1, Cererea finală fotovoltaică: cererea de capacitate instalată fotovoltaică este puternică, iar cererea de polisiliciu este inversată pe baza previziunii capacității instalate
1.1.Consumul de polisiliciu: globalvolumul de consum crește constant, în principal pentru generarea de energie fotovoltaică
Ultimii zece ani, globalpolisiliciuconsumul a continuat să crească, iar proporția Chinei a continuat să se extindă, condusă de industria fotovoltaică.Din 2012 până în 2021, consumul global de polisiliciu a arătat, în general, o tendință ascendentă, crescând de la 237.000 de tone la aproximativ 653.000 de tone.În 2018, a fost introdusă noua politică fotovoltaică a Chinei 531, care a redus în mod clar rata de subvenție pentru generarea de energie fotovoltaică.Capacitatea fotovoltaică nou instalată a scăzut cu 18% de la an la an, iar cererea de polisiliciu a fost afectată.Din 2019, statul a introdus o serie de politici de promovare a parității în rețea a fotovoltaicului.Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei fotovoltaice, cererea de polisiliciu a intrat, de asemenea, într-o perioadă de creștere rapidă.În această perioadă, proporția consumului de polisiliciu al Chinei în consumul total global a continuat să crească, de la 61,5% în 2012 la 93,9% în 2021, în principal din cauza industriei fotovoltaice în curs de dezvoltare din China.Din perspectiva modelului global de consum al diferitelor tipuri de polisiliciu în 2021, materialele de siliciu utilizate pentru celulele fotovoltaice vor reprezenta cel puțin 94%, dintre care polisiliciul de calitate solară și siliciul granular reprezintă 91% și, respectiv, 3%, în timp ce polisiliciul de calitate electronică care poate fi utilizat pentru cipuri reprezintă 94%.Raportul este de 6%, ceea ce arată că cererea actuală de polisiliciu este dominată de fotovoltaice.Este de așteptat ca, odată cu încălzirea politicii dual-carbon, cererea de capacitate instalată fotovoltaică să devină mai puternică, iar consumul și proporția de polisiliciu de calitate solară să continue să crească.
1.2.Placa de siliciu: napolitana de siliciu monocristalin ocupă curentul principal, iar tehnologia continuă Czochralski se dezvoltă rapid
Legătura directă în aval a polisiliciului sunt plachetele de siliciu, iar China domină în prezent piața globală a plachetelor de siliciu.Din 2012 până în 2021, capacitatea globală și chineză de producție și producția de plachete de siliciu au continuat să crească, iar industria fotovoltaică a continuat să crească.Napolitanele de siliciu servesc drept punte de legătură între materialele din siliciu și bateriile și nu există nicio sarcină pentru capacitatea de producție, așa că continuă să atragă un număr mare de companii pentru a intra în industrie.În 2021, producătorii chinezi de napolitane de siliciu s-au extins semnificativproducțiecapacitatea de producție la 213,5 GW, ceea ce a determinat producția globală de plachete de siliciu să crească la 215,4 GW.Conform capacității de producție existente și nou crescute din China, este de așteptat ca rata anuală de creștere să se mențină la 15-25% în următorii câțiva ani, iar producția de napolitane a Chinei să își mențină în continuare o poziție dominantă absolută în lume.
Siliciul policristalin poate fi transformat în lingouri de siliciu policristalin sau tije de siliciu monocristalin.Procesul de producție a lingourilor de siliciu policristalin include în principal metoda de turnare și metoda de topire directă.În prezent, al doilea tip este metoda principală, iar rata pierderilor se menține practic la aproximativ 5%.Metoda de turnare este în principal topirea materialului de siliciu în creuzet, apoi turnarea acestuia într-un alt creuzet preîncălzit pentru răcire.Prin controlul vitezei de răcire, lingoul de siliciu policristalin este turnat prin tehnologia de solidificare direcțională.Procesul de topire la cald al metodei de topire directă este același cu cel al metodei de turnare, în care polisiliciul este topit mai întâi direct în creuzet, dar etapa de răcire este diferită de metoda de turnare.Deși cele două metode sunt foarte asemănătoare în natură, metoda de topire directă are nevoie doar de un creuzet, iar produsul din polisiliciu produs este de bună calitate, ceea ce favorizează creșterea lingourilor de siliciu policristalin cu o orientare mai bună, iar procesul de creștere este ușor de automate, ceea ce poate face ca poziția internă a cristalului să reducă erorile.În prezent, întreprinderile de top din industria materialelor de energie solară utilizează în general metoda de topire directă pentru a face lingouri de siliciu policristalin, iar conținutul de carbon și oxigen este relativ scăzut, care este controlat sub 10 ppma și 16 ppma.În viitor, producția de lingouri de siliciu policristalin va fi în continuare dominată de metoda de topire directă, iar rata de pierdere va rămâne în jur de 5% în decurs de cinci ani.
Producția de tije de siliciu monocristalin se bazează în principal pe metoda Czochralski, completată de metoda de topire a zonei de suspensie verticală, iar produsele produse de cele două au utilizări diferite.Metoda Czochralski folosește rezistența la grafit la încălzirea siliciului policristalin într-un creuzet de cuarț de înaltă puritate într-un sistem termic cu tub drept pentru a-l topi, apoi introduceți cristalul de semințe în suprafața topiturii pentru fuziune și rotiți cristalul de semințe în timp ce inversați creuzet., cristalul de sămânță este ridicat încet în sus, iar siliciul monocristalin este obținut prin procesele de însămânțare, amplificare, răsucire a umărului, creștere cu diametru egal și finisare.Metoda de topire a zonei de plutire verticală se referă la fixarea materialului policristalin de înaltă puritate coloană în camera cuptorului, mișcând încet bobina de metal de-a lungul direcției lungimii policristaline și trecând prin policristalinul coloan, și trecerea unui curent de frecvență radio de mare putere în metal. bobina pentru a face O parte din interiorul bobinei pilonului policristalin se topește, iar după ce bobina este mutată, topitura se recristalizează pentru a forma un singur cristal.Datorită diferitelor procese de producție, există diferențe în ceea ce privește echipamentele de producție, costurile de producție și calitatea produsului.În prezent, produsele obținute prin metoda topirii zonelor au puritate ridicată și pot fi utilizate pentru fabricarea dispozitivelor semiconductoare, în timp ce metoda Czochralski poate îndeplini condițiile de producere a siliciului monocristal pentru celule fotovoltaice și are un cost mai mic, deci este metoda mainstream.În 2021, cota de piață a metodei straight pull este de aproximativ 85% și este de așteptat să crească ușor în următorii câțiva ani.Se estimează că cotele de piață în 2025 și 2030 vor fi de 87%, respectiv 90%.În ceea ce privește topirea districtuală de siliciu monocristal, concentrația industriei de siliciu districtual monocristal de topire este relativ mare în lume.achiziţie), TOPSIL (Danemarca) .În viitor, scara de ieșire a siliciului monocristal topit nu va crește semnificativ.Motivul este că tehnologiile conexe ale Chinei sunt relativ înapoiate în comparație cu Japonia și Germania, în special capacitatea echipamentelor de încălzire de înaltă frecvență și condițiile procesului de cristalizare.Tehnologia monocristalului de siliciu topit într-o zonă cu diametru mare impune întreprinderilor chineze să continue să exploreze singure.
