1, Fotonaponska krajnja potražnja: Potražnja za fotonaponskim instaliranim kapacitetom je jaka, a potražnja za polisilicijumom je obrnuta na osnovu prognoze instaliranog kapaciteta
1.1.Potrošnja polisilicijuma: globalnaObim potrošnje stalno raste, uglavnom za fotonaponsku proizvodnju energije
Poslednjih deset godina, globalnopolisilicijumpotrošnja je nastavila da raste, a kineski udio se nastavio širiti, predvođen fotonaponskom industrijom.Od 2012. do 2021., globalna potrošnja polisilicijuma općenito je pokazala trend rasta, sa 237.000 tona na oko 653.000 tona.Godine 2018. uvedena je kineska nova politika 531 fotonaponskih uređaja, koja je jasno smanjila stopu subvencija za fotonaponsku proizvodnju energije.Novoinstalirani fotonaponski kapacitet pao je za 18% u odnosu na prethodnu godinu, a potražnja za polisilicijumom je pogođena.Od 2019. godine država je uvela niz politika za promicanje pariteta fotonaponske mreže.Sa brzim razvojem fotonaponske industrije, potražnja za polisilicijumom je takođe ušla u period brzog rasta.Tokom ovog perioda, udio kineske potrošnje polisilicijuma u ukupnoj globalnoj potrošnji nastavio je rasti, sa 61,5% u 2012. na 93,9% u 2021., uglavnom zbog kineske fotonaponske industrije koja se brzo razvija.Iz perspektive globalnog obrasca potrošnje različitih tipova polisilicijuma 2021. godine, silicijumski materijali koji se koriste za fotonaponske ćelije činiće najmanje 94%, od čega solarni polisilicijum i granularni silicijum 91% odnosno 3%, dok 94% čini polisilicijum elektronskog kvaliteta koji se može koristiti za čipove.Omjer je 6%, što pokazuje da trenutnom potražnjom za polisilicijumom dominira fotonapon.Očekuje se da će sa zagrijavanjem politike dvostrukog ugljika potražnja za fotonaponskim instaliranim kapacitetom postati jača, a potrošnja i udio polisilicijuma solarnog kvaliteta će nastaviti rasti.
1.2.Silicijumska pločica: monokristalna silicijumska pločica zauzima glavni tok, a kontinuirana Czochralski tehnologija se brzo razvija
Direktna nizvodna veza polisilicijuma su silicijumske pločice, a Kina trenutno dominira globalnim tržištem silicijumskih pločica.Od 2012. do 2021., globalni i kineski proizvodni kapacitet i proizvodnja silicijumskih pločica nastavili su da rastu, a fotonaponska industrija je nastavila da raste.Silicijumske pločice služe kao most koji povezuje silicijumske materijale i baterije, a nema opterećenja za proizvodne kapacitete, tako da i dalje privlači veliki broj kompanija da uđu u industriju.Godine 2021. kineski proizvođači silikonskih pločica značajno su se proširiliproizvodnjakapaciteta do 213,5 GW, što je dovelo do povećanja globalne proizvodnje silicijumskih pločica na 215,4 GW.Prema postojećim i novopovećanim proizvodnim kapacitetima u Kini, očekuje se da će godišnja stopa rasta zadržati 15-25% u narednih nekoliko godina, a kineska proizvodnja vafla i dalje će zadržati apsolutnu dominantnu poziciju u svijetu.
Polikristalni silicijum se može napraviti u polikristalne silicijumske ingote ili monokristalne silicijumske šipke.Proces proizvodnje polikristalnih silicijumskih ingota uglavnom uključuje metodu livenja i metodu direktnog topljenja.Trenutno je druga vrsta glavna metoda, a stopa gubitka se u osnovi održava na oko 5%.Metoda livenja je uglavnom da se silicijumski materijal prvo otopi u lončiću, a zatim se baci u drugi prethodno zagrejani lončić radi hlađenja.Kontrolom brzine hlađenja, polikristalni silicijum se lijeva tehnologijom usmjerenog skrućivanja.Proces vrućeg topljenja kod metode direktnog topljenja je isti kao i kod metode livenja, u kojoj se polisilicijum prvo direktno topi u lončiću, ali se korak hlađenja razlikuje od metode livenja.Iako su ove dvije metode po prirodi vrlo slične, metoda direktnog topljenja treba samo jednu lončiću, a proizvedeni polisilicijumski proizvod je dobrog kvaliteta, što pogoduje rastu polikristalnih silicijumskih ingota sa boljom orijentacijom, a proces rasta je lak za automatizovati, što može učiniti unutrašnju poziciju kristala smanjenje greške.Trenutno, vodeća preduzeća u industriji materijala za solarnu energiju uglavnom koriste metodu direktnog topljenja za proizvodnju polikristalnih silicijumskih ingota, a sadržaj ugljika i kiseonika je relativno nizak, koji se kontroliše ispod 10ppma i 16ppma.U budućnosti će u proizvodnji polikristalnih silicijumskih ingota i dalje dominirati metoda direktnog topljenja, a stopa gubitka će ostati oko 5% u roku od pet godina.
