1, Demanda final fotovoltaica: a demanda de capacidade instalada fotovoltaica é forte e a demanda de polisilicio invírtese en función da previsión de capacidade instalada
1.1.Consumo de polisilicio: o globalo volume de consumo está aumentando constantemente, principalmente para a xeración de enerxía fotovoltaica
Os últimos dez anos, o globalpolisilicioo consumo continuou aumentando e a proporción de China continuou a expandirse, liderada pola industria fotovoltaica.De 2012 a 2021, o consumo mundial de polisilicio mostrou en xeral unha tendencia á alza, pasando de 237.000 toneladas a preto de 653.000 toneladas.En 2018, introduciuse a nova política fotovoltaica 531 de China, que reduciu claramente a taxa de subvención para a xeración de enerxía fotovoltaica.A capacidade fotovoltaica de nova instalación caeu un 18% interanual, e a demanda de polisilicio viuse afectada.Desde 2019, o Estado introduciu unha serie de políticas para promover a paridade de rede da fotovoltaica.Co rápido desenvolvemento da industria fotovoltaica, a demanda de polisilicio tamén entrou nun período de rápido crecemento.Durante este período, a proporción do consumo de polisilicio de China no consumo global total continuou aumentando, do 61,5% en 2012 ao 93,9% en 2021, debido principalmente ao rápido desenvolvemento da industria fotovoltaica de China.Desde a perspectiva do patrón de consumo global de diferentes tipos de polisilicio en 2021, os materiais de silicio utilizados para as células fotovoltaicas representarán polo menos o 94%, dos cales o polisilicio de calidade solar e o silicio granular representan o 91% e o 3%, respectivamente, mentres O polisilicio de grao electrónico que se pode usar para chips representa o 94%.A relación é do 6%, o que demostra que a demanda actual de polisilicio está dominada pola fotovoltaica.Espérase que co quecemento da política de dobre carbono, a demanda de capacidade instalada fotovoltaica sexa máis forte e o consumo e a proporción de polisilicio de calidade solar continúen aumentando.
1.2.Oblea de silicio: a oblea de silicio monocristalino ocupa a corrente principal e a tecnoloxía Czochralski continua desenvólvese rapidamente
O enlace directo descendente do polisilicio son as obleas de silicio e China domina actualmente o mercado mundial de obleas de silicio.De 2012 a 2021, a capacidade de produción e produción de obleas de silicio mundial e chinesa continuou aumentando, e a industria fotovoltaica continuou en auxe.As obleas de silicio serven de ponte que conecta os materiais de silicio e as baterías, e non hai ningunha carga sobre a capacidade de produción, polo que segue atraendo a un gran número de empresas para entrar na industria.En 2021, os fabricantes chineses de obleas de silicio expandíronse significativamenteproducióna capacidade de produción a 213,5 GW, o que impulsou a produción global de obleas de silicio a aumentar a 215,4 GW.Segundo a capacidade de produción existente e recentemente aumentada en China, espérase que a taxa de crecemento anual manteña o 15-25% nos próximos anos e a produción de obleas de China aínda manterá unha posición dominante absoluta no mundo.
O silicio policristalino pódese facer en lingotes de silicio policristalino ou en barras de silicio monocristalino.O proceso de produción de lingotes de silicio policristalino inclúe principalmente o método de fundición e o método de fusión directa.Na actualidade, o segundo tipo é o método principal e a taxa de perdas mantense basicamente nun 5%.O método de fundición consiste principalmente en fundir primeiro o material de silicio no crisol e, a continuación, botalo noutro crisol precalentado para arrefriar.Ao controlar a velocidade de arrefriamento, o lingote de silicio policristalino é fundido pola tecnoloxía de solidificación direccional.O proceso de fusión en quente do método de fusión directa é o mesmo que o do método de fundición, no que primeiro o polisilicio se funde directamente no crisol, pero o paso de arrefriamento é diferente do método de fundición.Aínda que os dous métodos son moi similares na natureza, o método de fusión directa só necesita un crisol e o produto de polisilicio producido é de boa calidade, o que favorece o crecemento de lingotes de silicio policristalino cunha mellor orientación e o proceso de crecemento é fácil de automatizar, o que pode facer que a posición interna do cristal Redución de erros.Na actualidade, as principais empresas da industria de materiais de enerxía solar usan xeralmente o método de fusión directa para facer lingotes de silicio policristalino, e os contidos de carbono e osíxeno son relativamente baixos, que están controlados por debaixo de 10 ppma e 16 ppma.No futuro, a produción de lingotes de silicio policristalino aínda estará dominada polo método de fusión directa e a taxa de perda permanecerá en torno ao 5% dentro de cinco anos.