Metoda Czochralski poate fi împărțită în tehnologie de tragere continuă a cristalelor (CCZ) și tehnologie de tragere a cristalelor repetate (RCZ).În prezent, metoda principală în industrie este RCZ, care se află în faza de tranziție de la RCZ la CCZ.Etapele de tragere și alimentare cu un singur cristal ale RZC sunt independente unele de altele.Înainte de fiecare tragere, lingoul monocristal trebuie răcit și îndepărtat în camera porții, în timp ce CCZ poate realiza alimentarea și topirea în timpul tragerii.RCZ este relativ matur și există puțin loc pentru îmbunătățiri tehnologice în viitor;în timp ce CCZ are avantajele reducerii costurilor și îmbunătățirii eficienței și se află într-o etapă de dezvoltare rapidă.În ceea ce privește costul, în comparație cu RCZ, care durează aproximativ 8 ore înainte ca o singură tijă să fie trasă, CCZ poate îmbunătăți considerabil eficiența producției, poate reduce costul creuzetului și consumul de energie prin eliminarea acestui pas.Producția totală a unui singur cuptor este cu peste 20% mai mare decât cea a RCZ.Costul de producție este cu peste 10% mai mic decât RCZ.În ceea ce privește eficiența, CCZ poate finaliza desenul a 8-10 tije de siliciu monocristal în timpul ciclului de viață al creuzetului (250 de ore), în timp ce RCZ poate finaliza doar aproximativ 4, iar eficiența producției poate fi crescută cu 100-150% .În ceea ce privește calitatea, CCZ are o rezistivitate mai uniformă, un conținut mai scăzut de oxigen și o acumulare mai lentă a impurităților metalice, deci este mai potrivit pentru prepararea plachetelor de siliciu monocristal de tip n, care se află, de asemenea, într-o perioadă de dezvoltare rapidă.În prezent, unele companii chineze au anunțat că au tehnologia CCZ, iar traseul plachetelor de siliciu monocristalin granular-CCZ-n-tip a fost practic clar și chiar a început să folosească materiale de siliciu granular 100%..În viitor, CCZ va înlocui practic RCZ, dar va dura un anumit proces.
Procesul de producție a plachetelor de siliciu monocristalin este împărțit în patru etape: tragerea, felierea, felierea, curățarea și sortarea.Apariția metodei de feliere a sârmei diamantate a redus foarte mult rata de pierdere prin feliere.Procesul de tragere a cristalului a fost descris mai sus.Procesul de tăiere include operații de trunchiere, pătrare și teșire.Tăierea este utilizarea unei mașini de feliere pentru a tăia siliciul colonar în plachete de siliciu.Curățarea și sortarea sunt ultimele etape în producția de plachete de siliciu.Metoda de feliere a sârmei de diamant are avantaje evidente față de metoda tradițională de feliere a sârmei de mortar, care se reflectă în principal în consumul de timp scurt și pierderea redusă.Viteza sârmei diamantate este de cinci ori mai mare decât a tăierii tradiționale.De exemplu, pentru tăierea unei singure napolitane, tăierea tradițională a sârmei de mortar durează aproximativ 10 ore, iar tăierea sârmei diamantate durează doar aproximativ 2 ore.Pierderea tăierii sârmei diamantate este, de asemenea, relativ mică, iar stratul de deteriorare cauzat de tăierea sârmei diamantate este mai mic decât cel al tăierii sârmei de mortar, ceea ce este propice pentru tăierea vafelor de siliciu mai subțiri.În ultimii ani, pentru a reduce pierderile de tăiere și costurile de producție, companiile au apelat la metodele de tăiere a sârmei diamantate, iar diametrul barelor de sârmă de diamant este din ce în ce mai mic.În 2021, diametrul barei de sârmă de diamant va fi de 43-56 μm, iar diametrul barei de sârmă de diamant utilizată pentru plăcile de siliciu monocristalin va scădea foarte mult și va continua să scadă.Se estimează că în 2025 și 2030, diametrele barelor de sârmă de diamant utilizate pentru tăierea plachetelor de siliciu monocristalin vor fi de 36 μm, respectiv 33 μm, iar diametrele barelor de sârmă de diamant utilizate pentru tăierea plachetelor de siliciu policristalin vor fi de 51 μm. și, respectiv, 51 μm.Acest lucru se datorează faptului că există multe defecte și impurități în plachetele de siliciu policristalin, iar firele subțiri sunt predispuse la rupere.Prin urmare, diametrul barei de sârmă de diamant utilizată pentru tăierea plachetelor de siliciu policristalin este mai mare decât cel al plachetelor de siliciu monocristalin și, pe măsură ce cota de piață a plachetelor de siliciu policristalin scade treptat, este utilizată pentru siliciul policristalin. Reducerea diametrului diamantului barele de sârmă tăiate prin felii au încetinit.
