1, Конечный спрос на фотоэлектрическую энергетику: спрос на установленную мощность фотоэлектрической энергии высок, а спрос на поликремний меняется на противоположный в зависимости от прогноза установленной мощности.
1.1.Потребление поликремния: глобальноеобъем потребления неуклонно растет, в основном для производства фотоэлектрической энергии
За последние десять лет глобальноеполикремнийпотребление продолжает расти, и доля Китая продолжает расширяться, во главе с фотоэлектрической промышленностью.С 2012 по 2021 год мировое потребление поликремния в целом демонстрировало тенденцию к росту, увеличившись с 237 000 тонн до примерно 653 000 тонн.В 2018 году была введена новая политика Китая в области фотоэлектрической энергии 531, которая явно снизила уровень субсидий для производства фотоэлектрической энергии.Вновь установленные фотоэлектрические мощности упали на 18% в годовом исчислении, что повлияло на спрос на поликремний.С 2019 года штат ввел ряд мер по обеспечению сетевого паритета фотоэлектрических систем.С быстрым развитием фотоэлектрической промышленности спрос на поликремний также вступил в период быстрого роста.В этот период доля потребления поликремния в Китае в общемировом потреблении продолжала расти с 61,5% в 2012 году до 93,9% в 2021 году, главным образом благодаря быстро развивающейся фотоэлектрической промышленности Китая.С точки зрения глобальной структуры потребления различных типов поликремния в 2021 году на кремниевые материалы, используемые для фотоэлектрических элементов, будет приходиться не менее 94%, из которых на поликремний солнечного качества и гранулированный кремний придется 91% и 3% соответственно, а Поликремний электронного класса, который можно использовать для изготовления чипов, составляет 94%.Соотношение составляет 6%, что показывает, что в текущем спросе на поликремний преобладают фотоэлектрические элементы.Ожидается, что с потеплением политики двойного углерода спрос на установленную фотоэлектрическую мощность станет сильнее, а потребление и доля поликремния солнечного качества будут продолжать расти.
1.2.Кремниевая пластина: монокристаллическая кремниевая пластина занимает основное место, и непрерывная технология Чохральского быстро развивается.
Прямым звеном производства поликремния являются кремниевые пластины, и Китай в настоящее время доминирует на мировом рынке кремниевых пластин.С 2012 по 2021 год мировые и китайские мощности по производству кремниевых пластин продолжали расти, а фотоэлектрическая промышленность продолжала бурно развиваться.Кремниевые пластины служат мостом, соединяющим кремниевые материалы и батареи, и не нагружают производственные мощности, поэтому они продолжают привлекать большое количество компаний для входа в отрасль.В 2021 году китайские производители кремниевых пластин значительно расширились.производствомощность до 213,5 ГВт, что привело к увеличению мирового производства кремниевых пластин до 215,4 ГВт.Учитывая существующие и недавно увеличенные производственные мощности в Китае, ожидается, что ежегодные темпы роста сохранятся на уровне 15-25% в ближайшие несколько лет, а производство пластин в Китае по-прежнему будет сохранять абсолютное доминирующее положение в мире.
Поликристаллический кремний можно превратить в слитки поликристаллического кремния или стержни из монокристаллического кремния.Процесс производства слитков поликристаллического кремния в основном включает метод литья и метод прямой плавки.В настоящее время второй тип является основным методом, и уровень потерь в основном поддерживается на уровне около 5%.Метод литья заключается в основном в том, что сначала кремниевый материал расплавляется в тигле, а затем отливается в другой предварительно нагретый тигель для охлаждения.Контролируя скорость охлаждения, слиток поликристаллического кремния отливается по технологии направленной затвердевания.Процесс горячего плавления при методе прямой плавки такой же, как и при методе литья, при котором поликремний сначала плавится непосредственно в тигле, но этап охлаждения отличается от метода литья.Хотя эти два метода очень похожи по своей природе, для метода прямой плавки требуется только один тигель, а получаемый продукт поликремния имеет хорошее качество, что способствует росту слитков поликристаллического кремния с лучшей ориентацией, а процесс роста легко контролировать. автоматизировать, что позволяет уменьшить внутреннюю позицию кристалла.В настоящее время ведущие предприятия в индустрии материалов для солнечной энергии обычно используют метод прямой плавки для изготовления слитков поликристаллического кремния, а содержание углерода и кислорода относительно низкое, которое контролируется ниже 10 и 16 частей на миллион.В будущем в производстве слитков поликристаллического кремния по-прежнему будет преобладать метод прямой плавки, а уровень потерь будет оставаться на уровне около 5% в течение пяти лет.
