vil Kina og utenlandske nylig økte PV-installasjoner som forårsaker etterspørselen etter polysilisium i 2025 være henholdsvis 36,96GW og 73,93GW, og etterspørselen under konservative forhold vil også nå henholdsvis 30,24GW og 60,49GW.I 2021 vil det globale tilbudet og etterspørselen av polysilisium være stram, noe som resulterer i høye globale polysilisiumpriser.Denne situasjonen kan fortsette til 2022, og gradvis gå over til fasen med løs forsyning etter 2023. I andre halvdel av 2020 begynte virkningen av epidemien å svekkes, og nedstrøms produksjonsutvidelse drev etterspørselen etter polysilisium, og noen ledende selskaper planla å utvide produksjonen.Ekspansjonssyklusen på mer enn halvannet år resulterte imidlertid i frigjøring av produksjonskapasitet på slutten av 2021 og 2022, noe som resulterte i en økning på 4,24 % i 2021. Det er et forsyningsgap på 10 000 tonn, så prisene har steget skarpt.Det er spådd at i 2022, under de optimistiske og konservative forholdene for installert fotovoltaisk kapasitet, vil tilbuds- og etterspørselsgapet være henholdsvis -156 500 tonn og 2 400 tonn, og det totale tilbudet vil fortsatt være i en tilstand av relativt mangelvare.I 2023 og utover vil de nye prosjektene som startet byggingen i slutten av 2021 og tidlig i 2022 starte produksjon og oppnå en økning i produksjonskapasiteten.Tilbud og etterspørsel vil gradvis løsne, og prisene kan bli presset ned.I oppfølgingen bør det rettes oppmerksomhet mot virkningen av den russisk-ukrainske krigen på det globale energimønsteret, som kan endre den globale planen for nyinstallert solcellekapasitet, noe som vil påvirke etterspørselen etter polysilisium.
(Denne artikkelen er kun for referansen til UrbanMines' kunder og representerer ingen investeringsråd)