Proizvodnja monokristalnih silicijumskih šipki uglavnom se zasniva na metodi Czochralskog, dopunjenoj metodom topljenja zone vertikalne suspenzije, a proizvodi koje proizvode ova dva imaju različite namene.Metoda Czochralskog koristi otpornost grafita za zagrijavanje polikristalnog silicijuma u kvarcnom lončiću visoke čistoće u toplotnom sistemu s ravnom cijevi kako bi se rastopio, a zatim umetnuo sjemeni kristal u površinu taline radi fuzije i rotirao sjemenski kristal dok invertirao crucible., sjemenski kristal se polako podiže prema gore, a monokristalni silicijum se dobija kroz procese zasijavanja, pojačanja, okretanja ramena, rasta jednakog prečnika i dorade.Metoda topljenja vertikalne plutajuće zone odnosi se na fiksiranje stubastog polikristalnog materijala visoke čistoće u komori peći, pomjeranje metalnog svitka polagano duž smjera polikristalne dužine i prolazak kroz stupasti polikristal, i propuštanje struje velike snage radio frekvencije u metalu. zavojnica za stvaranje Dio unutrašnjosti zavojnice polikristalnog stuba se topi, a nakon što se zavojnica pomakne, talina se rekristalizira i formira jedan kristal.Zbog različitih proizvodnih procesa, postoje razlike u proizvodnoj opremi, troškovima proizvodnje i kvaliteti proizvoda.Trenutno proizvodi dobijeni metodom zonskog topljenja imaju visoku čistoću i mogu se koristiti za proizvodnju poluprovodničkih uređaja, dok metoda Czochralskog može ispuniti uslove za proizvodnju monokristalnog silicijuma za fotonaponske ćelije i ima nižu cijenu, pa je mainstream metoda.U 2021. godini tržišni udio metode ravnog povlačenja iznosi oko 85%, a očekuje se da će se blago povećati u narednih nekoliko godina.Predviđa se da će tržišni udjeli u 2025. i 2030. biti 87%, odnosno 90%.Što se tiče monokristalnog silicijuma za centralno topljenje, industrijska koncentracija monokristalnog silicijuma za centralno topljenje je relativno visoka u svijetu.akvizicija), TOPSIL (Danska) .U budućnosti, izlazna skala rastopljenog monokristalnog silicijuma neće se značajno povećati.Razlog je taj što su kineske srodne tehnologije relativno zaostale u odnosu na Japan i Njemačku, posebno kapacitet opreme za visokofrekventno grijanje i uslove procesa kristalizacije.Tehnologija fuzionisanog silicijumskog monokristala u oblasti velikog prečnika zahteva od kineskih preduzeća da nastave da istražuju sama.
Metoda Czochralskog može se podijeliti na tehnologiju kontinuiranog izvlačenja kristala (CCZ) i tehnologiju ponovljenog izvlačenja kristala (RCZ).Trenutno je glavna metoda u industriji RCZ, koja je u fazi tranzicije sa RCZ na CCZ.Koraci izvlačenja i dodavanja monokristala RZC-a su nezavisni jedan od drugog.Prije svakog izvlačenja, monokristalni ingot se mora ohladiti i ukloniti u komori za zatvaranje, dok CCZ može ostvariti punjenje i topljenje tokom izvlačenja.RCZ je relativno zreo i ima malo prostora za tehnološka poboljšanja u budućnosti;dok CCZ ima prednosti smanjenja troškova i poboljšanja efikasnosti i nalazi se u fazi brzog razvoja.Što se tiče troškova, u poređenju sa RCZ, kojem je potrebno oko 8 sati prije nego što se izvuče jedan štap, CCZ može uvelike poboljšati efikasnost proizvodnje, smanjiti troškove lonca i potrošnju energije eliminacijom ovog koraka.Ukupna proizvodnja u jednoj peći je za više od 20% veća od one u RCZ-u.Troškovi proizvodnje su više od 10% niži od RCZ.Što se tiče efikasnosti, CCZ može završiti crtanje 8-10 monokristalnih silikonskih šipki u životnom ciklusu lonca (250 sati), dok RCZ može završiti samo oko 4, a efikasnost proizvodnje može se povećati za 100-150% .U pogledu kvaliteta, CCZ ima ujednačeniji otpor, manji sadržaj kiseonika i sporije nakupljanje metalnih nečistoća, pa je pogodniji za pripremu monokristalnih silicijumskih pločica n-tipa, koje su takođe u periodu naglog razvoja.Trenutno su neke kineske kompanije objavile da imaju CCZ tehnologiju, a put monokristalnih silicijumskih pločica granularnog silikona-CCZ-n tipa je u osnovi jasan, pa su čak počele da koriste 100% granularne silicijumske materijale..U budućnosti, CCZ će u osnovi zamijeniti RCZ, ali će to zahtijevati određeni proces.
Proces proizvodnje monokristalnih silicijumskih vafla podijeljen je u četiri koraka: izvlačenje, rezanje, rezanje, čišćenje i sortiranje.Pojava metode rezanja dijamantske žice uvelike je smanjila stopu gubitka pri rezanju.Proces izvlačenja kristala je opisan gore.Proces rezanja uključuje operacije skraćivanja, kvadriranja i košenja.Rezanje je upotreba mašine za rezanje za rezanje stubastog silicijuma u silikonske oblatne.Čišćenje i sortiranje su završni koraci u proizvodnji silikonskih pločica.Metoda rezanja dijamantske žice ima očigledne prednosti u odnosu na tradicionalnu metodu rezanja žicama od žbuke, što se uglavnom ogleda u kratkoj potrošnji vremena i malim gubicima.Brzina dijamantske žice je pet puta veća od tradicionalnog rezanja.Na primjer, za jednostruko rezanje, tradicionalno rezanje žicama od žbuke traje oko 10 sati, a rezanje dijamantske žice traje samo oko 2 sata.Gubitak pri rezanju dijamantskom žicom je također relativno mali, a sloj oštećenja uzrokovan rezanjem dijamantske žice manji je od onog kod rezanja žicama od maltera, što pogoduje rezanju tanjih silikonskih pločica.Posljednjih godina, kako bi se smanjili gubici rezanja i troškovi proizvodnje, kompanije su se okrenule metodama rezanja dijamantske žice, a prečnik sabirnica dijamantske žice je sve manji i manji.U 2021. godini promjer sabirnice od dijamantske žice bit će 43-56 μm, a promjer sabirnice od dijamantske žice koja se koristi za monokristalne silikonske pločice će se značajno smanjiti i nastaviti opadati.Procjenjuje se da će 2025. i 2030. godine prečnici sabirnica od dijamantske žice koje se koriste za rezanje monokristalnih silikonskih pločica biti 36 μm i 33 μm, respektivno, a prečnici sabirnica od dijamantske žice koje se koriste za rezanje polikristalnih silikonskih pločica će biti 51 μm i 51 μm, respektivno.To je zato što postoje mnogi defekti i nečistoće u polikristalnim silicijumskim pločicama, a tanke žice su sklone lomljenju.Stoga je promjer sabirnice od dijamantske žice koja se koristi za rezanje polikristalnog silicija veći od promjera pločica od monokristalnog silicija, a kako se tržišni udio polikristalnih silicijskih pločica postepeno smanjuje, koristi se za polikristalni silicijum Smanjenje promjera dijamanta žičane sabirnice izrezane na kriške je usporilo.