Производство стержней из монокристаллического кремния в основном основано на методе Чохральского, дополненном методом плавления в вертикальной подвесной зоне, и продукция, производимая этими двумя способами, имеет различное применение.В методе Чохральского используется устойчивость графита к нагреву поликристаллического кремния в кварцевом тигле высокой чистоты в термической системе с прямой трубкой для его плавления, затем вставки затравочного кристалла в поверхность расплава для плавления и вращения затравочного кристалла, переворачивая тигель.Затравочный кристалл медленно поднимается вверх, и монокристаллический кремний получается в результате процессов затравки, амплификации, поворота плеч, роста равного диаметра и окончательной обработки.Метод плавления в вертикальной плавающей зоне подразумевает фиксацию столбчатого поликристаллического материала высокой чистоты в камере печи, медленное перемещение металлической катушки вдоль направления длины поликристалла и прохождение через столбчатый поликристалл, а также пропускание мощного радиочастотного тока через металл. катушка для изготовления Часть внутренней части катушки поликристаллического столба плавится, и после перемещения катушки расплав рекристаллизуется с образованием монокристалла.Из-за различных производственных процессов существуют различия в производственном оборудовании, производственных затратах и качестве продукции.В настоящее время продукты, полученные методом зонной плавки, обладают высокой чистотой и могут быть использованы для изготовления полупроводниковых приборов, а метод Чохральского может удовлетворить условия получения монокристаллического кремния для фотоэлектрических элементов и имеет меньшую стоимость, поэтому он основной метод.В 2021 году рыночная доля метода прямого вытягивания составит около 85%, и ожидается, что в ближайшие несколько лет она немного увеличится.По прогнозам, доли рынка в 2025 и 2030 годах составят 87% и 90% соответственно.Что касается районной плавки монокристаллического кремния, концентрация промышленности районной плавки монокристаллического кремния в мире относительно высока.приобретение), TOPSIL (Дания).В будущем масштабы производства расплавленного монокристаллического кремния существенно не увеличатся.Причина в том, что соответствующие технологии Китая относительно отстали по сравнению с Японией и Германией, особенно мощность высокочастотного нагревательного оборудования и условия процесса кристаллизации.Технология плавленого монокристалла кремния большого диаметра требует от китайских предприятий продолжения собственных исследований.
Метод Чохральского можно разделить на технологию непрерывного вытягивания кристаллов (CCZ) и технологию повторного вытягивания кристаллов (RCZ).В настоящее время основным методом в отрасли является RCZ, который находится на стадии перехода от RCZ к CCZ.Этапы вытягивания и подачи монокристалла RZC независимы друг от друга.Перед каждой вытяжкой монокристаллический слиток необходимо охладить и удалить в литниковой камере, в то время как CCZ может осуществлять подачу и плавление во время вытягивания.RCZ является относительно зрелой компанией, и в будущем у нее мало возможностей для технологического совершенствования;в то время как CCZ обладает преимуществами снижения затрат и повышения эффективности и находится на стадии быстрого развития.С точки зрения стоимости, по сравнению с RCZ, на вытяжку одного стержня уходит около 8 часов, CCZ может значительно повысить эффективность производства, снизить стоимость тигля и потребление энергии за счет исключения этого этапа.Общая производительность одной печи более чем на 20% выше, чем у RCZ.Себестоимость продукции более чем на 10% ниже, чем у RCZ.С точки зрения эффективности, CCZ может выполнить вытяжку 8-10 стержней монокристаллического кремния в течение жизненного цикла тигля (250 часов), тогда как RCZ может выполнить только около 4, а эффективность производства может быть увеличена на 100-150%. .С точки зрения качества CCZ имеет более однородное удельное сопротивление, меньшее содержание кислорода и более медленное накопление металлических примесей, поэтому он больше подходит для изготовления пластин монокристаллического кремния n-типа, которые также находятся в период быстрого развития.В настоящее время некоторые китайские компании объявили, что у них есть технология CCZ, и путь производства монокристаллических кремниевых пластин гранулированного кремния-CCZ-n-типа в основном ясен, и они даже начали использовать 100% гранулированные кремниевые материалы..В будущем CCZ по сути заменит RCZ, но для этого потребуется определенный процесс.
Процесс производства пластин монокристаллического кремния разделен на четыре этапа: вытягивание, нарезка, нарезка, очистка и сортировка.Появление метода нарезки алмазным канатом значительно снизило уровень потерь при нарезке.Процесс вытягивания кристаллов был описан выше.Процесс нарезки включает в себя операции усечения, возведения в квадрат и снятия фаски.Нарезка заключается в использовании машины для нарезки столбчатого кремния на кремниевые пластины.Очистка и сортировка — заключительные этапы производства кремниевых пластин.Метод нарезки алмазной проволокой имеет очевидные преимущества перед традиционным методом нарезки минометной проволокой, что в основном отражается в кратчайших затратах времени и низких потерях.Скорость алмазного каната в пять раз превышает скорость традиционной резки.Например, для резки одной пластины традиционная резка растворной проволокой занимает около 10 часов, а резка алмазной проволокой занимает всего около 2 часов.Потери при резке алмазной проволокой также относительно невелики, а слой повреждений, вызванный резкой алмазной проволокой, меньше, чем при резке растворной проволокой, что способствует резке более тонких кремниевых пластин.В последние годы, чтобы снизить потери при резке и производственные затраты, компании обратились к методам нарезки алмазной проволокой, а диаметр шин из алмазной проволоки становится все меньше и меньше.В 2021 году диаметр шины из алмазного троса составит 43-56 мкм, а диаметр шины из алмазного троса, используемой для пластин монокристаллического кремния, сильно уменьшится и продолжит снижаться.Предполагается, что в 2025 и 2030 годах диаметры шин из алмазного троса, используемых для резки пластин монокристаллического кремния, составят 36 мкм и 33 мкм соответственно, а диаметр шин из алмазного троса, используемых для резки пластин поликристаллического кремния, составит 51 мкм. и 51 мкм соответственно.Это связано с тем, что в пластинах поликристаллического кремния много дефектов и примесей, а тонкие проволоки склонны к поломке.Таким образом, диаметр шины с алмазной проволокой, используемой для резки пластин поликристаллического кремния, больше, чем у пластин монокристаллического кремния, и, поскольку рыночная доля пластин поликристаллического кремния постепенно уменьшается, она используется для поликристаллического кремния. Уменьшение диаметра алмаза проволочные шины, разрезанные ломтиками, замедлили ход.
