1. Polysiliciumindustrikæden: Produktionsprocessen er kompleks, og downstream-kæden fokuserer på solcelledrevne halvledere.
Polysilicium produceres hovedsageligt af industrielt silicium, klor og brint og findes opstrøms for solcelle- og halvlederindustriens kæder. Ifølge CPIA-data er den nuværende mainstream-produktionsmetode til polysilicium i verden den modificerede Siemens-metode. Med undtagelse af Kina produceres mere end 95% af polysiliciumet ved hjælp af den modificerede Siemens-metode. I processen med at fremstille polysilicium ved hjælp af den forbedrede Siemens-metode kombineres klorgas først med brintgas for at generere hydrogenchlorid, og derefter reagerer det med siliciumpulveret efter knusning og formaling af industrielt silicium for at generere trichlorsilan, som yderligere reduceres med brintgas for at generere polysilicium. Polykrystallinsk silicium kan smeltes og afkøles for at fremstille polykrystallinske siliciumbarrer, og monokrystallinsk silicium kan også produceres ved Czochralski- eller zonesmeltning. Sammenlignet med polykrystallinsk silicium er enkeltkrystalsilicium sammensat af krystalkorn med samme krystalorientering, så det har bedre elektrisk ledningsevne og konverteringseffektivitet. Både polykrystallinske siliciumbarrer og monokrystallinske siliciumstænger kan yderligere skæres og forarbejdes til siliciumwafers og -celler, som igen bliver nøgledele af solcellemoduler og anvendes inden for solcelleområdet. Derudover kan enkeltkrystal-siliciumwafere også formes til siliciumwafere ved gentagen slibning, polering, epitaksi, rengøring og andre processer, som kan bruges som substratmaterialer til elektroniske halvlederkomponenter.
Indholdet af urenheder i polysilicium er strengt påkrævet, og industrien er kendetegnet ved høje kapitalinvesteringer og høje tekniske barrierer. Da renheden af polysilicium alvorligt vil påvirke enkeltkrystalsilicium-trækningsprocessen, er renhedskravene ekstremt strenge. Minimumsrenheden for polysilicium er 99,9999%, og den højeste er uendeligt tæt på 100%. Derudover stiller Kinas nationale standarder klare krav til urenhedsindholdet, og baseret på dette er polysilicium opdelt i kvaliteter I, II og III, hvor indholdet af bor, fosfor, ilt og kulstof er et vigtigt referenceindeks. "Polysilicium Industry Access Conditions" fastsætter, at virksomheder skal have et solidt kvalitetsinspektions- og styringssystem, og at produktstandarder strengt overholder nationale standarder. Derudover kræver adgangsbetingelserne også skalaen og energiforbruget af polysiliciumproduktionsvirksomheder, såsom sol- og elektronikgrad polysilicium. Projektskalaen er henholdsvis større end 3000 tons/år og 1000 tons/år, og minimumskapitalforholdet i investeringer i nybyggeri, genopbygning og udvidelsesprojekter må ikke være lavere end 30%, så polysilicium er en kapitalintensiv industri. Ifølge CPIA-statistikker er investeringsomkostningerne for 10.000 tons polysiliciumproduktionslinjeudstyr, der blev taget i brug i 2021, steget en smule til 103 millioner yuan/kt. Årsagen er stigningen i prisen på bulkmetalmaterialer. Det forventes, at investeringsomkostningerne i fremtiden vil stige med udviklingen af produktionsudstyrsteknologi, og at monomererne vil falde i takt med størrelsen. Ifølge reglerne bør strømforbruget af polysilicium til reduktion af sol- og elektronikgrad Czochralski være henholdsvis mindre end 60 kWh/kg og 100 kWh/kg, og kravene til energiforbrugsindikatorer er relativt strenge. Produktion af polysilicium tilhører typisk den kemiske industri. Produktionsprocessen er relativt kompleks, og tærsklen for tekniske ruter, udstyrsvalg, idriftsættelse og drift er høj. Produktionsprocessen involverer mange komplekse kemiske reaktioner, og antallet af kontrolknudepunkter er mere end 1.000. Det er vanskeligt for nye aktører hurtigt at mestre modent håndværk. Derfor er der høje kapital- og tekniske barrierer i polysiliciumproduktionsindustrien, hvilket også tilskynder polysiliciumproducenter til at udføre streng teknisk optimering af procesflow, emballage og transportproces.