În prezent, napolitanele de siliciu sunt împărțite în principal în două tipuri: napolitanele de siliciu policristalin și plachetele de siliciu monocristalin.Placile de siliciu monocristalin au avantajele unei durate lungi de viață și a unei eficiențe ridicate de conversie fotoelectrică.Napolitanele de siliciu policristalin sunt compuse din granule de cristal cu orientări diferite în planul cristalului, în timp ce napolitanele de siliciu monocristalin sunt fabricate din siliciu policristalin ca materie primă și au aceeași orientare în planul cristalin.În aparență, napolitanele de siliciu policristalin și plachetele de siliciu monocristalin sunt albastru-negru și negru-maro.Deoarece cele două sunt tăiate din lingouri de siliciu policristalin și, respectiv, tije de siliciu monocristalin, formele sunt pătrate și cvasipătrate.Durata de viață a plachetelor de siliciu policristalin și a plachetelor de siliciu monocristalin este de aproximativ 20 de ani.Dacă metoda de ambalare și mediul de utilizare sunt adecvate, durata de viață poate ajunge la mai mult de 25 de ani.În general, durata de viață a plăcilor de siliciu monocristalin este puțin mai lungă decât cea a plăcilor de siliciu policristalin.În plus, plăcile de siliciu monocristalin sunt, de asemenea, puțin mai bune în ceea ce privește eficiența conversiei fotoelectrice, iar densitatea lor de dislocare și impuritățile metalice sunt mult mai mici decât cele ale plăcilor de siliciu policristalin.Efectul combinat al diferiților factori face ca durata de viață a purtătorului minoritară a monocristalelor să fie de zeci de ori mai mare decât cea a plachetelor de siliciu policristalin.Arătând astfel avantajul eficienței conversiei.În 2021, cea mai mare eficiență de conversie a plachetelor de siliciu policristalin va fi de aproximativ 21%, iar cea a plachetelor de siliciu monocristalin va ajunge până la 24,2%.
Pe lângă durată lungă de viață și eficiență ridicată de conversie, plachetele de siliciu monocristalin au și avantajul subțierii, ceea ce conduce la reducerea consumului de siliciu și a costurilor plăcilor de siliciu, dar acordați atenție creșterii ratei de fragmentare.Subțierea plachetelor de siliciu ajută la reducerea costurilor de producție, iar procesul actual de feliere poate satisface pe deplin nevoile de subțiere, dar grosimea plachetelor de siliciu trebuie să răspundă și nevoilor fabricării celulelor și componentelor din aval.În general, grosimea plăcilor de siliciu a scăzut în ultimii ani, iar grosimea plăcilor de siliciu policristalin este semnificativ mai mare decât cea a plachetelor de siliciu monocristalin.Plachetele de siliciu monocristalin sunt împărțite în continuare în plăci de siliciu de tip n și plachete de siliciu de tip p, în timp ce napolitanele de siliciu de tip n includ în principal utilizarea bateriei TOPCon și utilizarea bateriei HJT.În 2021, grosimea medie a plachetelor de siliciu policristalin este de 178 μm, iar lipsa cererii în viitor le va determina să continue să se subțieze.Prin urmare, se prevede că grosimea va scădea ușor din 2022 până în 2024, iar grosimea va rămâne la aproximativ 170μm după 2025;grosimea medie a plachetelor de siliciu monocristalin de tip p este de aproximativ 170 μm și este de așteptat să scadă la 155 μm și 140 μm în 2025 și 2030. Dintre plachetele de siliciu monocristalin de tip n, grosimea plachetelor de siliciu utilizate pentru celulele HJT este de aproximativ 150μm, iar grosimea medie a plachetelor de siliciu de tip n utilizate pentru celulele TOPCon este de 165μm.135μm.
În plus, producția de plachete de siliciu policristalin consumă mai mult siliciu decât plachetele de siliciu monocristalin, dar etapele de producție sunt relativ simple, ceea ce aduce avantaje de cost pentru plăcile de siliciu policristalin.Siliciul policristalin, ca materie primă comună pentru plachetele de siliciu policristalin și plachetele de siliciu monocristalin, are un consum diferit în producția celor două, ceea ce se datorează diferenței de puritate și etapele de producție a celor două.În 2021, consumul de siliciu al lingoului policristalin este de 1,10 kg/kg.Este de așteptat ca investițiile limitate în cercetare și dezvoltare să conducă la mici schimbări în viitor.Consumul de siliciu al tijei de tracțiune este de 1,066 kg/kg și există un anumit spațiu pentru optimizare.Este de așteptat să fie de 1,05 kg/kg și 1,043 kg/kg în 2025 și, respectiv, 2030.În procesul de tragere cu un singur cristal, reducerea consumului de siliciu al tijei de tragere poate fi realizată prin reducerea pierderii de curățare și zdrobire, controlul strict al mediului de producție, reducerea proporției de grunduri, îmbunătățirea controlului de precizie și optimizarea clasificării. și tehnologia de prelucrare a materialelor de siliciu degradate.Deși consumul de siliciu al plachetelor de siliciu policristalin este mare, costul de producție al plachetelor de siliciu policristalin este relativ mare, deoarece lingourile de siliciu policristalin sunt produse prin turnarea lingourilor de topire la cald, în timp ce lingourile de siliciu monocristalin sunt de obicei produse prin creștere lentă în cuptoarele cu un singur cristal Czochralski, care consumă putere relativ mare.Scăzut.În 2021, costul mediu de producție al plachetelor de siliciu monocristalin va fi de aproximativ 0,673 yuani/W, iar cel al plachetelor de siliciu policristalin va fi de 0,66 yuani/W.