Trenutno se silikonske pločice uglavnom dijele na dva tipa: polikristalne silikonske pločice i monokristalne silikonske pločice.Monokristalne silikonske pločice imaju prednosti dugog vijeka trajanja i visoke efikasnosti fotoelektrične konverzije.Polikristalne silikonske pločice se sastoje od kristalnih zrna sa različitim orijentacijama kristalne ravni, dok su monokristalne silikonske pločice napravljene od polikristalnog silicijuma kao sirovina i imaju istu orijentaciju kristalne ravni.Po izgledu, polikristalne silikonske pločice i monokristalne silikonske pločice su plavo-crne i crno-smeđe.Pošto su ova dva izrezana od polikristalnih silicijumskih ingota i monokristalnih silicijumskih šipki, respektivno, oblici su kvadratni i kvazikvadratni.Vek trajanja polikristalnih i monokristalnih silicijumskih pločica je oko 20 godina.Ako su način pakiranja i okruženje prikladni, vijek trajanja može doseći više od 25 godina.Uopšteno govoreći, životni vek pločica od monokristalnog silikona je nešto duži nego kod polikristalnih silicijumskih pločica.Osim toga, monokristalne silikonske pločice su također nešto bolje u efikasnosti fotoelektrične konverzije, a njihova gustina dislokacija i metalne nečistoće su mnogo manje od onih kod polikristalnih silicijskih pločica.Kombinovani efekat različitih faktora čini životni vek manjinskog nosača monokristala desetinama puta dužim nego kod polikristalnih silicijumskih pločica.Time se pokazuje prednost efikasnosti konverzije.U 2021. godini najveća efikasnost konverzije polikristalnih silicijumskih pločica biće oko 21%, a monokristalnih silicijumskih pločica dostići će 24,2%.
Osim dugog vijeka trajanja i visoke efikasnosti konverzije, monokristalne silikonske pločice također imaju prednost stanjivanja, što doprinosi smanjenju potrošnje silicija i troškova silicijumske pločice, ali obratite pažnju na povećanje stope fragmentacije.Stanjivanje silikonskih pločica pomaže u smanjenju troškova proizvodnje, a trenutni proces rezanja može u potpunosti zadovoljiti potrebe stanjivanja, ali debljina silikonskih pločica također mora zadovoljiti potrebe proizvodnje ćelija i komponenti u nastavku.Općenito, debljina silikonskih pločica se posljednjih godina smanjuje, a debljina polikristalnih silikonskih vafla je znatno veća od debljine pločica od monokristalnog silicija.Monokristalne silikonske pločice se dalje dijele na silikonske pločice n-tipa i silikonske pločice p-tipa, dok silikonske pločice n-tipa uglavnom uključuju upotrebu TOPCon baterije i HJT baterije.U 2021. godini prosječna debljina polikristalnih silikonskih pločica iznosi 178 μm, a nedostatak potražnje u budućnosti će ih natjerati da nastave da se stanjuju.Stoga se predviđa da će se debljina blago smanjiti od 2022. do 2024. godine, a da će debljina ostati na oko 170 μm nakon 2025. godine;prosječna debljina monokristalnih silicijumskih pločica p-tipa je oko 170 μm, a očekuje se da će pasti na 155 μm i 140 μm 2025. i 2030. godine. Među n-tipom monokristalnih silicijumskih pločica, debljina silicijumskih pločica se koristi za HJT wafere oko 150μm, a prosječna debljina silikonskih pločica n-tipa koje se koriste za TOPCon ćelije je 165μm.135μm.
Osim toga, proizvodnja polikristalnih silicijumskih pločica troši više silicija od monokristalnih silicijumskih pločica, ali su proizvodni koraci relativno jednostavni, što donosi prednosti u pogledu troškova polikristalnim silicijumskim pločicama.Polikristalni silicijum, kao uobičajena sirovina za polikristalne silicijumske pločice i monokristalne silicijumske pločice, ima različitu potrošnju u proizvodnji ove dve, što je posledica razlika u čistoći i koracima proizvodnje.U 2021. potrošnja silicijuma polikristalnih ingota iznosi 1,10 kg/kg.Očekuje se da će ograničeno ulaganje u istraživanje i razvoj dovesti do malih promjena u budućnosti.Potrošnja silicijuma vučne šipke je 1,066 kg/kg, i postoji određeni prostor za optimizaciju.Očekuje se da će iznositi 1,05 kg/kg i 1,043 kg/kg 2025. i 2030. godine.U procesu izvlačenja od jednog kristala, smanjenje potrošnje silicijuma vučne šipke može se postići smanjenjem gubitka pri čišćenju i drobljenju, strogom kontrolom proizvodnog okruženja, smanjenjem udjela prajmera, poboljšanjem kontrole preciznosti i optimizacijom klasifikacije. i tehnologiju obrade degradiranih silicijumskih materijala.Iako je potrošnja silicija u polikristalnim silicijumskim pločicama visoka, troškovi proizvodnje polikristalnih silicijumskih pločica su relativno visoki jer se polikristalni silicijumski ingoti proizvode lijevanjem ingota vrućim topljenjem, dok se monokristalni silicijum obično proizvode sporim rastom u monokristalnom monokristalu Czochralski. koji troši relativno veliku snagu.Nisko.U 2021., prosječni trošak proizvodnje monokristalnih silicijumskih vafla bit će oko 0,673 juana/W, a polikristalnih silicijskih pločica 0,66 juana/W.