В настоящее время кремниевые пластины в основном делятся на два типа: пластины поликристаллического кремния и пластины монокристаллического кремния.Монокристаллические кремниевые пластины обладают преимуществами длительного срока службы и высокой эффективности фотоэлектрического преобразования.Пластины поликристаллического кремния состоят из кристаллических зерен с различной ориентацией кристаллических плоскостей, тогда как пластины монокристаллического кремния изготовлены из поликристаллического кремния в качестве сырья и имеют одинаковую ориентацию кристаллических плоскостей.По внешнему виду пластины поликристаллического кремния и пластины монокристаллического кремния имеют сине-черный и черно-коричневый цвет.Поскольку они вырезаны из слитков поликристаллического кремния и стержней монокристаллического кремния соответственно, их форма является квадратной и квазиквадратной.Срок службы пластин поликристаллического кремния и пластин монокристаллического кремния составляет около 20 лет.Если метод упаковки и условия использования подходят, срок службы может достигать более 25 лет.Вообще говоря, срок службы пластин монокристаллического кремния немного больше, чем у пластин поликристаллического кремния.Кроме того, пластины монокристаллического кремния также немного лучше по эффективности фотоэлектрического преобразования, а их плотность дислокаций и металлических примесей намного меньше, чем у пластин поликристаллического кремния.Совокупное действие различных факторов делает время жизни неосновных носителей заряда монокристаллов в десятки раз выше, чем у пластин поликристаллического кремния.Тем самым показывая преимущество эффективности преобразования.В 2021 году наивысшая эффективность преобразования пластин поликристаллического кремния составит около 21%, а пластин монокристаллического кремния достигнет 24,2%.
Помимо длительного срока службы и высокой эффективности преобразования, пластины монокристаллического кремния также имеют то преимущество, что они утончаются, что способствует снижению потребления кремния и затрат на кремниевые пластины, но обратите внимание на увеличение скорости фрагментации.Утончение кремниевых пластин помогает снизить производственные затраты, и нынешний процесс нарезки может полностью удовлетворить потребности в утончении, но толщина кремниевых пластин также должна удовлетворять потребности последующего производства элементов и компонентов.В целом толщина кремниевых пластин в последние годы уменьшается, причем толщина пластин поликристаллического кремния значительно больше, чем толщина пластин монокристаллического кремния.Монокристаллические кремниевые пластины подразделяются на кремниевые пластины n-типа и кремниевые пластины p-типа, тогда как кремниевые пластины n-типа в основном включают использование батарей TOPCon и использование батарей HJT.В 2021 году средняя толщина пластин поликристаллического кремния составит 178 мкм, и отсутствие спроса в будущем заставит их продолжать тоньше.Поэтому прогнозируется, что толщина немного уменьшится с 2022 по 2024 год, а после 2025 года останется на уровне около 170 мкм;Средняя толщина пластин монокристаллического кремния p-типа составляет около 170 мкм, и ожидается, что в 2025 и 2030 годах она снизится до 155 мкм и 140 мкм. Среди пластин монокристаллического кремния n-типа толщина кремниевых пластин, используемых для ячеек HJT, составляет около 150 мкм, а средняя толщина кремниевых пластин n-типа, используемых для ячеек TOPCon, составляет 165 мкм.135 мкм.
Кроме того, при производстве пластин поликристаллического кремния потребляется больше кремния, чем при производстве пластин монокристаллического кремния, но этапы производства относительно просты, что обеспечивает ценовые преимущества для пластин поликристаллического кремния.Поликристаллический кремний, как обычное сырье для пластин поликристаллического кремния и пластин монокристаллического кремния, потребляется по-разному при производстве этих двух материалов, что связано с различиями в чистоте и этапах производства этих двух материалов.В 2021 году расход кремния поликристаллического слитка составит 1,10 кг/кг.Ожидается, что ограниченные инвестиции в исследования и разработки приведут к небольшим изменениям в будущем.Расход кремния тяги составляет 1,066 кг/кг, и есть определенные возможности для оптимизации.Ожидается, что в 2025 и 2030 годах он составит 1,05 кг/кг и 1,043 кг/кг соответственно.В процессе вытягивания монокристалла снижение расхода кремния на вытягивающем стержне может быть достигнуто за счет уменьшения потерь при очистке и дроблении, строгого контроля производственной среды, уменьшения доли праймеров, улучшения точного контроля и оптимизации классификации. и технология переработки деградированных кремниевых материалов.Хотя потребление кремния для пластин поликристаллического кремния велико, себестоимость пластин поликристаллического кремния относительно высока, поскольку слитки поликристаллического кремния производятся методом горячего плавления слитков, тогда как слитки монокристаллического кремния обычно производятся путем медленного роста в печах монокристалла Чохральского. который потребляет относительно большую мощность.Низкий.В 2021 году средняя себестоимость производства пластин монокристаллического кремния составит около 0,673 юаня/Вт, а пластин поликристаллического кремния — 0,66 юаня/Вт.