A produción de varillas de silicio monocristalino baséase principalmente no método Czochralski, complementado polo método de fusión da zona de suspensión vertical, e os produtos producidos polos dous teñen diferentes usos.O método Czochralski utiliza a resistencia do grafito para quentar o silicio policristalino nun crisol de cuarzo de alta pureza nun sistema térmico de tubo recto para fundilo, despois insire o cristal de semente na superficie do fundido para a súa fusión e xira o cristal de semente mentres inverte o cristal. crisol., o cristal da semente elévase lentamente cara arriba e o silicio monocristalino obtense a través dos procesos de sementeira, amplificación, xiro do ombreiro, crecemento de igual diámetro e acabado.O método de fusión da zona flotante vertical refírese a fixar o material policristalino columnar de alta pureza na cámara do forno, movendo a bobina metálica lentamente ao longo da dirección da lonxitude policristalina e atravesando o policristalino columnar e facendo pasar unha corrente de radiofrecuencia de alta potencia no metal. bobina para facer Parte do interior da bobina do pilar policristalino fúndese, e despois de mover a bobina, a fusión recristaliza para formar un só cristal.Debido aos diferentes procesos de produción, hai diferenzas nos equipos de produción, os custos de produción e a calidade do produto.Na actualidade, os produtos obtidos polo método de fusión de zonas teñen unha pureza elevada e pódense utilizar para a fabricación de dispositivos semicondutores, mentres que o método Czochralski pode cumprir as condicións para producir silicio monocristal para células fotovoltaicas e ten un custo máis baixo, polo que é o método mainstream.En 2021, a cota de mercado do método de tracción directa é de aproximadamente o 85% e espérase que aumente lixeiramente nos próximos anos.Prevese que as cotas de mercado en 2025 e 2030 sexan do 87% e do 90% respectivamente.En termos de fusión de silicio monocristal de distrito, a concentración da industria de silicio monocristal de fusión de distrito é relativamente alta no mundo.adquisición), TOPSIL (Dinamarca).No futuro, a escala de saída do silicio monocristal fundido non aumentará significativamente.O motivo é que as tecnoloxías relacionadas con China son relativamente atrasadas en comparación con Xapón e Alemaña, especialmente a capacidade dos equipos de calefacción de alta frecuencia e as condicións do proceso de cristalización.A tecnoloxía de cristal único de silicio fundido nunha área de gran diámetro require que as empresas chinesas sigan explorando por si mesmas.
O método de Czochralski pódese dividir en tecnoloxía de tracción continua de cristal (CCZ) e tecnoloxía de tracción de cristal repetida (RCZ).Na actualidade, o método principal na industria é RCZ, que está na fase de transición de RCZ a CCZ.Os pasos de extracción e alimentación de cristal único de RZC son independentes entre si.Antes de cada tirado, o lingote de cristal único debe ser arrefriado e eliminado na cámara da porta, mentres que CCZ pode realizar a alimentación e fusión mentres tira.RCZ é relativamente maduro, e hai pouco marxe para a mellora tecnolóxica no futuro;mentres que CCZ ten as vantaxes da redución de custos e da mellora da eficiencia, e está nunha fase de rápido desenvolvemento.En termos de custo, en comparación co RCZ, que leva unhas 8 horas antes de extraer unha única vara, CCZ pode mellorar moito a eficiencia da produción, reducir o custo do crisol e o consumo de enerxía eliminando este paso.A produción total dun único forno é máis dun 20% superior á de RCZ.O custo de produción é máis dun 10% inferior ao de RCZ.En termos de eficiencia, CCZ pode completar o deseño de 8-10 varillas de silicio monocristalino dentro do ciclo de vida do crisol (250 horas), mentres que RCZ só pode completar preto de 4, e a eficiencia de produción pódese aumentar nun 100-150% .En termos de calidade, CCZ ten unha resistividade máis uniforme, un menor contido de osíxeno e unha acumulación máis lenta de impurezas metálicas, polo que é máis axeitado para a preparación de obleas de silicio monocristal tipo n, que tamén se atopan nun período de rápido desenvolvemento.Na actualidade, algunhas empresas chinesas anunciaron que teñen tecnoloxía CCZ e a ruta das obleas de silicio monocristalino tipo CCZ granular foi basicamente clara e mesmo comezou a utilizar materiais de silicio granular ao 100%..No futuro, CCZ substituirá basicamente a RCZ, pero levará un determinado proceso.
O proceso de produción de obleas de silicio monocristalino divídese en catro pasos: tirar, cortar, cortar, limpar e clasificar.A aparición do método de corte de fío de diamante reduciu moito a taxa de perda de corte.O proceso de extracción de cristais describiuse anteriormente.O proceso de corte inclúe operacións de truncamento, cadrado e achaflanado.O corte é usar unha máquina cortadora para cortar o silicio columnar en obleas de silicio.A limpeza e a clasificación son os pasos finais na produción de obleas de silicio.O método de corte de fío de diamante ten vantaxes obvias sobre o método tradicional de corte de fío de morteiro, que se reflicte principalmente no curto consumo de tempo e a baixa perda.A velocidade do fío de diamante é cinco veces superior á do corte tradicional.Por exemplo, para o corte dunha única oblea, o corte tradicional de fío de morteiro leva unhas 10 horas e o corte de fío de diamante só leva unhas 2 horas.A perda de corte de fío de diamante tamén é relativamente pequena e a capa de dano causada polo corte de fío de diamante é menor que a do corte de fío de morteiro, o que favorece o corte de obleas de silicio máis finas.Nos últimos anos, para reducir as perdas de corte e os custos de produción, as empresas recurriron aos métodos de corte de fío de diamante e o diámetro das barras de autobús de fío de diamante é cada vez máis baixo.En 2021, o diámetro da barra de fío de diamante será de 43-56 μm, e o diámetro da barra de fío de diamante utilizada para as obleas de silicio monocristalino diminuirá moito e seguirá diminuíndo.Estímase que en 2025 e 2030, os diámetros das barras de fío de diamante utilizados para cortar as obleas de silicio monocristalino serán de 36 μm e 33 μm, respectivamente, e os diámetros das barras de fío de diamante utilizados para cortar as obleas de silicio policristalino serán de 51 μm. e 51 μm, respectivamente.Isto débese a que hai moitos defectos e impurezas nas obleas de silicio policristalino e os fíos finos son propensos a romperse.Polo tanto, o diámetro da barra colectora de fío de diamante utilizado para o corte de obleas de silicio policristalino é maior que o das obleas de silicio monocristalino e, a medida que a cota de mercado das obleas de silicio policristalino diminúe gradualmente, utilízase para o silicio policristalino. A redución do diámetro do diamante. as barras colectoras de fío cortadas por franxas diminuíron.