2. Polysiliciumklassificering: renhed bestemmer brugen, og solkvaliteten er den primære faktor
Polykrystallinsk silicium, en form for elementært silicium, er sammensat af krystalkorn med forskellige krystalorienteringer og renses hovedsageligt ved industriel siliciumforarbejdning. Polysilicium har en grå metallisk glans, og smeltepunktet er omkring 1410 ℃. Det er inaktivt ved stuetemperatur og mere aktivt i smeltet tilstand. Polysilicium har halvlederegenskaber og er et ekstremt vigtigt og fremragende halvledermateriale, men en lille mængde urenheder kan i høj grad påvirke dets ledningsevne. Der findes mange klassificeringsmetoder for polysilicium. Ud over den ovennævnte klassificering i henhold til Kinas nationale standarder introduceres tre vigtige klassificeringsmetoder her. I henhold til forskellige renhedskrav og anvendelser kan polysilicium opdeles i solcelle- og elektronik-polysilicium. Solcelle-polysilicium anvendes hovedsageligt i produktionen af solceller, mens elektronik-polysilicium anvendes i vid udstrækning i den integrerede kredsløbsindustri som råmateriale til chips og anden produktion. Renheden af solkvalitets-polysilicium er 6~8N, dvs. det samlede indhold af urenheder skal være lavere end 10-6, og renheden af polysilicium skal nå 99,9999% eller mere. Renhedskravene for elektronisk kvalitets-polysilicium er strengere, med et minimum på 9N og en strøm på maksimalt 12N. Produktionen af elektronisk kvalitets-polysilicium er relativt vanskelig. Der er få kinesiske virksomheder, der har mestret produktionsteknologien for elektronisk kvalitets-polysilicium, og de er stadig relativt afhængige af import. I øjeblikket er produktionen af solkvalitets-polysilicium meget større end produktionen af elektronisk kvalitets-polysilicium, og førstnævnte er omkring 13,8 gange så stor som sidstnævnte.
Ifølge forskellen mellem doteringsurenheder og ledningsevne i siliciummaterialet kan det opdeles i P-type og N-type. Når silicium doteres med acceptorurenheder, såsom bor, aluminium, gallium osv., domineres det af hulledning og er P-type. Når silicium doteres med donorurenheder, såsom fosfor, arsen, antimon osv., domineres det af elektronledning og er N-type. P-type batterier omfatter primært BSF-batterier og PERC-batterier. I 2021 vil PERC-batterier tegne sig for mere end 91% af det globale marked, og BSF-batterier vil blive elimineret. I den periode, hvor PERC erstatter BSF, er konverteringseffektiviteten af P-type celler steget fra under 20 % til mere end 23 %, hvilket er ved at nærme sig den teoretiske øvre grænse på 24,5 %, mens den teoretiske øvre grænse for N-type celler er 28,7 %, og N-type celler har høj konverteringseffektivitet. På grund af fordelene ved et højt bifacialt forhold og en lav temperaturkoefficient er virksomheder begyndt at implementere masseproduktionslinjer til N-type batterier. Ifølge CPIA's prognose vil andelen af N-type batterier stige betydeligt fra 3 % til 13,4 % i 2022. Det forventes, at der i løbet af de næste fem år vil ske en iteration fra N-type batteri til P-type batteri. Afhængigt af den forskellige overfladekvalitet kan det opdeles i tæt materiale, blomkålsmateriale og koralmateriale. Overfladen af det tætte materiale har den laveste grad af konkavitet, mindre end 5 mm, ingen farveafvigelser, intet oxidationsmellemlag og den højeste pris; Blomkålsmaterialets overflade har en moderat grad af konkavitet, 5-20 mm, sektionen er moderat, og prisen er mellemklassen; mens koralmaterialets overflade har mere alvorlig konkavitet, er dybden større end 20 mm, sektionen er løs, og prisen er den laveste. Det tætte materiale bruges hovedsageligt til at trække monokrystallinsk silicium, mens blomkålsmateriale og koralmateriale hovedsageligt bruges til at fremstille polykrystallinske siliciumskiver. I virksomheders daglige produktion kan det tætte materiale dopes med ikke mindre end 30% blomkålsmateriale for at producere monokrystallinsk silicium. Omkostningerne til råmaterialer kan spares, men brugen af blomkålsmateriale vil reducere krystaludtrækningseffektiviteten til en vis grad. Virksomheder skal vælge det passende doteringsforhold efter at have vejet de to. For nylig har prisforskellen mellem tæt materiale og blomkålsmateriale stort set stabiliseret sig på 3 RMB/kg. Hvis prisforskellen udvides yderligere, kan virksomheder overveje at dope mere blomkålsmateriale i monokrystallinsk siliciumudtrækning.