По мере уменьшения толщины кремниевой пластины и уменьшения диаметра шины из алмазной проволоки выход кремниевых стержней/слитков одинакового диаметра на килограмм будет увеличиваться, а количество стержней монокристаллического кремния одинакового веса будет выше, чем это число. слитков поликристаллического кремния.Что касается мощности, мощность, используемая каждой кремниевой пластиной, варьируется в зависимости от типа и размера.В 2021 году выпуск монокристаллических квадратных слитков р-типа размером 166 мм составит около 64 штук на килограмм, а выпуск поликристаллических квадратных слитков - около 59 штук.Среди монокристаллических кремниевых пластин p-типа выход монокристаллических квадратных стержней размером 158,75 мм составляет около 70 штук на килограмм, выход монокристаллических квадратных стержней p-типа размером 182 мм составляет около 53 штук на килограмм, а выход p-типа - около 53 штук на килограмм. Монокристаллические стержни типа 210 мм на килограмм составляют около 53 штук.Выход квадратного прутка составляет около 40 штук.С 2022 по 2030 год непрерывное утончение кремниевых пластин, несомненно, приведет к увеличению количества кремниевых стержней/слитков того же объема.Меньший диаметр шины алмазного каната и средний размер частиц также помогут снизить потери при резке, тем самым увеличивая количество производимых пластин.количество.Предполагается, что в 2025 и 2030 годах выпуск монокристаллических квадратных стержней р-типа размером 166 мм составит около 71 и 78 штук на килограмм, а выпуск поликристаллических квадратных слитков - около 62 и 62 штук, что связано с низкой рыночной стоимостью. доля пластин поликристаллического кремния Трудно добиться значительного технического прогресса.Существуют различия в мощности разных типов и размеров кремниевых пластин.Согласно заявленным данным, средняя мощность кремниевых пластин диаметром 158,75 мм составляет около 5,8 Вт/шт., средняя мощность кремниевых пластин размером 166 мм составляет около 6,25 Вт/шт., а средняя мощность кремниевых пластин диаметром 182 мм составляет около 6,25 Вт/шт. .Средняя мощность кремниевой пластины размером около 7,49 Вт/шт., а средняя мощность кремниевой пластины размером 210 мм составляет около 10 Вт/шт.
В последние годы кремниевые пластины постепенно развивались в сторону больших размеров, а большой размер способствует увеличению мощности одного чипа, тем самым снижая стоимость некремниевых ячеек.Однако при настройке размера кремниевых пластин также необходимо учитывать вопросы согласования и стандартизации восходящих и нисходящих потоков, особенно проблемы нагрузки и высоких токов.В настоящее время на рынке существует два лагеря относительно будущего направления развития размеров кремниевых пластин, а именно: размер 182 мм и размер 210 мм.Предложение 182 мм в основном сделано с точки зрения вертикальной интеграции промышленности, основанной на учете установки и транспортировки фотоэлектрических элементов, мощности и эффективности модулей, а также синергии между восходящим и нисходящим потоком;в то время как 210 мм - это в основном с точки зрения производственных затрат и стоимости системы.Производство кремниевых пластин диаметром 210 мм увеличилось более чем на 15% в процессе волочения стержней в одной печи, стоимость производства последующих батарей снизилась примерно на 0,02 юаня/Вт, а общая стоимость строительства электростанции сократилась примерно на 0,1 юаня/Вт. В.Ожидается, что в ближайшие несколько лет кремниевые пластины размером менее 166 мм будут постепенно устранены;Проблемы согласования кремниевых пластин диаметром 210 мм на входе и выходе будут постепенно эффективно решены, а стоимость станет более важным фактором, влияющим на инвестиции и производство предприятий.Таким образом, рыночная доля кремниевых пластин диаметром 210 мм будет увеличиваться.Устойчивый подъем;Кремниевая пластина диаметром 182 мм станет основным размером на рынке благодаря своим преимуществам в вертикально интегрированном производстве, но с прорывным развитием технологии применения кремниевых пластин диаметром 210 мм размер 182 мм уступит ему место.Кроме того, в ближайшие несколько лет на рынке будет трудно широко использовать кремниевые пластины большего размера, поскольку затраты на рабочую силу и риск установки кремниевых пластин большого размера значительно возрастут, что трудно компенсировать экономия производственных затрат и системных затрат..В 2021 году размеры кремниевых пластин на рынке включают 156,75 мм, 157 мм, 158,75 мм, 166 мм, 182 мм, 210 мм и т. д. Среди них размеры 158,75 мм и 166 мм составляют 50% от общего числа, а размер 156,75 мм. снизилась до 5%, которая будет постепенно заменена в будущем;166 мм — это решение самого большого размера, которое можно модернизировать для существующей линии по производству аккумуляторов, которая станет самым большим размером за последние два года.Что касается размера перехода, ожидается, что в 2030 году доля рынка составит менее 2%;В 2021 году совокупный размер 182 мм и 210 мм составит 45%, и в будущем эта доля рынка будет быстро увеличиваться.Ожидается, что общая доля рынка в 2030 году превысит 98%.
В последние годы рыночная доля монокристаллического кремния продолжала увеличиваться, и он занял доминирующее положение на рынке.С 2012 по 2021 год доля монокристаллического кремния выросла с менее чем 20% до 93,3%, что является значительным увеличением.В 2018 году кремниевые пластины на рынке в основном представляют собой пластины поликристаллического кремния, на долю которых приходится более 50%.Основная причина заключается в том, что технические преимущества пластин монокристаллического кремния не могут покрыть недостатки стоимости.С 2019 года, поскольку эффективность фотоэлектрического преобразования пластин монокристаллического кремния значительно превысила эффективность пластин поликристаллического кремния, а себестоимость производства пластин монокристаллического кремния продолжала снижаться по мере технического прогресса, рыночная доля пластин монокристаллического кремния продолжала расти, став основной поток на рынке.продукт.Ожидается, что доля пластин монокристаллического кремния достигнет около 96% в 2025 году, а доля рынка пластин монокристаллического кремния достигнет 97,7% в 2030 году. (Источник отчета: Future Think Tank)
1.3.Аккумуляторы: аккумуляторы PERC доминируют на рынке, а разработка аккумуляторов n-типа повышает качество продукции.