Pe măsură ce grosimea plachetei de siliciu scade și diametrul barei de sârmă de diamant scade, producția de tije/lingouri de siliciu cu diametru egal pe kilogram va crește, iar numărul de tije de siliciu monocristal de aceeași greutate va fi mai mare decât acesta. de lingouri de siliciu policristalin.În ceea ce privește puterea, puterea folosită de fiecare placă de siliciu variază în funcție de tip și dimensiune.În 2021, producția de bare pătrate monocristaline de tip p de 166 mm este de aproximativ 64 de bucăți pe kilogram, iar producția de lingouri pătrate policristaline este de aproximativ 59 de bucăți.Printre plachetele de siliciu monocristal de tip p, producția de tije pătrate monocristaline de 158,75 mm este de aproximativ 70 de bucăți pe kilogram, producția de tije pătrate de un singur cristal de tip p de 182 mm este de aproximativ 53 de bucăți pe kilogram, iar producția de p -tijele de tip 210 mm cu un singur cristal pe kilogram este de aproximativ 53 de bucăți.Ieșirea barei pătrate este de aproximativ 40 de bucăți.Din 2022 până în 2030, subțierea continuă a plachetelor de siliciu va duce, fără îndoială, la o creștere a numărului de tije/lingouri de siliciu de același volum.Diametrul mai mic al barei de sârmă de diamant și dimensiunea medie a particulelor vor ajuta, de asemenea, la reducerea pierderilor de tăiere, crescând astfel numărul de plachete produse.cantitate.Se estimează că în 2025 și 2030, producția de tije pătrate monocristaline de tip p de 166 mm este de aproximativ 71 și 78 de bucăți pe kilogram, iar producția de lingouri pătrate policristaline este de aproximativ 62 și 62 de bucăți, ceea ce se datorează pieței scăzute. ponderea plachetelor de siliciu policristalin Este dificil să provoace progres tehnologic semnificativ.Există diferențe în puterea diferitelor tipuri și dimensiuni de plachete de siliciu.Conform datelor anunțului, puterea medie a plachetelor de siliciu de 158,75 mm este de aproximativ 5,8 W/buc, puterea medie a plachetelor de siliciu de 166 mm este de aproximativ 6,25 W/buc, iar puterea medie a plachetelor de siliciu de 182 mm este de aproximativ 6,25 W/buc. .Puterea medie a plachetei de siliciu de dimensiune este de aproximativ 7,49 W/buc, iar puterea medie a plachetei de siliciu de dimensiunea 210 mm este de aproximativ 10 W/buc.
În ultimii ani, plachetele de siliciu s-au dezvoltat treptat în direcția dimensiunii mari, iar dimensiunea mare este favorabilă creșterii puterii unui singur cip, diluând astfel costul celulelor fără siliciu.Cu toate acestea, ajustarea dimensiunii plachetelor de siliciu trebuie să ia în considerare, de asemenea, problemele de potrivire și standardizare în amonte și în aval, în special problemele de încărcare și curent ridicat.În prezent, există două tabere pe piață în ceea ce privește direcția viitoare de dezvoltare a dimensiunii plăcilor de siliciu, și anume dimensiunea de 182 mm și dimensiunea de 210 mm.Propunerea de 182mm este în principal din perspectiva integrării verticale a industriei, bazată pe luarea în considerare a instalării și transportului celulelor fotovoltaice, a puterii și eficienței modulelor și a sinergiei dintre amonte și aval;în timp ce 210 mm este în principal din perspectiva costului de producție și a costului sistemului.Producția de plachete de siliciu de 210 mm a crescut cu mai mult de 15% în procesul de extragere a tijei cu un singur cuptor, costul de producție a bateriilor din aval a fost redus cu aproximativ 0,02 yuani/W, iar costul total al construcției centralei electrice a fost redus cu aproximativ 0,1 yuani/ W.În următorii câțiva ani, este de așteptat ca waferele de siliciu cu o dimensiune sub 166 mm să fie eliminate treptat;problemele de potrivire din amonte și din aval ale plachetelor de siliciu de 210 mm vor fi rezolvate treptat în mod eficient, iar costul va deveni un factor mai important care afectează investițiile și producția întreprinderilor.Prin urmare, cota de piață a plachetelor de siliciu de 210 mm va crește.Creștere constantă;Placheta de siliciu de 182 mm va deveni dimensiunea mainstream pe piață, în virtutea avantajelor sale în producția integrată vertical, dar odată cu dezvoltarea revoluționară a tehnologiei de aplicare a plachetelor de siliciu de 210 mm, 182 mm îi vor face loc.În plus, este dificil ca plachetele de siliciu de dimensiuni mai mari să fie utilizate pe scară largă pe piață în următorii câțiva ani, deoarece costul forței de muncă și riscul de instalare al plachetelor de siliciu de dimensiuni mari vor crește foarte mult, ceea ce este dificil de compensat de economii la costurile de producție și costurile de sistem..În 2021, dimensiunile plachetelor de siliciu de pe piață includ 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm etc. Dintre acestea, dimensiunea de 158,75 mm și 166 mm a reprezentat 50% din total și dimensiunea de 156,7 mm. a scăzut la 5%, care va fi înlocuit treptat în viitor;166 mm este soluția de cea mai mare dimensiune care poate fi actualizată pentru linia de producție de baterii existentă, care va avea cea mai mare dimensiune din ultimii doi ani.În ceea ce privește dimensiunea tranziției, este de așteptat ca cota de piață să fie mai mică de 2% în 2030;dimensiunea combinată de 182 mm și 210 mm va reprezenta 45% în 2021, iar cota de piață va crește rapid în viitor.Este de așteptat ca cota totală de piață în 2030 să depășească 98%.