Na actualidade, as obleas de silicio divídense principalmente en dous tipos: as obleas de silicio policristalino e as obleas de silicio monocristalino.As obleas de silicio monocristalino teñen as vantaxes dunha longa vida útil e unha alta eficiencia de conversión fotoeléctrica.As obleas de silicio policristalino están compostas por grans de cristal con diferentes orientacións do plano cristalino, mentres que as obleas de silicio monocristalino están feitas de silicio policristalino como materias primas e teñen a mesma orientación do plano cristalino.En aparencia, as obleas de silicio policristalino e as obleas de silicio monocristalino son de cor azul-negro e negro-marrón.Dado que os dous están cortados de lingotes de silicio policristalino e varillas de silicio monocristalino, respectivamente, as formas son cadradas e case cadradas.A vida útil das obleas de silicio policristalino e das obleas de silicio monocristalino é duns 20 anos.Se o método de envasado e o ambiente de uso son axeitados, a vida útil pode chegar a máis de 25 anos.En xeral, a vida útil das obleas de silicio monocristalino é un pouco máis longa que a das obleas de silicio policristalino.Ademais, as obleas de silicio monocristalino tamén son lixeiramente mellores en eficiencia de conversión fotoeléctrica, e a súa densidade de dislocación e as impurezas metálicas son moito máis pequenas que as das obleas de silicio policristalino.O efecto combinado de varios factores fai que a vida útil dos portadores minoritarios dos monocristais sexa decenas de veces maior que a das obleas de silicio policristalino.Mostrando así a vantaxe da eficiencia de conversión.En 2021, a maior eficiencia de conversión das obleas de silicio policristalino roldará o 21%, e a das obleas de silicio monocristalino chegará ata o 24,2%.
Ademais da longa vida útil e da alta eficiencia de conversión, as obleas de silicio monocristalino tamén teñen a vantaxe de adelgazar, o que conduce a reducir o consumo de silicio e os custos das obleas de silicio, pero preste atención ao aumento da taxa de fragmentación.O adelgazamento das obleas de silicio axuda a reducir os custos de fabricación e o proceso de corte actual pode satisfacer plenamente as necesidades de adelgazamento, pero o grosor das obleas de silicio tamén debe satisfacer as necesidades da fabricación de células e compoñentes posteriores.En xeral, o espesor das obleas de silicio foi diminuíndo nos últimos anos e o grosor das obleas de silicio policristalino é significativamente maior que o das obleas de silicio monocristalino.As obleas de silicio monocristalino divídense ademais en obleas de silicio de tipo n e obleas de silicio de tipo p, mentres que as obleas de silicio de tipo n inclúen principalmente o uso da batería TOPCon e o uso da batería HJT.En 2021, o espesor medio das obleas de silicio policristalino é de 178 μm, e a falta de demanda no futuro fará que sigan adelgazando.Polo tanto, prevese que o grosor diminuirá lixeiramente de 2022 a 2024, e o grosor permanecerá nuns 170 μm despois de 2025;o grosor medio das obleas de silicio monocristalino de tipo p é duns 170 μm, e espérase que caia a 155 μm e 140 μm en 2025 e 2030. Entre as obleas de silicio monocristalino de tipo n, o grosor das obleas de silicio utilizadas para as células HJT é de aproximadamente 150 μm e o grosor medio das obleas de silicio de tipo n utilizadas para as células TOPCon é de 165 μm.135 μm.
Ademais, a produción de obleas de silicio policristalino consome máis silicio que as obleas de silicio monocristalino, pero os pasos de produción son relativamente sinxelos, o que supón vantaxes de custo para as obleas de silicio policristalino.O silicio policristalino, como materia prima común para as obleas de silicio policristalino e as obleas de silicio monocristalino, ten un consumo diferente na produción dos dous, o que se debe ás diferenzas nas etapas de pureza e produción das dúas.En 2021, o consumo de silicio do lingote policristalino é de 1,10 kg/kg.Espérase que o limitado investimento en investigación e desenvolvemento supoña pequenos cambios no futuro.O consumo de silicio da barra de tracción é de 1,066 kg/kg, e hai certo espazo para a optimización.Espérase que sexa de 1,05 kg/kg e 1,043 kg/kg en 2025 e 2030, respectivamente.No proceso de tracción de cristal único, pódese conseguir a redución do consumo de silicio da barra de tracción reducindo a perda de limpeza e trituración, controlando estritamente o ambiente de produción, reducindo a proporción de imprimacións, mellorando o control de precisión e optimizando a clasificación. e tecnoloxía de procesamento de materiais de silicio degradado.Aínda que o consumo de silicio das obleas de silicio policristalino é alto, o custo de produción das obleas de silicio policristalino é relativamente alto porque os lingotes de silicio policristalino prodúcense por fundición de lingotes de fusión en quente, mentres que os lingotes de silicio monocristalino adoitan producirse por un crecemento lento nos fornos de cristal único Czochralski. que consume potencia relativamente alta.Baixo.En 2021, o custo medio de produción das obleas de silicio monocristalino será duns 0,673 yuan/W e o das obleas de silicio policristalino será de 0,66 yuan/W.