Среднее звено цепочки фотоэлектрической промышленности включает фотоэлектрические элементы и модули фотоэлектрических элементов.Переработка кремниевых пластин в ячейки является наиболее важным шагом в реализации фотоэлектрического преобразования.Для обработки обычного элемента из кремниевой пластины требуется около семи шагов.Сначала поместите кремниевую пластину в плавиковую кислоту, чтобы на ее поверхности образовалась пирамидальная замшевая структура, тем самым уменьшая отражательную способность солнечного света и увеличивая светопоглощение;во-вторых, фосфор диффундирует по поверхности одной стороны кремниевой пластины, образуя PN-переход, и его качество напрямую влияет на эффективность элемента;третий — удалить PN-переход, образующийся на стороне кремниевой пластины на этапе диффузии, чтобы предотвратить короткое замыкание ячейки;Со стороны, где формируется PN-переход, нанесен слой пленки нитрида кремния, чтобы уменьшить отражение света и одновременно повысить эффективность;пятый — напечатать металлические электроды на передней и задней части кремниевой пластины для сбора неосновных носителей заряда, генерируемых фотоэлектрическими элементами;Схема, напечатанная на этапе печати, спекается и формируется и интегрируется с кремниевой пластиной, то есть ячейкой;наконец, классифицируются ячейки с различной эффективностью.
Кристаллические кремниевые ячейки обычно изготавливаются с использованием кремниевых пластин в качестве подложек и могут быть разделены на ячейки p-типа и ячейки n-типа в зависимости от типа кремниевых пластин.Среди них ячейки n-типа имеют более высокую эффективность преобразования и в последние годы постепенно вытесняют ячейки p-типа.Пластины кремния P-типа изготавливаются легированием кремния бором, а пластины кремния n-типа — фосфором.Следовательно, концентрация элемента бора в кремниевой пластине n-типа ниже, тем самым ингибируя связывание бор-кислородных комплексов, улучшая время жизни неосновных носителей заряда в кремниевом материале и в то же время не происходит фотоиндуцированного затухания. в батарее.Кроме того, неосновными носителями n-типа являются дырки, неосновными носителями p-типа являются электроны, а сечение захвата большинства примесных атомов для дырок меньше, чем у электронов.Следовательно, время жизни неосновных носителей ячейки n-типа выше и скорость фотоэлектрического преобразования выше.Согласно лабораторным данным, верхний предел эффективности преобразования ячеек p-типа составляет 24,5%, а эффективность преобразования ячеек n-типа — до 28,7%, поэтому ячейки n-типа представляют собой направление развития технологий будущего.В 2021 году элементы n-типа (в основном включая гетеропереходные элементы и элементы TOPCon) будут иметь относительно высокую стоимость, а масштабы массового производства все еще невелики.Текущая доля рынка составляет около 3%, что практически соответствует показателю 2020 года.
В 2021 году эффективность преобразования ячеек n-типа будет значительно улучшена, и ожидается, что в ближайшие пять лет появится больше возможностей для технологического прогресса.В 2021 году крупномасштабное производство монокристаллических элементов p-типа будет использовать технологию PERC, а средний коэффициент преобразования достигнет 23,1%, что на 0,3 процентных пункта больше, чем в 2020 году;эффективность преобразования поликристаллических черных кремниевых элементов с использованием технологии PERC достигнет 21,0% по сравнению с 2020 годом. Ежегодный прирост на 0,2 процентных пункта;повышение эффективности обычного поликристаллического черного кремниевого элемента не является сильным, эффективность преобразования в 2021 году составит около 19,5%, всего на 0,1 процентного пункта выше, а пространство для будущего повышения эффективности ограничено;средняя эффективность преобразования слитков монокристаллических ячеек PERC составляет 22,4%, что на 0,7 процентных пункта ниже, чем у монокристаллических ячеек PERC;средняя эффективность преобразования ячеек TOPCon n-типа достигает 24%, а средняя эффективность преобразования гетеропереходных ячеек достигает 24,2%, причем оба показателя значительно улучшены по сравнению с 2020 годом, а средняя эффективность преобразования ячеек IBC достигает 24,2%.С развитием технологий в будущем аккумуляторные технологии, такие как TBC и HBC, также могут продолжать развиваться.В будущем, при снижении себестоимости производства и повышении выхода продукции, батареи n-типа станут одним из основных направлений развития аккумуляторной техники.
С точки зрения развития аккумуляторных технологий, итеративное обновление аккумуляторных технологий в основном осуществлялось через BSF, PERC, TOPCon на основе усовершенствований PERC и HJT, новой технологии, которая подрывает PERC;TOPCon можно в дальнейшем объединить с IBC, чтобы сформировать TBC, а HJT также можно объединить с IBC, чтобы получить HBC.Монокристаллические ячейки P-типа в основном используют технологию PERC, поликристаллические ячейки p-типа включают поликристаллические черные кремниевые ячейки и монокристаллические ячейки в виде слитков, последнее относится к добавлению монокристаллических затравочных кристаллов на основе обычного процесса поликристаллических слитков, направленной затвердевания. После этого Формируется квадратный кремниевый слиток, а кремниевая пластина, смешанная с монокристаллом и поликристаллом, изготавливается посредством ряда процессов обработки.Поскольку в нем по существу используется поликристаллический путь получения, он включен в категорию поликристаллических ячеек p-типа.Ячейки n-типа в основном включают монокристаллические ячейки TOPCon, монокристаллические ячейки HJT и монокристаллические ячейки IBC.В 2021 году на новых линиях массового производства по-прежнему будут доминировать линии по производству элементов PERC, а рыночная доля элементов PERC увеличится до 91,2%.Поскольку спрос на продукцию для наружных и бытовых проектов сконцентрирован на высокоэффективной продукции, рыночная доля батарей BSF снизится с 8,8% до 5% в 2021 году.