Kako se debljina silikonske pločice smanjuje i promjer sabirnice dijamantske žice smanjuje, proizvodnja silikonskih šipki/ingota jednakog promjera po kilogramu će se povećati, a broj monokristalnih silikonskih šipki iste težine će biti veći od toga ingota polikristalnog silicijuma.Što se tiče snage, snaga koju koristi svaka silikonska pločica varira u zavisnosti od vrste i veličine.U 2021., proizvodnja monokristalnih kvadratnih šipki p-tipa veličine 166 mm je oko 64 komada po kilogramu, a proizvodnja polikristalnih kvadratnih ingota je oko 59 komada.Među monokristalnim silikonskim pločicama p tipa, izlaz monokristalnih kvadratnih šipki veličine 158,75 mm je oko 70 komada po kilogramu, izlaz monokristalnih kvadratnih šipki p tipa veličine 182 mm je oko 53 komada po kilogramu, a izlaz p -monokristalne šipke veličine 210mm po kilogramu su oko 53 komada.Izlaz kvadratne šipke je oko 40 komada.Od 2022. do 2030. godine, kontinuirano stanjivanje silicijumskih pločica nesumnjivo će dovesti do povećanja broja silicijumskih šipki/ingota iste zapremine.Manji prečnik sabirnice sa dijamantskom žicom i srednja veličina čestica takođe će pomoći u smanjenju gubitaka rezanja, čime se povećava broj proizvedenih pločica.količina.Procjenjuje se da će u 2025. i 2030. godini proizvodnja monokristalnih kvadratnih šipki p-tipa veličine 166 mm iznositi oko 71 i 78 komada po kilogramu, a proizvodnja polikristalnih kvadratnih ingota oko 62 i 62 komada, što je zbog niskog tržišta. udio polikristalnih silicijumskih pločica Teško je izazvati značajan tehnološki napredak.Postoje razlike u snazi različitih tipova i veličina silikonskih pločica.Prema podacima iz saopštenja, prosječna snaga silikonskih pločica od 158,75 mm je oko 5,8 W/komad, prosječna snaga silikonskih wafera veličine 166 mm je oko 6,25 W/komadu, a prosječna snaga silikonskih pločica od 182 mm je oko 6,25 W/kom. .Prosječna snaga silikonske pločice veličine je oko 7,49 W po komadu, a prosječna snaga silikonske pločice veličine 210 mm je oko 10 W po komadu.
Posljednjih godina, silikonske pločice su se postupno razvijale u smjeru velike veličine, a velika veličina pogoduje povećanju snage jednog čipa, čime se razrjeđuje nesilicijumska cijena ćelija.Međutim, prilagođavanje veličine silikonskih pločica također treba uzeti u obzir uzvodno i nizvodno usklađivanje i probleme standardizacije, posebno opterećenje i probleme velike struje.Trenutno postoje dva kampa na tržištu u pogledu budućeg pravca razvoja silikonskih pločica veličine 182 mm i veličine 210 mm.Prijedlog od 182 mm je uglavnom iz perspektive vertikalne integracije industrije, zasnovan na razmatranju instalacije i transporta fotonaponskih ćelija, snage i efikasnosti modula, te sinergije između uzvodno i nizvodno;dok je 210mm uglavnom iz perspektive troškova proizvodnje i troškova sistema.Izlaz silikonskih pločica od 210 mm povećan je za više od 15% u procesu izvlačenja šipki u jednoj peći, trošak proizvodnje baterije nizvodno smanjen je za oko 0,02 juana/W, a ukupni troškovi izgradnje elektrane smanjeni su za oko 0,1 juan/ W.U narednih nekoliko godina, očekuje se da će silikonske pločice veličine ispod 166 mm postepeno biti eliminirane;problemi uzvodnog i nizvodnog usklađivanja silikonskih pločica od 210 mm će se postepeno efikasno rešavati, a troškovi će postati važniji faktor koji utiče na investicije i proizvodnju preduzeća.Stoga će se povećati tržišni udio silikonskih pločica od 210 mm.Stalni porast;Silikonska pločica od 182 mm postat će glavna veličina na tržištu zahvaljujući svojim prednostima u vertikalno integriranoj proizvodnji, ali s revolucionarnim razvojem tehnologije primjene silikonskih pločica od 210 mm, 182 mm će joj ustupiti mjesto.Osim toga, teško je da se silikonske pločice većih dimenzija nađu u širokoj upotrebi na tržištu u sljedećih nekoliko godina, jer će se cijena rada i rizik ugradnje velikih silikonskih pločica uvelike povećati, što je teško nadoknaditi uštede u troškovima proizvodnje i sistemskim troškovima..U 2021. godini, veličine silikonskih pločica na tržištu uključuju 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm, itd. Među njima, veličine 158,75 mm i 166 mm činile su 50% ukupne veličine1 i56. smanjena na 5%, što će se postepeno zamjenjivati u budućnosti;166 mm je rješenje najveće veličine koje se može nadograditi za postojeću proizvodnu liniju baterija, koja će biti najveća u posljednje dvije godine.Što se tiče veličine tranzicije, očekuje se da će tržišni udio biti manji od 2% 2030. godine;kombinovana veličina od 182 mm i 210 mm će činiti 45% u 2021. godini, a tržišni udio će se brzo povećati u budućnosti.Očekuje se da će ukupni tržišni udio u 2030. godini premašiti 98%.
Posljednjih godina, tržišni udio monokristalnog silicija je nastavio da raste, i on je zauzeo glavnu poziciju na tržištu.Od 2012. do 2021. godine, udio monokristalnog silicijuma porastao je sa manje od 20% na 93,3%, što je značajno povećanje.U 2018. godini, silikonske pločice na tržištu su uglavnom polikristalne silikonske pločice, koje čine više od 50%.Glavni razlog je taj što tehničke prednosti monokristalnih silicijumskih pločica ne mogu pokriti nedostatke troškova.Od 2019. godine, kako je efikasnost fotoelektrične konverzije monokristalnih silicijumskih pločica značajno premašila onu polikristalnih silicijumskih pločica, a proizvodni trošak monokristalnih silicijumskih pločica nastavio da opada sa tehnološkim napretkom, tržišni udio monokristalnih silicijumskih pločica se nastavio povećavati. mainstream na tržištu.proizvod.Očekuje se da će udio monokristalnih silicijskih pločica dostići oko 96% u 2025. godini, a tržišni udio monokristalnih silicijumskih pločica do 97,7% u 2030. (Izvor izvještaja: Future Think Tank)
1.3.Baterije: PERC baterije dominiraju tržištem, a razvoj baterija tipa n povećava kvalitet proizvoda
Srednja karika lanca fotonaponske industrije uključuje fotonaponske ćelije i module fotonaponskih ćelija.Prerada silicijumskih pločica u ćelije je najvažniji korak u realizaciji fotoelektrične konverzije.Potrebno je oko sedam koraka za obradu konvencionalne ćelije od silikonske pločice.Prvo, stavite silikonsku pločicu u fluorovodoničnu kiselinu kako biste na njenoj površini proizveli piramidalnu strukturu od antilopa, čime se smanjuje reflektivnost sunčeve svjetlosti i povećava apsorpcija svjetlosti;drugi je fosfor se raspršuje na površini jedne strane silicijumske pločice da formira PN spoj, a njegov kvalitet direktno utiče na efikasnost ćelije;treći je uklanjanje PN spoja formiranog na strani silikonske pločice tokom faze difuzije kako bi se spriječio kratki spoj ćelije;Sloj filma od silicijum nitrida je presvučen na strani gde je formiran PN spoj da bi se smanjila refleksija svetlosti i istovremeno povećala efikasnost;peti je štampanje metalnih elektroda na prednjoj i zadnjoj strani silikonske pločice za prikupljanje manjinskih nosača generisanih fotonaponima;Kolo štampano u fazi štampanja je sinterovano i formirano, i integrisano je sa silikonskom pločicom, odnosno ćelijom;konačno se klasifikuju ćelije različite efikasnosti.