În ultimii ani, cota de piață a siliciului monocristalin a continuat să crească și a ocupat poziția principală pe piață.Din 2012 până în 2021, proporția de siliciu monocristalin a crescut de la mai puțin de 20% la 93,3%, o creștere semnificativă.În 2018, napolitanele de siliciu de pe piață sunt în principal plachete de siliciu policristalin, reprezentând mai mult de 50%.Motivul principal este că avantajele tehnice ale plachetelor de siliciu monocristalin nu pot acoperi dezavantajele de cost.Din 2019, deoarece eficiența de conversie fotoelectrică a plachetelor de siliciu monocristalin a depășit-o semnificativ pe cea a plachetelor de siliciu policristalin, iar costul de producție al plăcilor de siliciu monocristalin a continuat să scadă odată cu progresul tehnologic, cota de piață a plachetelor de siliciu monocristalin a continuat să crească, devenind curentul principal de pe piață.produs.Este de așteptat ca proporția de plachete de siliciu monocristalin să ajungă la aproximativ 96% în 2025, iar cota de piață a plăcilor de siliciu monocristalin va ajunge la 97,7% în 2030. (Sursa raportului: Future Think Tank)
1.3.Baterii: bateriile PERC domină piața, iar dezvoltarea bateriilor de tip n crește calitatea produsului
Veriga intermediară a lanțului industriei fotovoltaice include celule fotovoltaice și module de celule fotovoltaice.Procesarea plăcilor de siliciu în celule este cel mai important pas în realizarea conversiei fotoelectrice.Este nevoie de aproximativ șapte pași pentru a procesa o celulă convențională dintr-o placă de siliciu.În primul rând, puneți placheta de siliciu în acid fluorhidric pentru a produce o structură de piele de căprioară asemănătoare piramidei pe suprafața sa, reducând astfel reflectivitatea luminii solare și crescând absorbția luminii;a doua este Fosforul este difuzat pe suprafața unei laturi a plachetei de siliciu pentru a forma o joncțiune PN, iar calitatea acestuia afectează direct eficiența celulei;al treilea este de a îndepărta joncțiunea PN formată pe partea laterală a plachetei de siliciu în timpul etapei de difuzie pentru a preveni scurtcircuitul celulei;Un strat de film de nitrură de siliciu este acoperit pe partea în care se formează joncțiunea PN pentru a reduce reflexia luminii și în același timp a crește eficiența;al cincilea este de a imprima electrozi metalici pe partea din față și din spate a plachetei de siliciu pentru a colecta purtători minoritari generați de fotovoltaice;Circuitul imprimat în etapa de imprimare este sinterizat și format și este integrat cu placa de siliciu, adică celula;în sfârșit, celulele cu eficiențe diferite sunt clasificate.
Celulele de siliciu cristalin sunt de obicei realizate cu plachete de siliciu drept substraturi și pot fi împărțite în celule de tip p și celule de tip n în funcție de tipul de plachete de siliciu.Printre acestea, celulele de tip n au o eficiență de conversie mai mare și înlocuiesc treptat celulele de tip p în ultimii ani.Placile de siliciu de tip P sunt realizate prin doparea siliciului cu bor, iar napolitanele de siliciu de tip n sunt fabricate din fosfor.Prin urmare, concentrația de element de bor în placheta de siliciu de tip n este mai mică, inhibând astfel legarea complexelor bor-oxigen, îmbunătățind durata de viață a purtătorului minoritar a materialului de siliciu și, în același timp, nu există atenuare foto-indusă. în baterie.În plus, purtătorii minoritari de tip n sunt găuri, purtătorii minoritari de tip p sunt electroni, iar secțiunea transversală de captare a majorității atomilor de impurități pentru găuri este mai mică decât cea a electronilor.Prin urmare, durata de viață a purtătorului minoritar a celulei de tip n este mai mare, iar rata de conversie fotoelectrică este mai mare.Conform datelor de laborator, limita superioară a eficienței de conversie a celulelor de tip p este de 24,5%, iar eficiența de conversie a celulelor de tip n este de până la 28,7%, astfel încât celulele de tip n reprezintă direcția de dezvoltare a tehnologiei viitoare.În 2021, celulele de tip n (incluzând în principal celulele heterojoncții și celulele TOPCon) au costuri relativ mari, iar scara producției de masă este încă mică.Cota de piață actuală este de aproximativ 3%, care este practic aceeași cu cea din 2020.
În 2021, eficiența de conversie a celulelor de tip n va fi îmbunătățită semnificativ și este de așteptat ca în următorii cinci ani să existe mai mult loc pentru progres tehnologic.În 2021, producția pe scară largă de celule monocristaline de tip p va folosi tehnologia PERC, iar eficiența medie de conversie va ajunge la 23,1%, o creștere de 0,3 puncte procentuale față de 2020;eficiența de conversie a celulelor de siliciu negru policristalin folosind tehnologia PERC va ajunge la 21,0%, comparativ cu 2020. Creștere anuală de 0,2 puncte procentuale;Îmbunătățirea eficienței celulelor de siliciu negru policristalin convențional nu este puternică, eficiența conversiei în 2021 va fi de aproximativ 19,5%, cu doar 0,1 puncte procentuale mai mare, iar spațiul viitor de îmbunătățire a eficienței este limitat;eficiența medie de conversie a celulelor PERC monocristaline lingote este de 22,4%, ceea ce este cu 0,7 puncte procentuale mai mică decât cea a celulelor PERC monocristaline;eficiența medie de conversie a celulelor TOPCon de tip n ajunge la 24%, iar eficiența medie de conversie a celulelor heterojoncții ajunge la 24,2%, ambele fiind mult îmbunătățite comparativ cu 2020, iar eficiența medie de conversie a celulelor IBC ajunge la 24,2%.Odată cu dezvoltarea tehnologiei în viitor, tehnologiile bateriilor precum TBC și HBC pot continua să facă progrese.În viitor, odată cu reducerea costurilor de producție și îmbunătățirea randamentului, bateriile de tip n vor fi una dintre principalele direcții de dezvoltare ale tehnologiei bateriilor.
Din perspectiva traseului tehnologiei bateriei, actualizarea iterativă a tehnologiei bateriei a trecut în principal prin BSF, PERC, TOPCon bazat pe îmbunătățirea PERC și HJT, o nouă tehnologie care subminează PERC;TOPCon poate fi combinat în continuare cu IBC pentru a forma TBC, iar HJT poate fi, de asemenea, combinat cu IBC pentru a deveni HBC.Celulele monocristaline de tip P folosesc în principal tehnologia PERC, celulele policristaline de tip p includ celule de siliciu negru policristalin și celule monocristaline lingote, acesta din urmă se referă la adăugarea de cristale de semințe monocristaline pe baza procesului convențional de lingouri policristaline, solidificare direcțională După aceea, a Se formează lingoul pătrat de siliciu și se realizează o napolitană de siliciu amestecată cu monocristal și policristalin printr-o serie de procese de prelucrare.Deoarece utilizează în esență o cale de preparare policristalină, este inclusă în categoria celulelor policristaline de tip p.Celulele de tip n includ în principal celule monocristaline TOPCon, celule monocristaline HJT și celule monocristaline IBC.În 2021, noile linii de producție în masă vor fi în continuare dominate de liniile de producție de celule PERC, iar cota de piață a celulelor PERC va crește în continuare la 91,2%.Deoarece cererea de produse pentru proiectele în aer liber și casnice s-a concentrat pe produse de înaltă eficiență, cota de piață a bateriilor BSF va scădea de la 8,8% la 5% în 2021.