1.4.Модули: Стоимость ячеек составляет основную часть, а мощность модулей зависит от ячеек.
Этапы производства фотоэлектрических модулей в основном включают соединение ячеек и ламинирование, а на ячейки приходится большая часть общей стоимости модуля.Поскольку ток и напряжение отдельной ячейки очень малы, ячейки необходимо соединить между собой шинами.Здесь они соединяются последовательно для увеличения напряжения, а затем соединяются параллельно для получения высокого тока, а затем фотоэлектрическое стекло, EVA или POE, лист батареи, EVA или POE, задний лист запечатываются и подвергаются термопрессованию в определенном порядке. и, наконец, защищен алюминиевой рамкой и силиконовым уплотнительным краем.С точки зрения структуры себестоимости производства компонентов, стоимость материалов составляет 75%, занимая основную позицию, за ней следуют затраты на производство, стоимость исполнения и стоимость рабочей силы.Стоимость материалов зависит от стоимости ячеек.По заявлениям многих компаний, на долю ячеек приходится около 2/3 общей стоимости фотоэлектрических модулей.
Фотоэлектрические модули обычно разделяются по типу, размеру и количеству ячеек.Есть различия в мощности разных модулей, но все они находятся на стадии роста.Мощность — ключевой показатель фотоэлектрических модулей, отражающий способность модуля преобразовывать солнечную энергию в электричество.Из статистики мощности фотоэлектрических модулей разных типов видно, что при одинаковых размерах и количестве ячеек в модуле мощность модуля представляет собой монокристалл n-типа > монокристалл p-типа > поликристалл;Чем больше размер и количество, тем больше мощность модуля;для монокристаллических модулей TOPCon и гетеропереходных модулей одной спецификации мощность последних больше, чем у первых.По прогнозу CPIA, в ближайшие несколько лет мощность модулей будет увеличиваться на 5-10 Вт в год.Кроме того, упаковка модуля приведет к определенным потерям мощности, в основном включая оптические и электрические потери.Первое вызвано коэффициентом пропускания и оптическим несоответствием упаковочных материалов, таких как фотоэлектрическое стекло и этиленвинилацетат, а второе в основном относится к последовательному использованию солнечных элементов.Потери в цепи, вызванные сопротивлением сварочной ленты и самой шины, а также потери из-за несоответствия тока, вызванные параллельным соединением ячеек, общие потери мощности двух составляют около 8%.
1.5.Установленная фотоэлектрическая мощность: политика различных стран, очевидно, является движущей силой, и в будущем существует огромное пространство для новых установленных мощностей.
Мир в основном достиг консенсуса по нулевым чистым выбросам в рамках цели защиты окружающей среды, и постепенно возникла экономика наложенных друг на друга фотоэлектрических проектов.Страны активно изучают возможности развития производства электроэнергии из возобновляемых источников.В последние годы страны всего мира взяли на себя обязательства по сокращению выбросов углекислого газа.Большинство крупнейших источников выбросов парниковых газов сформулировали соответствующие цели в области возобновляемых источников энергии, а установленная мощность возобновляемых источников энергии огромна.Основываясь на целевом уровне контроля температуры 1,5 ℃, IRENA прогнозирует, что глобальная установленная мощность возобновляемых источников энергии достигнет 10,8 ТВт в 2030 году. Кроме того, согласно данным WOODMac, уровень стоимости электроэнергии (LCOE) при производстве солнечной энергии в Китае, Индии, в Соединенных Штатах и других странах уже ниже, чем самая дешевая ископаемая энергия, и будет продолжать снижаться в будущем.Активное продвижение политики в различных странах и экономики производства фотоэлектрической энергии привело в последние годы к устойчивому увеличению совокупной установленной мощности фотоэлектрической энергии в мире и Китае.С 2012 по 2021 год совокупная установленная мощность фотоэлектрических систем в мире увеличится со 104,3 ГВт до 849,5 ГВт, а совокупная установленная мощность фотоэлектрических систем в Китае увеличится с 6,7 ГВт до 307 ГВт, увеличившись более чем в 44 раза.Кроме того, недавно установленная фотоэлектрическая мощность Китая составляет более 20% от общей установленной мощности в мире.В 2021 году новая установленная фотоэлектрическая мощность Китая составит 53 ГВт, что составит около 40% новых установленных мощностей в мире.Это главным образом связано с обильным и равномерным распределением ресурсов легкой энергетики в Китае, хорошо развитыми добычей и переработкой, а также сильной поддержкой национальной политики.За этот период Китай сыграл огромную роль в производстве фотоэлектрической энергии, а совокупная установленная мощность составила менее 6,5%.подскочил до 36,14%.
На основе приведенного выше анализа CPIA дало прогноз роста количества новых фотоэлектрических установок с 2022 по 2030 год во всем мире.Предполагается, что как при оптимистических, так и при консервативных условиях глобальная новая установленная мощность в 2030 году составит 366 и 315 ГВт соответственно, а новая установленная мощность Китая составит 128,105 ГВт.Ниже мы спрогнозируем спрос на поликремний, исходя из масштаба вновь устанавливаемых мощностей каждый год.