Ćelije kristalnog silicija se obično prave sa silikonskim pločicama kao supstratom, a mogu se podijeliti na ćelije p-tipa i ćelije n-tipa prema vrsti silikonskih pločica.Među njima, ćelije n-tipa imaju veću efikasnost konverzije i postepeno zamenjuju ćelije p-tipa poslednjih godina.Silicijumske pločice P-tipa se izrađuju dopiranjem silicijuma borom, a n-tipa silikonske pločice su napravljene od fosfora.Zbog toga je koncentracija elementa bora u silicijumskoj pločici n-tipa niža, čime se inhibira vezivanje kompleksa bor-kisik, poboljšava životni vek manjinskog nosioca silicijumskog materijala, a u isto vreme nema foto-indukovanog slabljenja. u bateriji.Osim toga, manjinski nosioci n-tipa su rupe, manjinski nosioci p-tipa su elektroni, a poprečni presjek zarobljavanja većine atoma nečistoća za rupe je manji od presjeka elektrona.Stoga je životni vijek manjinskog nosioca ćelije n-tipa veći i stopa fotoelektrične konverzije je veća.Prema laboratorijskim podacima, gornja granica efikasnosti konverzije ćelija p-tipa je 24,5%, a efikasnost konverzije ćelija n-tipa je do 28,7%, pa ćelije n-tipa predstavljaju pravac razvoja tehnologije budućnosti.U 2021., ćelije n-tipa (uglavnom uključujući ćelije heterospojnice i TOPCon ćelije) imaju relativno visoke troškove, a opseg masovne proizvodnje je još uvijek mali.Trenutni tržišni udio je oko 3%, što je u osnovi isto kao i 2020. godine.
U 2021. godini značajno će se poboljšati efikasnost konverzije ćelija n-tipa, a očekuje se da će u narednih pet godina biti više prostora za tehnološki napredak.U 2021. godini velika proizvodnja monokristalnih ćelija p-tipa koristit će PERC tehnologiju, a prosječna efikasnost konverzije će dostići 23,1%, što je povećanje od 0,3 procentna poena u odnosu na 2020. godinu;efikasnost konverzije polikristalnih crnih silicijumskih ćelija koje koriste PERC tehnologiju dostići će 21,0% u odnosu na 2020. Godišnji porast od 0,2 procentna poena;poboljšanje efikasnosti konvencionalnih polikristalnih crnih silicijumskih ćelija nije jako, efikasnost konverzije u 2021. će biti oko 19,5%, samo 0,1 procentni poen veća, a budući prostor za poboljšanje efikasnosti je ograničen;prosječna efikasnost konverzije ingota monokristalnih PERC ćelija je 22,4%, što je 0,7 procentnih poena niže od one monokristalnih PERC ćelija;prosječna efikasnost konverzije TOPCon ćelija n-tipa dostiže 24%, a prosječna efikasnost konverzije heterospojnih ćelija dostiže 24,2%, od kojih su obje znatno poboljšane u odnosu na 2020., a prosječna efikasnost konverzije IBC ćelija dostiže 24,2%.Sa razvojem tehnologije u budućnosti, tehnologije baterija kao što su TBC i HBC takođe mogu nastaviti da napreduju.U budućnosti, uz smanjenje troškova proizvodnje i poboljšanje prinosa, baterije n-tipa će biti jedan od glavnih razvojnih pravaca tehnologije baterija.
Iz perspektive putanje tehnologije baterija, iterativno ažuriranje tehnologije baterija je uglavnom prošlo kroz BSF, PERC, TOPCon baziran na poboljšanju PERC-a i HJT, novu tehnologiju koja podriva PERC;TOPCon se dalje može kombinovati sa IBC da bi se formirao TBC, a HJT se takođe može kombinovati sa IBC da bi postao HBC.Monokristalne ćelije tipa P uglavnom koriste PERC tehnologiju, polikristalne ćelije p tipa uključuju polikristalne crne silicijumske ćelije i monokristalne ćelije ingota, potonje se odnosi na dodavanje monokristalnih kristala na bazi konvencionalnog polikristalnog procesa ingota, usmereno skrućivanje Nakon toga, formira se kvadratni silicijumski ingot, a silicijumska pločica pomešana sa monokristalom i polikristalom se pravi nizom procesa obrade.Budući da u suštini koristi polikristalni put pripreme, uključen je u kategoriju polikristalnih ćelija p-tipa.Ćelije n-tipa uglavnom uključuju TOPCon monokristalne ćelije, HJT monokristalne ćelije i IBC monokristalne ćelije.U 2021. novim linijama za masovnu proizvodnju i dalje će dominirati linije za proizvodnju PERC ćelija, a tržišni udio PERC ćelija će se dodatno povećati na 91,2%.Kako se potražnja za proizvodima na otvorenom i kućanstvima koncentrirala na proizvode visoke efikasnosti, tržišni udio BSF baterija će pasti sa 8,8% na 5% u 2021.