1.4.Module: Costul celulelor reprezintă partea principală, iar puterea modulelor depinde de celule
Etapele de producție a modulelor fotovoltaice includ în principal interconectarea și laminarea celulelor, iar celulele reprezintă o parte majoră din costul total al modulului.Deoarece curentul și tensiunea unei singure celule sunt foarte mici, celulele trebuie să fie interconectate prin bare colectoare.Aici, acestea sunt conectate în serie pentru a crește tensiunea, apoi conectate în paralel pentru a obține un curent mare, iar apoi sticla fotovoltaică, EVA sau POE, Foaia bateriei, EVA sau POE, foaia din spate sunt sigilate și presate la căldură într-o anumită ordine și în cele din urmă protejate de cadru de aluminiu și margine de etanșare din silicon.Din perspectiva compoziției costului de producție al componentelor, costul materialului reprezintă 75%, ocupând poziția principală, urmat de costul de producție, costul de performanță și costul forței de muncă.Costul materialelor este condus de costul celulelor.Potrivit anunţurilor multor companii, celulele reprezintă aproximativ 2/3 din costul total al modulelor fotovoltaice.
Modulele fotovoltaice sunt de obicei împărțite în funcție de tipul celulei, dimensiunea și cantitatea.Există diferențe în puterea diferitelor module, dar toate sunt în stadiu ascendent.Puterea este un indicator cheie al modulelor fotovoltaice, reprezentând capacitatea modulului de a converti energia solară în energie electrică.Din statisticile de putere ale diferitelor tipuri de module fotovoltaice se poate observa că atunci când dimensiunea și numărul de celule din modul sunt aceleași, puterea modulului este monocristal de tip n > monocristal de tip p > policristalin;Cu cât dimensiunea și cantitatea sunt mai mari, cu atât puterea modulului este mai mare;pentru modulele monocristal TOPCon și modulele heterojoncții cu aceeași specificație, puterea celui din urmă este mai mare decât cea a primei.Conform prognozei CPIA, puterea modulului va crește cu 5-10W pe an în următorii câțiva ani.În plus, ambalarea modulelor va aduce o anumită pierdere de putere, inclusiv pierderi optice și electrice.Prima este cauzată de transmisia și nepotrivirea optică a materialelor de ambalare precum sticla fotovoltaică și EVA, iar cea de-a doua se referă în principal la utilizarea celulelor solare în serie.Pierderea circuitului cauzată de rezistența panglicii de sudură și a barei de distribuție în sine și pierderea de nepotrivire a curentului cauzată de conexiunea în paralel a celulelor, pierderea totală de putere a celor două reprezintă aproximativ 8%.
1.5.Capacitatea instalată fotovoltaică: Politicile diferitelor țări sunt în mod evident determinate și există spațiu imens pentru o nouă capacitate instalată în viitor
Lumea a ajuns practic la un consens privind emisiile nete zero în cadrul obiectivului de protecție a mediului, iar economia proiectelor fotovoltaice suprapuse a apărut treptat.Țările explorează în mod activ dezvoltarea producției de energie din surse regenerabile.În ultimii ani, țările din întreaga lume și-au luat angajamente de a reduce emisiile de carbon.Majoritatea emitenților majori de gaze cu efect de seră au formulat obiective corespunzătoare de energie regenerabilă, iar capacitatea instalată de energie regenerabilă este uriașă.Pe baza obiectivului de control al temperaturii de 1,5 ℃, IRENA estimează că capacitatea globală instalată de energie regenerabilă va ajunge la 10,8 TW în 2030. În plus, conform datelor WOODMac, costul nivel al energiei electrice (LCOE) al producerii de energie solară în China, India, Statele Unite și alte țări este deja mai mică decât cea mai ieftină energie fosilă și va scădea în continuare în viitor.Promovarea activă a politicilor în diverse țări și economia producției de energie fotovoltaică au condus la o creștere constantă a capacității instalate cumulate de energie fotovoltaică în lume și China în ultimii ani.Din 2012 până în 2021, capacitatea instalată cumulativă a energiei fotovoltaice în lume va crește de la 104,3 GW la 849,5 GW, iar capacitatea instalată cumulativă a energiei fotovoltaice în China va crește de la 6,7 GW la 307 GW, o creștere de peste 44 de ori.În plus, capacitatea fotovoltaică nou instalată a Chinei reprezintă mai mult de 20% din capacitatea totală instalată a lumii.În 2021, capacitatea fotovoltaică nou instalată a Chinei este de 53 GW, reprezentând aproximativ 40% din capacitatea nou instalată a lumii.Acest lucru se datorează în principal distribuției abundente și uniforme a resurselor de energie luminoasă în China, bine-dezvoltate în amonte și în aval și sprijinului puternic al politicilor naționale.În această perioadă, China a jucat un rol uriaș în generarea de energie fotovoltaică, iar capacitatea instalată cumulată a reprezentat mai puțin de 6,5%.a crescut la 36,14%.
Pe baza analizei de mai sus, CPIA a dat prognoza pentru instalațiile fotovoltaice nou crescute din 2022 până în 2030 în toată lumea.Se estimează că atât în condiții optimiste, cât și în condiții conservatoare, capacitatea globală nou instalată în 2030 va fi de 366, respectiv 315 GW, iar capacitatea nou instalată a Chinei va fi de 128, 105 GW.Mai jos vom prognoza cererea de polisiliciu în funcție de amploarea capacității nou instalate în fiecare an.