A medida que diminúe o espesor da oblea de silicio e diminúe o diámetro da barra de fío de diamante, a produción de varillas/lingotes de silicio de igual diámetro por quilo aumentará e o número de varillas de silicio monocristal do mesmo peso será maior que ese. de lingotes de silicio policristalino.En termos de potencia, a potencia utilizada por cada oblea de silicio varía segundo o tipo e tamaño.En 2021, a produción de barras cadradas monocristalinas tipo p de 166 mm é de aproximadamente 64 pezas por quilogramo e a produción de lingotes cadrados policristalinos é de aproximadamente 59 pezas.Entre as obleas de silicio monocristalino tipo p, a saída de barras cadradas monocristalinas de 158,75 mm de tamaño é de aproximadamente 70 pezas por quilogramo, a saída de barras cadradas de cristal único de tipo p de 182 mm é de aproximadamente 53 pezas por quilogramo e a saída de p -Tipo de 210 mm de tamaño de varillas de cristal único por quilogramo é de aproximadamente 53 pezas.A saída da barra cadrada é dunhas 40 pezas.De 2022 a 2030, o continuo adelgazamento das obleas de silicio provocará, sen dúbida, un aumento do número de varillas/lingotes de silicio do mesmo volume.O menor diámetro da barra colectora de fío de diamante e o tamaño medio das partículas tamén axudarán a reducir as perdas de corte, aumentando así o número de obleas producidas.cantidade.Estímase que en 2025 e 2030, a produción de varillas cadradas monocristalinas tipo p de 166 mm é de aproximadamente 71 e 78 pezas por quilogramo, e a produción de lingotes cadrados policristalinos é de aproximadamente 62 e 62 pezas, o que se debe ao baixo mercado. cota de obleas de silicio policristalino É difícil provocar un progreso tecnolóxico significativo.Hai diferenzas na potencia dos diferentes tipos e tamaños de obleas de silicio.Segundo os datos do anuncio, a potencia media das obleas de silicio de 158,75 mm é de aproximadamente 5,8 W/pedazo, a potencia media das obleas de silicio de 166 mm é de aproximadamente 6,25 W/pedazo e a potencia media das obleas de silicio de 182 mm é de aproximadamente 6,25 W/peza. .A potencia media da oblea de silicio de tamaño é de aproximadamente 7,49 W/peza, e a potencia media da oblea de silicio de 210 mm é de aproximadamente 10 W/peza.
Nos últimos anos, as obleas de silicio desenvolvéronse gradualmente na dirección do gran tamaño, e o gran tamaño é propicio para aumentar a potencia dun só chip, diluíndo así o custo non silicio das células.Non obstante, o axuste de tamaño das obleas de silicio tamén debe ter en conta os problemas de estandarización e adecuación augas arriba e augas abaixo, especialmente a carga e os problemas de alta corrente.Actualmente, hai dous campos no mercado sobre a dirección de desenvolvemento futuro do tamaño da oblea de silicio, é dicir, un tamaño de 182 mm e un tamaño de 210 mm.A proposta de 182 mm é principalmente desde a perspectiva da integración vertical da industria, baseada na consideración da instalación e transporte de células fotovoltaicas, a potencia e a eficiencia dos módulos e a sinerxía entre augas arriba e augas abaixo;mentres que 210 mm é principalmente desde a perspectiva do custo de produción e do custo do sistema.A produción de obleas de silicio de 210 mm aumentou máis dun 15% no proceso de debuxo de varillas dun forno, o custo de produción da batería posterior reduciuse nuns 0,02 yuan/W e o custo total da construción da central eléctrica reduciuse en preto de 0,1 yuan/W. W.Nos próximos anos, espérase que as obleas de silicio cun tamaño inferior a 166 mm se eliminen gradualmente;os problemas de correspondencia augas arriba e augas abaixo das obleas de silicio de 210 mm resolveranse gradualmente de forma eficaz e o custo converterase nun factor máis importante que afecta o investimento e a produción das empresas.Polo tanto, a cota de mercado das obleas de silicio de 210 mm aumentará.Subida constante;A oblea de silicio de 182 milímetros converterase no tamaño principal do mercado en virtude das súas vantaxes na produción integrada verticalmente, pero co desenvolvemento revolucionario da tecnoloxía de aplicación de obleas de silicio de 210 milímetros, 182 milímetros dará paso a ela.Ademais, é difícil que as obleas de silicio de maior tamaño sexan amplamente utilizadas no mercado nos próximos anos, porque o custo laboral e o risco de instalación das obleas de silicio de gran tamaño aumentarán moito, o que é difícil de compensar co aforro en custos de produción e custos do sistema..En 2021, os tamaños de obleas de silicio no mercado inclúen 156,75 milímetros, 157 milímetros, 158,75 milímetros, 166 milímetros, 182 milímetros, 210 milímetros, etc. Entre eles, o tamaño de 158,75 milímetros e 166 milímetros representaba o 50% do total e o tamaño de 156,7 milímetros. diminuíu ata o 5%, que se irá substituíndo gradualmente no futuro;166 mm é a solución de maior tamaño que se pode actualizar para a liña de produción de baterías existente, que será o tamaño máis grande dos últimos dous anos.En canto ao tamaño da transición, espérase que a cota de mercado sexa inferior ao 2% en 2030;o tamaño combinado de 182 mm e 210 mm representará o 45% en 2021 e a cota de mercado aumentará rapidamente no futuro.Espérase que a cota de mercado total en 2030 supere o 98%.