1.4.Moduli: Troškovi ćelija čine glavni dio, a snaga modula ovisi o ćelijama
Koraci proizvodnje fotonaponskih modula uglavnom uključuju međusobno povezivanje ćelija i laminaciju, a ćelije čine veliki dio ukupne cijene modula.Budući da su struja i napon jedne ćelije vrlo mali, ćelije moraju biti međusobno povezane sabirnicama.Ovdje su spojeni u seriju da bi se povećao napon, a zatim spojeni paralelno kako bi se dobila visoka struja, a zatim se fotonaponsko staklo, EVA ili POE, baterija, EVA ili POE, stražnja ploča zapečaće i toplinski pritiskaju određenim redoslijedom , i na kraju zaštićen aluminijskim okvirom i silikonskim zaptivnim rubom.Iz perspektive strukture troškova proizvodnje komponenti, troškovi materijala čine 75%, zauzimajući glavnu poziciju, a slijede ih troškovi proizvodnje, troškovi performansi i troškovi rada.Troškovi materijala su vođeni troškovima ćelija.Prema najavama mnogih kompanija, ćelije čine oko 2/3 ukupne cijene fotonaponskih modula.
Fotonaponski moduli se obično dijele prema tipu ćelije, veličini i količini.Postoje razlike u snazi različitih modula, ali svi su u fazi rasta.Snaga je ključni pokazatelj fotonaponskih modula, koji predstavlja sposobnost modula da pretvara solarnu energiju u električnu.Iz statistike snage različitih tipova fotonaponskih modula može se vidjeti da kada su veličina i broj ćelija u modulu isti, snaga modula je n-tip monokristal > p-tip monokristal > polikristalan;Što je veća veličina i količina, veća je snaga modula;za TOPCon monokristalne module i heterospojne module iste specifikacije, snaga potonjeg je veća od snage prvog.Prema prognozi CPIA, snaga modula će se povećati za 5-10W godišnje u narednih nekoliko godina.Osim toga, pakovanje modula će donijeti određeni gubitak snage, uglavnom uključujući optičke i električne gubitke.Prvo je uzrokovano propusnošću i optičkom neusklađenošću materijala za pakovanje kao što su fotonaponsko staklo i EVA, a drugo se uglavnom odnosi na korištenje solarnih ćelija u seriji.Gubitak strujnog kola uzrokovan otporom trake za zavarivanje i same sabirnice, te gubitak strujne neusklađenosti uzrokovan paralelnim povezivanjem ćelija, ukupni gubitak snage ove dvije čini oko 8%.
1.5.Instalirani fotonaponski kapacitet: Politike različitih zemalja očigledno su vođene i postoji ogroman prostor za nove instalirane kapacitete u budućnosti
Svijet je u osnovi postigao konsenzus o neto nultim emisijama u okviru cilja zaštite okoliša, a ekonomija superponiranih fotonaponskih projekata se postepeno pojavila.Zemlje aktivno istražuju razvoj proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora.Posljednjih godina, zemlje širom svijeta preuzele su obaveze da smanje emisije ugljika.Većina najvećih emitera stakleničkih plinova formulirala je odgovarajuće ciljeve za obnovljivu energiju, a instalirani kapacitet obnovljive energije je ogroman.Na osnovu cilja kontrole temperature od 1,5 ℃, IRENA predviđa da će globalni instalirani kapacitet obnovljive energije dostići 10,8 TW 2030. Osim toga, prema podacima WOODMac, nivo cijene električne energije (LCOE) za proizvodnju solarne energije u Kini, Indiji, Sjedinjenih Država i drugih zemalja je već niža od najjeftinije fosilne energije, i dalje će opadati u budućnosti.Aktivna promocija politika u raznim zemljama i ekonomija fotonaponske proizvodnje električne energije doveli su do stalnog povećanja kumulativnog instaliranog kapaciteta fotonaponskih uređaja u svijetu i Kini posljednjih godina.Od 2012. do 2021. godine, kumulativni instalirani kapacitet fotonaponskih uređaja u svijetu će se povećati sa 104,3 GW na 849,5 GW, a kumulativni instalirani kapacitet fotonaponskih uređaja u Kini će se povećati sa 6,7 GW na 307 GW, što je povećanje od preko 44 puta.Osim toga, novoinstalirani fotonaponski kapacitet Kine čini više od 20% ukupnog svjetskog instaliranog kapaciteta.U 2021. godini, novoinstalirani fotonaponski kapacitet Kine iznosi 53 GW, što čini oko 40% novoinstaliranih kapaciteta u svijetu.To je uglavnom zbog obilne i jednolike distribucije izvora svjetlosne energije u Kini, dobro razvijenih uzvodno i nizvodno, te snažne podrške nacionalnih politika.Tokom ovog perioda, Kina je igrala ogromnu ulogu u proizvodnji fotonaponske energije, a kumulativni instalirani kapacitet iznosio je manje od 6,5%.skočio na 36,14%.
Na osnovu gornje analize, CPIA je dala prognozu za novo povećane fotonaponske instalacije od 2022. do 2030. godine u cijelom svijetu.Procjenjuje se da će pod optimističnim i konzervativnim uslovima globalni novoinstalisani kapacitet 2030. godine biti 366 odnosno 315 GW, a novoinstalisani kapacitet Kine 128, 105 GW.U nastavku ćemo prognozirati potražnju za polisilicijumom na osnovu skale novoinstaliranih kapaciteta svake godine.