1.6.Прогноз спроса на поликремний для фотоэлектрических применений
С 2022 по 2030 год, основываясь на прогнозе CPIA относительно нового увеличения количества фотоэлектрических установок в мире как при оптимистическом, так и при консервативном сценариях, можно спрогнозировать спрос на поликремний для фотоэлектрических приложений.Элементы являются ключевым шагом для реализации фотоэлектрического преобразования, а кремниевые пластины являются основным сырьем для элементов и прямым продуктом производства поликремния, поэтому они являются важной частью прогнозирования спроса на поликремний.Взвешенное количество штук кремниевых стержней и слитков на килограмм можно рассчитать, исходя из количества штук на килограмм и рыночной доли кремниевых стержней и слитков.Затем, в зависимости от мощности и рыночной доли кремниевых пластин разных размеров, можно получить взвешенную мощность кремниевых пластин, а затем оценить необходимое количество кремниевых пластин в соответствии с вновь установленной фотоэлектрической мощностью.Далее вес необходимых кремниевых стержней и слитков можно получить по количественному соотношению между количеством кремниевых пластин и навесным количеством кремниевых стержней и кремниевых слитков на килограмм.В дальнейшем, в сочетании с взвешенным потреблением кремния кремниевых стержней/кремниевых слитков, можно наконец получить спрос на поликремний для вновь установленных фотоэлектрических мощностей.Согласно результатам прогноза, мировой спрос на поликремний для новых фотоэлектрических установок в последние пять лет продолжит расти, достигнув пика в 2027 году, а затем несколько снизится в ближайшие три года.Подсчитано, что при оптимистических и консервативных условиях в 2025 году глобальный годовой спрос на поликремний для фотоэлектрических установок составит 1 108 900 тонн и 907 800 тонн соответственно, а мировой спрос на поликремний для фотоэлектрических установок в 2030 году составит 1 042 100 тонн при оптимистических и консервативных условиях. ., 896 900 тонн.По данным Китаядоля мировой установленной фотоэлектрической мощности,Потребность Китая в поликремнии для фотоэлектрических целей в 2025 годуожидается, что они составят 369 600 тонн и 302 600 тонн соответственно при оптимистических и консервативных условиях и 739 300 тонн и 605 200 тонн за рубежом соответственно.
2, Конечный спрос на полупроводники: масштабы намного меньше, чем спрос в фотоэлектрической области, и можно ожидать будущего роста.
Помимо изготовления фотоэлектрических элементов, поликремний также может использоваться в качестве сырья для изготовления чипов и используется в области полупроводников, которую можно разделить на производство автомобилей, промышленную электронику, электронные коммуникации, бытовую технику и другие области.Процесс от поликремния до чипа в основном делится на три этапа.Сначала поликремний вытягивают в слитки монокристаллического кремния, а затем разрезают на тонкие кремниевые пластины.Кремниевые пластины производятся посредством ряда операций шлифования, снятия фасок и полировки., который является основным сырьем завода полупроводников.Наконец, кремниевая пластина разрезается и подвергается лазерной гравировке в различных схемах для изготовления микросхем с определенными характеристиками.Обычные кремниевые пластины в основном включают полированные пластины, эпитаксиальные пластины и пластины КНИ.Полированная пластина - это материал для производства чипов с высокой плоскостностью, полученный путем полировки кремниевой пластины для удаления поврежденного слоя на поверхности, который можно непосредственно использовать для изготовления чипов, эпитаксиальных пластин и кремниевых пластин SOI.Эпитаксиальные пластины получают путем эпитаксиального выращивания полированных пластин, тогда как кремниевые пластины КНИ изготавливаются путем склеивания или ионной имплантации на полированные подложки пластин, и процесс подготовки относительно сложен.
Учитывая спрос на поликремний со стороны полупроводников в 2021 году в сочетании с прогнозом агентства относительно темпов роста полупроводниковой промышленности в ближайшие несколько лет, можно приблизительно оценить спрос на поликремний со стороны полупроводников в период с 2022 по 2025 год.В 2021 году мировое производство поликремния электронного качества будет составлять около 6% от общего объема производства поликремния, а поликремния солнечного качества и гранулированного кремния — около 94%.Большая часть поликремния электронного качества используется в области полупроводников, а другой поликремний в основном используется в фотоэлектрической промышленности..Следовательно, можно предположить, что количество поликремния, используемого в полупроводниковой промышленности в 2021 году, составит около 37 000 тонн.Кроме того, согласно прогнозам FortuneBusiness Insights, будущим совокупным темпам роста полупроводниковой промышленности спрос на поликремний для использования в полупроводниках будет увеличиваться на 8,6% в год с 2022 по 2025 год. Предполагается, что в 2025 году спрос на поликремния в области полупроводников составит около 51 500 тонн.(Источник отчета: Аналитический центр будущего)
3, Импорт и экспорт поликремния: импорт намного превышает экспорт, при этом на Германию и Малайзию приходится более высокая доля.
В 2021 году около 18,63% спроса Китая на поликремний будет приходиться на импорт, причем масштабы импорта намного превышают масштабы экспорта.В период с 2017 по 2021 год в структуре импорта и экспорта поликремния преобладает импорт, что может быть связано с сильным спросом на переработку фотоэлектрической промышленности, которая быстро развивалась в последние годы, а ее спрос на поликремний составляет более 94% общий спрос;Кроме того, компания еще не освоила технологию производства высокочистого поликремния электронного качества, поэтому часть поликремния, необходимого для промышленности интегральных схем, все еще приходится полагаться на импорт.По данным отрасли «Кремниевая промышленность», объем импорта продолжал снижаться в 2019 и 2020 годах. Основной причиной снижения импорта поликремния в 2019 году стал существенный рост производственных мощностей, которые выросли с 388 тыс. тонн в 2018 году до 452 тыс. тонн. в 2019 году. В то же время OCI, REC, HANWHA. Некоторые зарубежные компании, например, некоторые зарубежные компании, вышли из поликремниевой промышленности из-за убытков, поэтому импортная зависимость поликремния намного ниже;хотя производственные мощности в 2020 году не увеличились, влияние эпидемии привело к задержкам в строительстве фотоэлектрических проектов, а количество заказов на поликремний за тот же период снизилось.В 2021 году фотоэлектрический рынок Китая будет быстро развиваться, а видимое потребление поликремния достигнет 613 000 тонн, что приведет к восстановлению объема импорта.За последние пять лет чистый объем импорта поликремния в Китай составлял от 90 000 до 140 000 тонн, из которых около 103 800 тонн в 2021 году. Ожидается, что чистый объем импорта поликремния в Китай останется на уровне около 100 000 тонн в год с 2022 по 2025 год.