1.6.Prognoza cererii de polisiliciu pentru aplicații fotovoltaice
Din 2022 până în 2030, pe baza prognozei CPIA pentru instalațiile PV la nivel global, nou crescute, atât în scenarii optimiste, cât și conservatoare, cererea de polisiliciu pentru aplicații fotovoltaice poate fi prezisă.Celulele sunt un pas cheie pentru realizarea conversiei fotoelectrice, iar plachetele de siliciu sunt materiile prime de bază ale celulelor și direct în aval de polisiliciu, deci este o parte importantă a prognozei cererii de polisiliciu.Numărul ponderat de bucăți pe kilogram de tije și lingouri de siliciu poate fi calculat din numărul de bucăți pe kilogram și cota de piață a tijelor și lingourilor de siliciu.Apoi, în funcție de puterea și cota de piață a plachetelor de siliciu de diferite dimensiuni, poate fi obținută puterea ponderată a plachetelor de siliciu și apoi poate fi estimat numărul necesar de plachete de siliciu în funcție de capacitatea fotovoltaică nou instalată.Apoi, greutatea tijelor și lingourilor de siliciu necesare poate fi obținută în funcție de relația cantitativă dintre numărul de plachete de siliciu și numărul ponderat de tije și lingouri de siliciu pe kilogram.În plus, combinat cu consumul ponderat de siliciu al tijelor de siliciu/lingourilor de siliciu, cererea de polisiliciu pentru capacitatea fotovoltaică nou instalată poate fi în sfârșit obținută.Potrivit rezultatelor prognozate, cererea globală de polisiliciu pentru noi instalații fotovoltaice în ultimii cinci ani va continua să crească, atingând un vârf în 2027, iar apoi să scadă ușor în următorii trei ani.Se estimează că, în condiții optimiste și conservatoare, în 2025, cererea globală anuală de polisiliciu pentru instalații fotovoltaice va fi de 1.108.900 de tone și, respectiv, 907.800 de tone, iar cererea globală de polisiliciu pentru aplicații fotovoltaice în 2030 va fi de 1.042.100 de tone în condiții optimiste și conservatoare. ., 896.900 tone.Potrivit Chineiproporția din capacitatea globală instalată fotovoltaică,Cererea Chinei de polisiliciu pentru utilizare fotovoltaică în 2025este de așteptat să fie de 369.600 de tone și, respectiv, 302.600 de tone în condiții optimiste și conservatoare și 739.300 de tone și, respectiv, 605.200 de tone în străinătate.
2, Cererea finală a semiconductorilor: scara este mult mai mică decât cererea în domeniul fotovoltaic și se poate aștepta creșterea viitoare
Pe lângă fabricarea celulelor fotovoltaice, polisiliciul poate fi folosit și ca materie primă pentru fabricarea de cipuri și este utilizat în domeniul semiconductorilor, care poate fi subdivizat în producție de automobile, electronice industriale, comunicații electronice, electrocasnice și alte domenii.Procesul de la polisiliciu la cip este împărțit în principal în trei etape.Mai întâi, polisiliciul este tras în lingouri de siliciu monocristalin și apoi tăiat în plachete subțiri de siliciu.Napolitanele de siliciu sunt produse printr-o serie de operații de șlefuire, teșire și lustruire., care este materia primă de bază a fabricii de semiconductori.În cele din urmă, placheta de siliciu este tăiată și gravată cu laser în diferite structuri de circuit pentru a face produse cu cip cu anumite caracteristici.Placile de siliciu obișnuite includ în principal napolitane lustruite, napolitane epitaxiale și napolitane SOI.Napolitană lustruită este un material de producție de cip cu planeitate ridicată, obținut prin lustruirea plachetei de siliciu pentru a îndepărta stratul deteriorat de pe suprafață, care poate fi utilizat direct pentru a face cipuri, napolitane epitaxiale și plachete de siliciu SOI.Placile epitaxiale sunt obținute prin creșterea epitaxială a plachetelor lustruite, în timp ce plachetele de siliciu SOI sunt fabricate prin lipire sau implantare ionică pe substraturi de plachete lustruite, iar procesul de preparare este relativ dificil.
Prin cererea de polisiliciu pe partea semiconductorilor în 2021, combinată cu prognoza agenției privind rata de creștere a industriei semiconductoarelor în următorii câțiva ani, cererea de polisiliciu în domeniul semiconductorilor din 2022 până în 2025 poate fi estimată aproximativ.În 2021, producția globală de polisiliciu de calitate electronică va reprezenta aproximativ 6% din producția totală de polisiliciu, iar polisiliciul de calitate solară și siliciul granular vor reprezenta aproximativ 94%.Majoritatea polisiliciului de calitate electronică este utilizat în domeniul semiconductorilor, iar alt polisiliciu este utilizat în principal în industria fotovoltaică..Prin urmare, se poate presupune că cantitatea de polisiliciu utilizată în industria semiconductoarelor în 2021 este de aproximativ 37.000 de tone.În plus, conform viitoarei rate de creștere compusă a industriei semiconductoarelor prezisă de FortuneBusiness Insights, cererea de polisiliciu pentru utilizarea semiconductoarelor va crește cu o rată anuală de 8,6% din 2022 până în 2025. Se estimează că în 2025, cererea de polisiliciul în domeniul semiconductorilor va fi în jur de 51.500 de tone.(Sursa raportului: Future Think Tank)
3, Import și export de polisiliciu: importurile depășesc cu mult exporturile, Germania și Malaezia reprezentând o proporție mai mare
În 2021, aproximativ 18,63% din cererea de polisiliciu a Chinei va proveni din importuri, iar dimensiunea importurilor depășește cu mult scara exporturilor.Din 2017 până în 2021, modelul de import și export de polisiliciu este dominat de importuri, ceea ce se poate datora cererii puternice din aval pentru industria fotovoltaică, care s-a dezvoltat rapid în ultimii ani, iar cererea sa de polisiliciu reprezintă mai mult de 94% din cererea totală;În plus, compania nu a stăpânit încă tehnologia de producție a polisiliciului electronic de înaltă puritate, așa că o parte din polisiliciu necesar industriei circuitelor integrate trebuie încă să se bazeze pe importuri.Potrivit datelor Filialei Industrie a Siliciului, volumul importurilor a continuat să scadă în 2019 și 2020. Motivul fundamental al scăderii importurilor de polisiliciu în 2019 a fost creșterea substanțială a capacității de producție, care a crescut de la 388.000 de tone în 2018 la 452.000 de tone. în 2019. În același timp, OCI, REC, HANWHA Unele companii de peste mări, cum ar fi unele companii de peste mări, s-au retras din industria polisiliciului din cauza pierderilor, astfel încât dependența de import de polisiliciu este mult mai mică;deși capacitatea de producție nu a crescut în 2020, impactul epidemiei a dus la întârzieri în construcția proiectelor fotovoltaice, iar numărul comenzilor de polisiliciu a scăzut în aceeași perioadă.În 2021, piața fotovoltaică din China se va dezvolta rapid, iar consumul aparent de polisiliciu va ajunge la 613.000 de tone, ceea ce duce la revenirea volumului importurilor.În ultimii cinci ani, volumul net de import de polisiliciu din China a fost între 90.000 și 140.000 de tone, din care aproximativ 103.800 de tone în 2021. Este de așteptat ca volumul net de import de polisiliciu al Chinei să rămână în jur de 100.000 de tone pe an între 2022 și 2025.