1.6.Prognoza potražnje polisilicijuma za fotonaponske primjene
Od 2022. do 2030., na osnovu prognoze CPIA-e za globalno novo povećanje fotonaponskih instalacija i pod optimističkim i konzervativnim scenarijima, može se predvidjeti potražnja za polisilicijumom za PV aplikacije.Ćelije su ključni korak u realizaciji fotoelektrične konverzije, a silicijumske pločice su osnovna sirovina ćelija i direktno nizvodno od polisilicijuma, tako da je važan dio predviđanja potražnje za polisilicijumom.Ponderisani broj komada po kilogramu silicijumskih šipki i ingota može se izračunati iz broja komada po kilogramu i tržišnog udela silicijumskih šipki i ingota.Tada se, prema snazi i tržišnom udjelu silikonskih pločica različitih veličina, može dobiti ponderisana snaga silikonskih pločica, a zatim se može procijeniti potreban broj silikonskih pločica prema novoinstaliranom fotonaponskom kapacitetu.Zatim, težina potrebnih silicijumskih šipki i ingota može se dobiti prema kvantitativnom odnosu između broja silicijumskih pločica i ponderisanog broja silicijumskih šipki i silicijumskih ingota po kilogramu.Dalje u kombinaciji sa ponderisanom potrošnjom silicijuma silicijumskih šipki/silicijumskih ingota, konačno se može dobiti potražnja za polisilicijumom za novoinstalirani fotonaponski kapacitet.Prema rezultatima prognoze, globalna potražnja za polisilicijumom za nove fotonaponske instalacije u posljednjih pet godina nastavit će rasti, dostići vrhunac 2027. godine, a zatim će blago opasti u naredne tri godine.Procjenjuje se da će pod optimističnim i konzervativnim uvjetima u 2025. godini globalna godišnja potražnja za polisilicijumom za fotonaponske instalacije biti 1.108.900 tona odnosno 907.800 tona, a globalna potražnja za polisilicijumom za fotonaponske primjene u 2030. godini iznosit će 1.0042, a pod optimističnim uslovima 1.042. ., 896.900 tona.Prema kineskimudio globalnog fotonaponskog instaliranog kapaciteta,Potražnja Kine za polisilicijumom za fotonaponsku upotrebu u 2025Očekuje se da će biti 369.600 tona i 302.600 tona pod optimističnim i konzervativnim uslovima, odnosno 739.300 tona i 605.200 tona u inostranstvu.
2, Krajnja potražnja za poluprovodnicima: Razmjer je mnogo manji od potražnje u fotonaponskom polju i može se očekivati budući rast
Osim za izradu fotonaponskih ćelija, polisilicij se može koristiti i kao sirovina za izradu čipova i koristi se u oblasti poluvodiča, koja se može podijeliti na proizvodnju automobila, industrijsku elektroniku, elektronske komunikacije, kućne aparate i druge oblasti.Proces od polisilicijuma do čipa uglavnom je podijeljen u tri koraka.Prvo se polisilicijum uvlači u monokristalne silicijumske ingote, a zatim se reže na tanke silikonske pločice.Silikonske pločice se proizvode nizom operacija brušenja, skošenja i poliranja., koja je osnovna sirovina fabrike poluprovodnika.Konačno, silikonska pločica se reže i laserski gravira u različite strukture kola kako bi se proizvodili čipovi sa određenim karakteristikama.Uobičajene silikonske pločice uglavnom uključuju polirane pločice, epitaksijalne pločice i SOI pločice.Polirana pločica je materijal za proizvodnju čipova visoke ravnosti dobijen poliranjem silikonske pločice kako bi se uklonio oštećeni sloj na površini, koji se može direktno koristiti za izradu čipova, epitaksijalnih pločica i SOI silikonskih pločica.Epitaksijalne pločice se dobijaju epitaksijalnim rastom poliranih pločica, dok se SOI silikonske pločice proizvode vezivanjem ili ionskom implantacijom na polirane podloge pločice, a proces pripreme je relativno težak.
Kroz potražnju za polisilicijumom na poluvodičkoj strani u 2021. godini, u kombinaciji sa prognozom agencije o stopi rasta poluvodičke industrije u narednih nekoliko godina, može se grubo procijeniti potražnja za polisilicijumom u oblasti poluvodiča od 2022. do 2025. godine.U 2021. globalna proizvodnja polisilicijuma elektronskog kvaliteta činit će oko 6% ukupne proizvodnje polisilicijuma, a solarni polisilicijum i granulirani silicijum će činiti oko 94%.Većina polisilicijuma elektronskog kvaliteta se koristi u oblasti poluprovodnika, a drugi polisilicijum se u osnovi koristi u fotonaponskoj industriji..Stoga se može pretpostaviti da je količina polisilicijuma koji se koristi u industriji poluprovodnika u 2021. godini oko 37.000 tona.Pored toga, prema budućoj stopi rasta industrije poluprovodnika koju predviđa FortuneBusiness Insights, potražnja za polisilicijumom za upotrebu poluprovodnika će se povećavati po godišnjoj stopi od 8,6% od 2022. do 2025. Procjenjuje se da će 2025. godine potražnja za polisilicijum u oblasti poluprovodnika biće oko 51.500 tona.(Izvor izvještaja: Future Think Tank)
3, Uvoz i izvoz polisilicijuma: uvoz daleko nadmašuje izvoz, pri čemu Njemačka i Malezija imaju veći udio
U 2021. oko 18,63% kineske potražnje za polisilicijumom dolaziće iz uvoza, a obim uvoza daleko premašuje razmjere izvoza.Od 2017. do 2021. godine, obrascem uvoza i izvoza polisilicijuma dominira uvoz, što može biti posljedica jake potražnje za fotonaponskom industrijom koja se brzo razvijala posljednjih godina, a njena potražnja za polisilicijumom čini više od 94% ukupna potražnja;Osim toga, kompanija još nije savladala tehnologiju proizvodnje polisilicijuma elektroničkog kvaliteta visoke čistoće, tako da dio polisilicijuma koji je potreban industriji integriranih kola još uvijek treba da se oslanja na uvoz.Prema podacima Grane industrije silicijuma, obim uvoza nastavio je da opada u 2019. i 2020. godini. Osnovni razlog pada uvoza polisilicijuma u 2019. godini bio je značajno povećanje proizvodnih kapaciteta, koji je sa 388.000 tona u 2018. godini porastao na 452 tona na 452 tona. u 2019. Istovremeno, OCI, REC, HANWHA Neke prekomorske kompanije, poput nekih prekomorskih kompanija, povukle su se iz industrije polisilicijuma zbog gubitaka, pa je zavisnost polisilicijuma od uvoza znatno manja;iako proizvodni kapacitet nije povećan u 2020. godini, uticaj epidemije doveo je do kašnjenja u izgradnji fotonaponskih projekata, a broj narudžbi polisilicijuma je smanjen u istom periodu.U 2021. kinesko fotonaponsko tržište će se brzo razvijati, a prividna potrošnja polisilicijuma dostići će 613.000 tona, što će dovesti do oporavka obima uvoza.U proteklih pet godina, kineski neto obim uvoza polisilicijuma bio je između 90.000 i 140.000 tona, od čega oko 103.800 tona 2021. Očekuje se da će kineski neto uvoz polisilicijuma ostati oko 100.000 tona2 godišnje od 2025. godine.