Импорт поликремния в Китай в основном поступает из Германии, Малайзии, Японии и Тайваня (Китай), а общий импорт из этих четырех стран составит 90,51% в 2021 году. Около 45% импорта поликремния в Китай поступает из Германии, 26% из Малайзии, 13,5% из Японии и 6% из Тайваня.Германия владеет мировым гигантом поликремния WACKER, который является крупнейшим источником зарубежного поликремния, на долю которого в 2021 году придется 12,7% общих мировых производственных мощностей;В Малайзии имеется большое количество линий по производству поликремния южнокорейской компании OCI, которые берут свое начало от первоначальной производственной линии в Малайзии TOKUYAMA, японской компании, приобретенной OCI.Есть фабрики и некоторые фабрики, которые OCI перенесла из Южной Кореи в Малайзию.Причина переезда в том, что Малайзия предоставляет бесплатные производственные площади, а стоимость электроэнергии на треть ниже, чем в Южной Корее;В Японии и Тайване, Китае есть компании TOKUYAMA, GET и другие, занимающие большую долю производства поликремния.место.В 2021 году объем производства поликремния составит 492 000 тонн, при этом новые установленные фотоэлектрические мощности и потребность в производстве чипов составят 206 400 тонн и 1 500 тонн соответственно, а оставшиеся 284 100 тонн будут в основном использоваться для последующей переработки и экспортироваться за границу.В последующих звеньях на экспорт в основном идут поликремний, кремниевые пластины, элементы и модули, среди которых особенно выделяется экспорт модулей.В 2021 году было использовано 4,64 миллиарда кремниевых пластин и 3,2 миллиарда фотоэлектрических элементов.экспортированоиз Китая с общим объемом экспорта 22,6 ГВт и 10,3 ГВт соответственно, а экспорт фотоэлектрических модулей составляет 98,5 ГВт с очень небольшим импортом.Что касается стоимостной структуры экспорта, экспорт модулей в 2021 году достигнет 24,61 миллиарда долларов США, что составит 86%, за ним следуют кремниевые пластины и батареи.В 2021 году мировой объем производства кремниевых пластин, фотоэлектрических элементов и фотоэлектрических модулей достигнет 97,3%, 85,1% и 82,3% соответственно.Ожидается, что глобальная фотоэлектрическая промышленность продолжит концентрироваться в Китае в течение следующих трех лет, а объем производства и экспорта каждого звена будет значительным.Таким образом, предполагается, что с 2022 по 2025 год количество поликремния, используемого для переработки и производства конечной продукции и экспортируемого за границу, будет постепенно увеличиваться.Это оценивается путем вычитания зарубежного производства из зарубежного спроса на поликремний.По оценкам, в 2025 году поликремний, произведенный путем переработки в перерабатывающую продукцию, будет экспортирован в зарубежные страны из Китая 583 000 тонн.
4, Резюме и прогноз
Мировой спрос на поликремний в основном сосредоточен в фотоэлектрической области, а спрос в области полупроводников не на порядок.Спрос на поликремний создается фотоэлектрическими установками и постепенно передается на поликремний через связь фотоэлектрические модули-элементы-подложки, генерируя спрос на него.В будущем, с расширением глобальной установленной мощности фотоэлектрических систем, спрос на поликремний в целом будет оптимистичным.Если оптимистично, то в Китае и за рубежом недавно увеличилось количество фотоэлектрических установок, что приведет к тому, что спрос на поликремний в 2025 году составит 36,96 ГВт и 73,93 ГВт соответственно, а спрос в консервативных условиях также достигнет 30,24 ГВт и 60,49 ГВт соответственно.В 2021 году глобальное предложение и спрос на поликремний будут ограниченными, что приведет к высоким мировым ценам на поликремний.Такая ситуация может продолжаться до 2022 года, а после 2023 года постепенно перейдет в стадию свободного предложения. Во второй половине 2020 года влияние эпидемии начало ослабевать, а расширение перерабатывающего производства стимулировало спрос на поликремний, и некоторые ведущие компании планировали расширить производство.Однако цикл расширения, продолжавшийся более полутора лет, привел к высвобождению производственных мощностей в конце 2021 и 2022 годов, что привело к росту на 4,24% в 2021 году. Существует дефицит поставок в 10 000 тонн, поэтому цены выросли. резко.Прогнозируется, что в 2022 году при оптимистичных и консервативных условиях установленной фотоэлектрической мощности разрыв между спросом и предложением составит -156 500 тонн и 2400 тонн соответственно, а общее предложение по-прежнему будет находиться в состоянии относительного дефицита.В 2023 году и в последующий период новые проекты, строительство которых началось в конце 2021 — начале 2022 года, начнут добычу и достигнут наращивания производственных мощностей.Спрос и предложение постепенно ослабнут, а цены могут оказаться под понижательным давлением.В дальнейшем следует обратить внимание на влияние российско-украинской войны на глобальную энергетическую структуру, которая может изменить глобальный план по вновь установленным фотоэлектрическим мощностям, что повлияет на спрос на поликремний.
(Эта статья предназначена только для справки клиентов UrbanMines и не представляет собой каких-либо инвестиционных советов)