Nos últimos anos, a cota de mercado do silicio monocristalino continuou aumentando e ocupou a posición principal no mercado.De 2012 a 2021, a proporción de silicio monocristalino pasou de menos do 20% ao 93,3%, un aumento significativo.En 2018, as obleas de silicio no mercado son principalmente obleas de silicio policristalino, que representan máis do 50%.A razón principal é que as vantaxes técnicas das obleas de silicio monocristalino non poden cubrir as desvantaxes de custo.Desde 2019, como a eficiencia de conversión fotoeléctrica das obleas de silicio monocristalino superou significativamente a das obleas de silicio policristalino e o custo de produción das obleas de silicio monocristalino continuou diminuíndo co progreso tecnolóxico, a cota de mercado das obleas de silicio monocristalino continuou aumentando, converténdose a corrente principal no mercado.produto.Espérase que a proporción de obleas de silicio monocristalino alcance o 96% en 2025 e a cota de mercado das obleas de silicio monocristalino alcance o 97,7% en 2030. (Fonte do informe: Future Think Tank)
1.3.Baterías: as baterías PERC dominan o mercado e o desenvolvemento de baterías de tipo n aumenta a calidade do produto
O elo medio da cadea da industria fotovoltaica inclúe células fotovoltaicas e módulos de células fotovoltaicas.O procesamento de obleas de silicio en células é o paso máis importante para realizar a conversión fotoeléctrica.Leva uns sete pasos para procesar unha célula convencional a partir dunha oblea de silicio.En primeiro lugar, coloque a oblea de silicio no ácido fluorhídrico para producir unha estrutura de ante de forma piramidal na súa superficie, reducindo así a reflectividade da luz solar e aumentando a absorción da luz;o segundo é que o fósforo difúndese na superficie dun lado da oblea de silicio para formar unha unión PN, ea súa calidade afecta directamente á eficiencia da célula;o terceiro é eliminar a unión PN formada no lado da oblea de silicio durante a etapa de difusión para evitar curtocircuítos da célula;Unha capa de película de nitruro de silicio está recuberta no lado onde se forma a unión PN para reducir a reflexión da luz e ao mesmo tempo aumentar a eficiencia;o quinto consiste en imprimir electrodos metálicos na parte frontal e traseira da oblea de silicio para recoller os portadores minoritarios xerados pola fotovoltaica;O circuíto impreso na fase de impresión está sinterizado e formado, e está integrado coa oblea de silicio, é dicir, a célula;finalmente, clasifícanse as células con diferentes eficiencias.
As células de silicio cristalino adoitan facerse con obleas de silicio como substratos e pódense dividir en células de tipo p e células de tipo n segundo o tipo de obleas de silicio.Entre elas, as células de tipo n teñen unha maior eficiencia de conversión e están substituíndo gradualmente ás células de tipo p nos últimos anos.As obleas de silicio de tipo P fanse dopando o silicio con boro, e as obleas de silicio de tipo n están feitas de fósforo.Polo tanto, a concentración de elemento boro na oblea de silicio de tipo n é menor, inhibindo así a unión dos complexos boro-osíxeno, mellorando a vida útil do portador minoritario do material de silicio e, ao mesmo tempo, non hai atenuación fotoinducida. na batería.Ademais, os portadores minoritarios de tipo n son buratos, os portadores minoritarios de tipo p son electróns e a sección transversal de captura da maioría dos átomos de impurezas para os buracos é menor que a dos electróns.Polo tanto, a vida útil do portador minoritario da célula de tipo n é maior e a taxa de conversión fotoeléctrica é maior.Segundo os datos do laboratorio, o límite superior da eficiencia de conversión das células de tipo p é do 24,5% e a eficiencia de conversión das células de tipo n é de ata o 28,7%, polo que as células de tipo n representan a dirección de desenvolvemento da tecnoloxía futura.En 2021, as células de tipo n (incluíndo principalmente células de heteroxunción e células TOPCon) teñen custos relativamente altos e a escala de produción en masa aínda é pequena.A cota de mercado actual é de preto do 3%, que é basicamente a mesma que en 2020.
En 2021, a eficiencia de conversión das células de tipo n mellorarase significativamente e espérase que haxa máis espazo para o progreso tecnolóxico nos próximos cinco anos.En 2021, a produción a gran escala de células monocristalinas tipo p utilizará tecnoloxía PERC e a eficiencia de conversión media alcanzará o 23,1%, un aumento de 0,3 puntos porcentuais en comparación con 2020;a eficiencia de conversión das células de silicio negro policristalino mediante a tecnoloxía PERC alcanzará o 21,0% en comparación con 2020. Aumento anual de 0,2 puntos porcentuais;A mellora da eficiencia das células de silicio negro policristalino convencional non é forte, a eficiencia de conversión en 2021 será dun 19,5%, só 0,1 puntos porcentuais máis, e o espazo de mellora da eficiencia futura é limitado;a eficiencia de conversión media das células PERC monocristalinas en lingote é do 22,4%, o que é 0,7 puntos porcentuais inferior á das células PERC monocristalinas;a eficiencia de conversión media das células TOPCon de tipo n alcanza o 24% e a eficiencia de conversión media das células de heteroxunción alcanza o 24,2%, ambas as dúas melloraron moito en comparación con 2020, e a eficiencia de conversión media das células IBC alcanza o 24,2%.Co desenvolvemento da tecnoloxía no futuro, tecnoloxías de baterías como TBC e HBC tamén poden seguir avanzando.No futuro, coa redución dos custos de produción e a mellora do rendemento, as baterías de tipo n serán unha das principais direccións de desenvolvemento da tecnoloxía de baterías.
Desde a perspectiva da ruta da tecnoloxía da batería, a actualización iterativa da tecnoloxía da batería pasou principalmente por BSF, PERC, TOPCon baseado na mellora de PERC e HJT, unha nova tecnoloxía que subverte PERC;TOPCon pódese combinar máis con IBC para formar TBC, e HJT tamén se pode combinar con IBC para converterse en HBC.As células monocristalinas de tipo P usan principalmente tecnoloxía PERC, as células policristalinas de tipo p inclúen células de silicio negro policristalino e células monocristalinas de lingote, este último refírese á adición de cristais de semente monocristalinas en base ao proceso de lingote policristalino convencional, solidificación direccional. fórmase un lingote cadrado de silicio e faise unha oblea de silicio mesturada con monocristalino e policristalino mediante unha serie de procesos de procesamento.Debido a que utiliza esencialmente unha vía de preparación policristalina, inclúese na categoría de células policristalinas de tipo p.As células de tipo n inclúen principalmente células monocristalinas TOPCon, células monocristalinas HJT e células monocristalinas IBC.En 2021, as novas liñas de produción en masa seguirán estando dominadas polas liñas de produción de células PERC e a cota de mercado das células PERC aumentará aínda máis ata o 91,2%.Como a demanda de produtos para proxectos domésticos e ao aire libre concentrouse en produtos de alta eficiencia, a cota de mercado das baterías BSF baixará do 8,8% ao 5% en 2021.