Kineski uvoz polisilicijuma uglavnom dolazi iz Njemačke, Malezije, Japana i Tajvana u Kini, a ukupan uvoz iz ove četiri zemlje činit će 90,51% u 2021. Oko 45% kineskog uvoza polisilicijuma dolazi iz Njemačke, 26% iz Malezije, 13,5% iz Japana i 6% iz Tajvana.Njemačka posjeduje svjetski polisilicijumski gigant WACKER, koji je najveći izvor polisilicijuma u inostranstvu, koji čini 12,7% ukupnog globalnog proizvodnog kapaciteta 2021. godine;Malezija ima veliki broj proizvodnih linija polisilicijuma južnokorejske kompanije OCI, koja potiče iz originalne proizvodne linije u Maleziji TOKUYAMA-e, japanske kompanije koju je kupio OCI.Postoje fabrike i neke fabrike koje je OCI preselio iz Južne Koreje u Maleziju.Razlog za preseljenje je taj što Malezija daje besplatan fabrički prostor, a cena struje je za trećinu niža od one u Južnoj Koreji;Japan i Tajvan, Kina imaju kompanije TOKUYAMA, GET i druge, koje zauzimaju veliki udeo u proizvodnji polisilicijuma.mjesto.U 2021. proizvodnja polisilicijuma iznosit će 492.000 tona, što će novoinstalirani fotonaponski kapacitet i potražnja za proizvodnjom čipova biti 206.400 tona odnosno 1.500 tona, a preostalih 284.100 tona će se uglavnom koristiti za daljnju preradu i izvoz u inostranstvo.U nizvodnim vezama polisilicijuma, uglavnom se izvoze silikonske pločice, ćelije i moduli, među kojima je posebno istaknut izvoz modula.Godine 2021. bilo je 4,64 milijarde silicijumskih pločica i 3,2 milijarde fotonaponskih ćelija.izvezenoiz Kine, sa ukupnim izvozom od 22,6GW odnosno 10,3GW, a izvoz fotonaponskih modula je 98,5GW, uz vrlo malo uvoza.Što se tiče strukture vrijednosti izvoza, izvoz modula u 2021. godini dostići će 24,61 milijardu dolara, što čini 86%, a zatim slijede silikonske pločice i baterije.U 2021. globalna proizvodnja silicijumskih pločica, fotonaponskih ćelija i fotonaponskih modula dostići će 97,3%, 85,1% i 82,3%, respektivno.Očekuje se da će se globalna fotonaponska industrija nastaviti koncentrirati u Kini u naredne tri godine, a obim proizvodnje i izvoza svake veze će biti značajan.Stoga se procjenjuje da će se od 2022. do 2025. godine postepeno povećavati količina polisilicijuma koji se koristi za preradu i proizvodnju daljnjih proizvoda i izvozi u inostranstvo.Procjenjuje se oduzimanjem prekomorske proizvodnje od prekomorske potražnje za polisilicijumom.Procjenjuje se da će 2025. godine, polisilicijum proizveden preradom u nizvodne proizvode iz Kine izvezati 583.000 tona u strane zemlje
4, Sažetak i Outlook
Globalna potražnja za polisilicijumom uglavnom je koncentrisana u fotonaponskom polju, a potražnja u polju poluprovodnika nije red veličine.Potražnja za polisilicijumom vođena je fotonaponskim instalacijama, a postepeno se prenosi na polisilicij preko veze fotonaponski moduli-ćelija-vafer, stvarajući potražnju za njim.U budućnosti, sa širenjem globalnih fotonaponskih instaliranih kapaciteta, potražnja za polisilicijumom je općenito optimistična.Optimistički gledano, novo povećane fotonaponske instalacije u Kini i u inostranstvu koje uzrokuju potražnju za polisilicijumom u 2025. će biti 36,96 GW odnosno 73,93 GW, a potražnja pod konzervativnim uslovima će takođe dostići 30,24 GW odnosno 60,49 GW.U 2021. globalna ponuda i potražnja polisilicijuma bit će tesna, što će rezultirati visokim svjetskim cijenama polisilicijuma.Ovakva situacija može se nastaviti do 2022. godine, a nakon 2023. postepeno prelazi u fazu labave ponude. U drugoj polovini 2020. godine, utjecaj epidemije počeo je slabiti, a širenje proizvodnje u nizvodnoj proizvodnji podstaklo je potražnju za polisilicijumom, a neke vodeće kompanije su planirale da proširi proizvodnju.Međutim, ciklus ekspanzije duži od godinu i po rezultirao je oslobađanjem proizvodnih kapaciteta krajem 2021. i 2022. godine, što je rezultiralo povećanjem od 4,24% u 2021. Postoji jaz u ponudi od 10.000 tona, pa su cijene porasle oštro.Predviđa se da će u 2022. godini, pod optimističnim i konzervativnim uslovima fotonaponskih instalisanih kapaciteta, jaz ponude i potražnje iznositi -156.500 tona odnosno 2.400 tona, a ukupna ponuda će i dalje biti u relativno nedostatku.U 2023. godini i dalje, novi projekti koji su započeli izgradnju krajem 2021. i početkom 2022. godine pokrenut će proizvodnju i ostvariti povećanje proizvodnih kapaciteta.Ponuda i potražnja će se postepeno popuštati, a cijene bi mogle biti pod pritiskom.U nastavku, pažnju treba posvetiti uticaju rusko-ukrajinskog rata na globalni energetski obrazac, koji može promijeniti globalni plan za novoinstalirane fotonaponske kapacitete, što će uticati na potražnju za polisilicijumom.
(Ovaj članak je samo za referencu UrbanMinesovih kupaca i ne predstavlja nikakav savjet za investiranje)