Importurile de polisiliciu din China provin în principal din Germania, Malaezia, Japonia și Taiwan, China, iar importurile totale din aceste patru țări vor reprezenta 90,51% în 2021. Aproximativ 45% din importurile de polisiliciu ale Chinei provin din Germania, 26% din Malaezia, 13,5% din Japonia și 6% din Taiwan.Germania deține gigantul mondial de polisiliciu WACKER, care este cea mai mare sursă de polisiliciu de peste mări, reprezentând 12,7% din capacitatea totală de producție globală în 2021;Malaezia are un număr mare de linii de producție de polisiliciu de la compania OCI din Coreea de Sud, care provine din linia de producție originală din Malaezia a TOKUYAMA, o companie japoneză achiziționată de OCI.Există fabrici și unele fabrici pe care OCI le-a mutat din Coreea de Sud în Malaezia.Motivul relocării este că Malaezia oferă spațiu gratuit în fabrică, iar costul electricității este cu o treime mai mic decât cel al Coreei de Sud;Japonia și Taiwan, China au TOKUYAMA, GET și alte companii, care ocupă o mare parte din producția de polisiliciu.un loc.În 2021, producția de polisiliciu va fi de 492.000 de tone, iar capacitatea fotovoltaică nou instalată și cererea de producție de cip vor fi de 206.400 de tone și, respectiv, 1.500 de tone, iar restul de 284.100 de tone vor fi utilizate în principal pentru procesarea în aval și exportate în străinătate.În legăturile din aval ale polisiliciului se exportă în principal plachete, celule și module de siliciu, printre care exportul de module este deosebit de important.În 2021, 4,64 miliarde de plachete de siliciu și 3,2 miliarde de celule fotovoltaice au fostexportatedin China, cu un export total de 22,6 GW, respectiv 10,3 GW, iar exportul de module fotovoltaice este de 98,5 GW, cu foarte puține importuri.În ceea ce privește compoziția valorii exporturilor, exporturile de module în 2021 vor ajunge la 24,61 miliarde USD, reprezentând 86%, urmate de napolitane și baterii de siliciu.În 2021, producția globală de plachete de siliciu, celule fotovoltaice și module fotovoltaice va ajunge la 97,3%, 85,1% și, respectiv, 82,3%.Este de așteptat ca industria fotovoltaică globală să continue să se concentreze în China în următorii trei ani, iar volumul de producție și export al fiecărei legături va fi considerabil.Prin urmare, se estimează că din 2022 până în 2025, cantitatea de polisiliciu utilizată pentru prelucrarea și producerea produselor din aval și exportată în străinătate va crește treptat.Este estimată scăzând producția de peste mări din cererea de polisiliciu de peste mări.În 2025, polisiliciul produs prin prelucrarea în produse din aval va exporta 583.000 de tone în țări străine din China.
4, Rezumat și Outlook
Cererea globală de polisiliciu este concentrată în principal în câmpul fotovoltaic, iar cererea în domeniul semiconductorilor nu este un ordin de mărime.Cererea de polisiliciu este condusă de instalațiile fotovoltaice și este transmisă treptat la polisiliciu prin legătura modulelor fotovoltaice-celula-plachetă, generând cerere pentru acesta.În viitor, odată cu extinderea capacității instalate fotovoltaice globale, cererea de polisiliciu este în general optimistă.În mod optimist, instalațiile fotovoltaice proaspăt crescute din China și din străinătate, care determină cererea de polisiliciu în 2025, vor fi de 36,96 GW și, respectiv, 73,93 GW, iar cererea în condiții conservatoare va ajunge și la 30,24 GW și, respectiv, 60,49 GW.În 2021, cererea și oferta globală de polisiliciu vor fi strânse, rezultând prețuri globale ridicate pentru polisiliciu.Această situație poate continua până în 2022 și trece treptat la stadiul de aprovizionare slabă după 2023. În a doua jumătate a anului 2020, impactul epidemiei a început să slăbească, iar extinderea producției în aval a condus cererea de polisiliciu, iar unele companii de top au planificat pentru a extinde producția.Cu toate acestea, ciclul de expansiune de peste un an și jumătate a dus la eliberarea capacității de producție la sfârșitul anului 2021 și 2022, rezultând o creștere de 4,24% în 2021. Există un decalaj de aprovizionare de 10.000 de tone, astfel încât prețurile au crescut brusc.Se preconizează că în 2022, în condițiile optimiste și conservatoare ale capacității instalate fotovoltaice, decalajul dintre cerere și ofertă va fi de -156.500 tone, respectiv 2.400 tone, iar oferta generală va fi încă într-o stare de aprovizionare relativ scurtă.În 2023 și ulterior, noile proiecte care au început construcția la sfârșitul lui 2021 și începutul lui 2022 vor începe producția și vor obține o creștere a capacității de producție.Oferta și cererea se vor slăbi treptat, iar prețurile pot fi sub presiune în scădere.În continuare, ar trebui să se acorde atenție impactului războiului ruso-ucrainean asupra modelului energetic global, care poate schimba planul global pentru capacitatea fotovoltaică nou instalată, ceea ce va afecta cererea de polisiliciu.
(Acest articol este doar pentru referința clienților UrbanMines și nu reprezintă niciun sfat de investiții)