1.4.Módulos: o custo das celas representa a parte principal e a potencia dos módulos depende das celas.
As etapas de produción dos módulos fotovoltaicos inclúen principalmente a interconexión e laminación de células, e as células representan unha parte importante do custo total do módulo.Dado que a corrente e a tensión dunha soa cela son moi pequenas, as celas deben estar interconectadas a través de barras de bus.Aquí, conéctanse en serie para aumentar a tensión e, a continuación, conéctanse en paralelo para obter unha alta corrente, e despois o vidro fotovoltaico, EVA ou POE, a folla de batería, EVA ou POE, a folla traseira está selada e presionada por calor nunha determinada orde. , e finalmente protexido por marco de aluminio e bordo de selado de silicona.Desde a perspectiva da composición do custo de produción dos compoñentes, o custo do material representa o 75%, ocupando a posición principal, seguido do custo de fabricación, custo de rendemento e custo laboral.O custo dos materiais está liderado polo custo das células.Segundo anuncios de moitas empresas, as células representan preto de 2/3 do custo total dos módulos fotovoltaicos.
Os módulos fotovoltaicos adoitan dividirse segundo o tipo de cela, o tamaño e a cantidade.Hai diferenzas na potencia dos distintos módulos, pero todos están en fase ascendente.A potencia é un indicador clave dos módulos fotovoltaicos, que representa a capacidade do módulo para converter a enerxía solar en electricidade.Pódese ver a partir das estatísticas de potencia de diferentes tipos de módulos fotovoltaicos que, cando o tamaño e o número de células do módulo son iguais, a potencia do módulo é monocristalino de tipo n > monocristalino tipo p > policristalino;Canto maior sexa o tamaño e a cantidade, maior será a potencia do módulo;para os módulos de cristal único TOPCon e os módulos de heteroxunción da mesma especificación, a potencia deste último é maior que a do primeiro.Segundo a previsión de CPIA, a potencia do módulo aumentará entre 5 e 10 W ao ano nos próximos anos.Ademais, a embalaxe do módulo traerá unha certa perda de enerxía, incluíndo principalmente a perda óptica e a perda eléctrica.O primeiro é causado pola transmitancia e a discrepancia óptica de materiais de envasado como o vidro fotovoltaico e o EVA, e o segundo refírese principalmente ao uso de células solares en serie.A perda de circuíto causada pola resistencia da cinta de soldadura e da propia barra de bus, e a perda de desajuste de corrente causada pola conexión paralela das celas, a perda de potencia total das dúas representa preto do 8%.
1.5.Capacidade instalada fotovoltaica: as políticas de varios países están, obviamente, impulsadas, e hai un espazo enorme para a nova capacidade instalada no futuro
O mundo alcanzou basicamente un consenso sobre as emisións netas cero baixo o obxectivo de protección ambiental, e a economía dos proxectos fotovoltaicos superpostos xurdiu gradualmente.Os países están a explorar activamente o desenvolvemento da xeración de enerxía renovable.Nos últimos anos, países de todo o mundo asumiron compromisos para reducir as emisións de carbono.A maioría dos principais emisores de gases de efecto invernadoiro formularon os correspondentes obxectivos de enerxía renovable, e a capacidade instalada de enerxías renovables é enorme.Baseándose no obxectivo de control de temperatura de 1,5 ℃, IRENA prevé que a capacidade global de enerxía renovable instalada alcanzará os 10,8 TW en 2030. Ademais, segundo os datos de WOODMac, o nivel de custo da electricidade (LCOE) da xeración de enerxía solar en China, India, Estados Unidos e outros países xa é inferior á enerxía fósil máis barata, e seguirá diminuíndo no futuro.A promoción activa de políticas en varios países e a economía da xeración de enerxía fotovoltaica levaron a un aumento constante da capacidade instalada acumulada da fotovoltaica no mundo e en China nos últimos anos.De 2012 a 2021, a capacidade instalada acumulada da fotovoltaica no mundo aumentará de 104,3 GW a 849,5 GW, e a capacidade instalada acumulada da fotovoltaica en China pasará de 6,7 GW a 307 GW, un aumento de máis de 44 veces.Ademais, a capacidade fotovoltaica recentemente instalada de China supón máis do 20% da capacidade instalada total do mundo.En 2021, a capacidade fotovoltaica recentemente instalada de China é de 53 GW, o que supón preto do 40% da capacidade de nova instalación mundial.Isto débese principalmente á abundante e uniforme distribución dos recursos de enerxía lixeira en China, ao ben desenvolvido río arriba e río abaixo e ao forte apoio das políticas nacionais.Durante este período, China xogou un papel importante na xeración de enerxía fotovoltaica e a capacidade instalada acumulada representou menos do 6,5%.saltou ao 36,14%.
En base á análise anterior, o CPIA deu a previsión do novo aumento das instalacións fotovoltaicas de 2022 a 2030 en todo o mundo.Estímase que en condicións optimistas e conservadoras, a capacidade global de nova instalación en 2030 será de 366 e 315 GW, respectivamente, e a capacidade de nova instalación de China será de 128, 105 GW.A continuación, prognosticaremos a demanda de polisilicio en función da escala da capacidade de nova instalación cada ano.
1.6.Previsión da demanda de polisilicio para aplicacións fotovoltaicas
De 2022 a 2030, baseándose na previsión do CPIA para as instalacións fotovoltaicas globais de novo aumento en escenarios optimistas e conservadores, pódese prever a demanda de polisilicio para aplicacións fotovoltaicas.As células son un paso clave para realizar a conversión fotoeléctrica, e as obleas de silicio son as materias primas básicas das células e as directas augas abaixo do polisilicio, polo que é unha parte importante da previsión da demanda de polisilicio.O número ponderado de pezas por quilo de barras e lingotes de silicio pódese calcular a partir do número de pezas por quilogramo e a cota de mercado das varillas e lingotes de silicio.Entón, segundo a potencia e a cota de mercado das obleas de silicio de diferentes tamaños, pódese obter a potencia ponderada das obleas de silicio e, a continuación, pódese estimar o número necesario de obleas de silicio segundo a capacidade fotovoltaica recentemente instalada.A continuación, pódese obter o peso das barras e lingotes de silicio necesarios segundo a relación cuantitativa entre o número de obleas de silicio e o número ponderado de barras e lingotes de silicio por quilogramo.Ademais, combinado co consumo ponderado de silicio das varillas/lingotes de silicio, pódese obter finalmente a demanda de polisilicio para a capacidade fotovoltaica de nova instalación.Segundo os resultados previstos, a demanda global de polisilicio para novas instalacións fotovoltaicas nos últimos cinco anos seguirá aumentando, alcanzando o seu máximo en 2027, e despois diminuíndo lixeiramente nos próximos tres anos.Estímase que en condicións optimistas e conservadoras en 2025, a demanda global anual de polisilicio para instalacións fotovoltaicas será de 1.108.900 toneladas e 907.800 toneladas respectivamente, e a demanda global de polisilicio para aplicacións fotovoltaicas en 2030 será de 1.042.100 toneladas en condicións optimistas e conservadoras. ., 896.900 toneladas.Segundo a Chinaproporción da capacidade instalada fotovoltaica global,Demanda chinesa de polisilicio para uso fotovoltaico en 2025espérase que sexan 369.600 toneladas e 302.600 toneladas respectivamente en condicións optimistas e conservadoras, e 739.300 toneladas e 605.200 toneladas no exterior, respectivamente.
2, Demanda final de semicondutores: a escala é moito menor que a demanda no campo fotovoltaico e pódese esperar un crecemento futuro
Ademais de fabricar células fotovoltaicas, o polisilicio tamén se pode utilizar como materia prima para a fabricación de chips e emprégase no campo dos semicondutores, que se pode subdividir en fabricación de automóbiles, electrónica industrial, comunicacións electrónicas, electrodomésticos e outros campos.O proceso do polisilicio ao chip divídese principalmente en tres pasos.En primeiro lugar, o polisilicio é debuxado en lingotes de silicio monocristalino e despois córtase en obleas finas de silicio.As obleas de silicio prodúcense mediante unha serie de operacións de moenda, achaflanado e pulido., que é a materia prima básica da fábrica de semicondutores.Finalmente, a oblea de silicio é cortada e gravada con láser en varias estruturas de circuítos para facer produtos de chip con certas características.As obleas de silicio comúns inclúen principalmente as obleas pulidas, as obleas epitaxiais e as obleas SOI.A oblea pulida é un material de produción de chips cunha alta planitude obtida polo pulido da oblea de silicio para eliminar a capa danada da superficie, que se pode usar directamente para facer chips, obleas epitaxiais e obleas de silicio SOI.As obleas epitaxiais obtéñense mediante o crecemento epitaxial de obleas pulidas, mentres que as obleas de silicio SOI se fabrican mediante unión ou implantación iónica sobre substratos de obleas pulidas, e o proceso de preparación é relativamente difícil.
A través da demanda de polisilicio no lado dos semicondutores en 2021, combinada coa previsión da axencia sobre a taxa de crecemento da industria de semicondutores nos próximos anos, pódese estimar aproximadamente a demanda de polisilicio no campo dos semicondutores de 2022 a 2025.En 2021, a produción mundial de polisilicio de grao electrónico representará preto do 6% da produción total de polisilicio, e o polisilicio de calidade solar e o silicio granular representará preto do 94%.A maioría do polisilicio de calidade electrónica úsase no campo dos semicondutores e outro polisilicio utilízase basicamente na industria fotovoltaica..Polo tanto, pódese supoñer que a cantidade de polisilicio empregada na industria de semicondutores en 2021 é dunhas 37.000 toneladas.Ademais, segundo a futura taxa de crecemento composto da industria de semicondutores prevista por FortuneBusiness Insights, a demanda de polisilicio para o uso de semicondutores aumentará a un ritmo anual do 8,6 % entre 2022 e 2025. Estímase que en 2025, a demanda de polisilicio no campo de semicondutores será de preto de 51.500 toneladas.(Fonte do informe: Future Think Tank)
3, Importación e exportación de polisilicio: as importacións superan con creces ás exportacións, sendo Alemaña e Malaisia unha maior proporción.
En 2021, preto do 18,63% da demanda de polisilicio de China procederá das importacións, e a escala das importacións supera con creces a escala das exportacións.De 2017 a 2021, o patrón de importación e exportación de polisilicio está dominado polas importacións, o que pode deberse á forte demanda posterior da industria fotovoltaica que se desenvolveu rapidamente nos últimos anos, e a súa demanda de polisilicio representa máis do 94% da industria fotovoltaica. demanda total;Ademais, a empresa aínda non domina a tecnoloxía de produción de polisilicio electrónico de alta pureza, polo que algúns polisilicio requiridos pola industria dos circuítos integrados aínda deben depender das importacións.Segundo os datos da Rama da Industria do Silicio, o volume de importación continuou diminuíndo en 2019 e 2020. A razón fundamental do descenso das importacións de polisilicio en 2019 foi o aumento substancial da capacidade de produción, que pasou de 388.000 toneladas en 2018 a 452.000 toneladas. en 2019. Ao mesmo tempo, OCI, REC, HANWHA Algunhas empresas estranxeiras, como algunhas empresas extranxeiras, retiráronse da industria do polisilicio debido ás perdas, polo que a dependencia das importacións de polisilicio é moito menor;aínda que a capacidade de produción non aumentou en 2020, o impacto da epidemia provocou atrasos na construción de proxectos fotovoltaicos e o número de pedidos de polisilicio diminuíu no mesmo período.En 2021, o mercado fotovoltaico de China desenvolverase rapidamente e o consumo aparente de polisilicio alcanzará as 613.000 toneladas, o que impulsará a recuperación do volume de importación.Nos últimos cinco anos, o volume neto de importación de polisilicio de China foi de entre 90.000 e 140.000 toneladas, das cales unhas 103.800 toneladas en 2021. Espérase que o volume neto de importación de polisilicio de China siga sendo de 100.000 toneladas anuais entre 2022 e 2025.
As importacións de polisilicio de China proceden principalmente de Alemaña, Malaisia, Xapón e Taiwán, China, e as importacións totais destes catro países representarán o 90,51 % en 2021. Ao redor do 45 % das importacións de polisilicio de China proceden de Alemaña, o 26 % de Malaisia, 13,5% de Xapón, e 6% de Taiwán.Alemaña posúe o xigante mundial de polisilicio WACKER, que é a maior fonte de polisilicio no exterior, que representa o 12,7% da capacidade de produción global total en 2021;Malaisia ten un gran número de liñas de produción de polisilicio da empresa surcoreana OCI, que se orixina na liña de produción orixinal en Malaisia de TOKUYAMA, unha empresa xaponesa adquirida por OCI.Hai fábricas e algunhas fábricas que OCI trasladou de Corea do Sur a Malaisia.O motivo do traslado é que Malaisia ofrece espazo libre para as fábricas e o custo da electricidade é un terzo inferior ao de Corea do Sur;Xapón e Taiwán, China teñen TOKUYAMA, GET e outras empresas, que ocupan unha gran parte da produción de polisilicio.un lugar.En 2021, a produción de polisilicio será de 492.000 toneladas, o que a capacidade fotovoltaica recentemente instalada e a demanda de produción de chip será de 206.400 toneladas e 1.500 toneladas respectivamente, e as 284.100 toneladas restantes utilizaranse principalmente para o procesamento posterior e exportaranse ao exterior.Nos enlaces descendentes do polisilicio expórtanse principalmente obleas, células e módulos de silicio, entre os que destaca especialmente a exportación de módulos.En 2021 producíronse 4.640 millóns de obleas de silicio e 3.200 millóns de células fotovoltaicas.exportadode China, cunha exportación total de 22,6 GW e 10,3 GW respectivamente, e a exportación de módulos fotovoltaicos é de 98,5 GW, con moi poucas importacións.En canto á composición do valor das exportacións, as exportacións de módulos en 2021 alcanzarán os 24.610 millóns de dólares, o que supón o 86%, seguidas das obleas e baterías de silicio.En 2021, a produción global de obleas de silicio, células fotovoltaicas e módulos fotovoltaicos alcanzará o 97,3%, 85,1% e 82,3%, respectivamente.Espérase que a industria fotovoltaica mundial continúe concentrándose en China nos próximos tres anos, e o volume de produción e exportación de cada enlace será considerable.Polo tanto, estímase que entre 2022 e 2025 aumentará gradualmente a cantidade de polisilicio utilizado para procesar e producir produtos descendentes e exportado ao estranxeiro.Estímase restando a produción no exterior da demanda de polisilicio no exterior.Estímase que en 2025, o polisilicio producido polo procesamento en produtos posteriores exportará 583.000 toneladas a países estranxeiros desde China.
4, Resumo e perspectivas
A demanda global de polisilicio concéntrase principalmente no campo fotovoltaico, e a demanda no campo de semicondutores non é unha orde de magnitude.A demanda de polisilicio é impulsada por instalacións fotovoltaicas, e vaise transmitindo paulatinamente ao polisilicio a través do enlace de módulos fotovoltaicos-célula-oblea, xerando demanda do mesmo.No futuro, coa expansión da capacidade instalada fotovoltaica global, a demanda de polisilicio é xeralmente optimista.De forma optimista, as instalacións fotovoltaicas de China e no exterior que aumentaron a demanda de polisilicio en 2025 serán de 36,96 GW e 73,93 GW respectivamente, e a demanda en condicións conservadoras tamén alcanzará os 30,24 GW e 60,49 GW respectivamente.En 2021, a oferta e a demanda mundial de polisilicio serán reducidas, o que provocará uns prezos elevados de polisilicio.Esta situación pode continuar ata 2022 e converterse gradualmente na fase de abastecemento frouxo despois de 2023. No segundo semestre de 2020, o impacto da epidemia comezou a debilitarse e a expansión da produción posterior impulsou a demanda de polisilicio, e algunhas empresas líderes planearon. para ampliar a produción.Non obstante, o ciclo de expansión de máis de ano e medio deu como resultado a liberación da capacidade de produción a finais de 2021 e 2022, o que supuxo un aumento do 4,24% en 2021. Hai unha brecha de oferta de 10.000 toneladas, polo que os prezos subiron. bruscamente.Prevese que en 2022, nas condicións optimistas e conservadoras da capacidade instalada fotovoltaica, a brecha de oferta e demanda será de -156.500 toneladas e 2.400 toneladas respectivamente, e a subministración global aínda estará nun estado de oferta relativamente escasa.En 2023 e máis aló, os novos proxectos que comezaron a construírse a finais de 2021 e principios de 2022 comezarán a produción e lograrán un aumento da capacidade de produción.A oferta e a demanda afrouxaranse gradualmente e os prezos poden estar baixo presión á baixa.No seguimento, débese prestar atención ao impacto da guerra ruso-ucraína no patrón enerxético global, o que pode cambiar o plan global de capacidade fotovoltaica recentemente instalada, o que afectará á demanda de polisilicio.
(Este artigo é só para referencia dos clientes de UrbanMines e non representa ningún consello de investimento)