3. Proces: Siemens-metoden er mainstream, og strømforbrug bliver nøglen til teknologisk forandring
Produktionsprocessen for polysilicium er groft opdelt i to trin. I det første trin reageres industrielt siliciumpulver med vandfrit hydrogenchlorid for at opnå trichlorsilan og hydrogen. Efter gentagen destillation og rensning, gasformig trichlorsilan, dichlordihydrosilicium og silan; det andet trin er at reducere den ovennævnte højrente gas til krystallinsk silicium, og reduktionstrinnet er forskelligt i den modificerede Siemens-metode og silan-fluidiseret leje-metoden. Den forbedrede Siemens-metode har moden produktionsteknologi og høj produktkvalitet og er i øjeblikket den mest anvendte produktionsteknologi. Den traditionelle Siemens-produktionsmetode er at bruge klor og hydrogen til at syntetisere vandfrit hydrogenchlorid, hydrogenchlorid og pulveriseret industrielt silicium til at syntetisere trichlorsilan ved en bestemt temperatur, og derefter separere, rektificere og rense trichlorsilanen. Siliciummet gennemgår en termisk reduktionsreaktion i en hydrogenreduktionsovn for at opnå elementært silicium aflejret på siliciumkernen. På dette grundlag er den forbedrede Siemens-proces også udstyret med en understøttende proces til genbrug af en stor mængde biprodukter såsom hydrogen, hydrogenchlorid og siliciumtetrachlorid, der produceres i produktionsprocessen, primært inklusive reduktion af udstødningsgasgenvinding og genbrugsteknologi til siliciumtetrachlorid. Hydrogen, hydrogenchlorid, trichlorsilan og siliciumtetrachlorid i udstødningsgassen adskilles ved tør genvinding. Hydrogen og hydrogenchlorid kan genbruges til syntese og rensning med trichlorsilan, og trichlorsilan genbruges direkte til termisk reduktion. Rensning udføres i ovnen, og siliciumtetrachlorid hydrogeneres for at producere trichlorsilan, som kan bruges til rensning. Dette trin kaldes også kold hydrogeneringsbehandling. Ved at realisere lukket kredsløbsproduktion kan virksomheder reducere forbruget af råmaterialer og elektricitet betydeligt og derved effektivt spare produktionsomkostninger.
Omkostningerne ved at producere polysilicium ved hjælp af den forbedrede Siemens-metode i Kina inkluderer råvarer, energiforbrug, afskrivninger, forarbejdningsomkostninger osv. De teknologiske fremskridt i industrien har reduceret omkostningerne betydeligt. Råmaterialerne vedrører primært industrielt silicium og trichlorsilan, energiforbruget omfatter elektricitet og damp, og forarbejdningsomkostningerne vedrører inspektions- og reparationsomkostninger for produktionsudstyr. Ifølge Baichuan Yingfus statistik over produktionsomkostninger for polysilicium i begyndelsen af juni 2022 er råvarer den højeste omkostningspost og tegner sig for 41% af de samlede omkostninger, hvoraf industrielt silicium er den primære kilde til silicium. Det siliciumforbrug pr. enhed, der almindeligvis anvendes i industrien, repræsenterer mængden af silicium, der forbruges pr. enhed af højrente siliciumprodukter. Beregningsmetoden er at omdanne alle siliciumholdige materialer såsom outsourcet industrielt siliciumpulver og trichlorsilan til rent silicium og derefter trække det outsourcede chlorsilan fra i henhold til mængden af rent silicium, der er omregnet fra forholdet mellem siliciumindholdet. Ifølge CPIA-data vil siliciumforbruget falde med 0,01 kg/kg-Si til 1,09 kg/kg-Si i 2021. Det forventes, at det med forbedringen af koldhydrogeneringsbehandling og genbrug af biprodukter vil falde til 1,07 kg/kg inden 2030. Ifølge ufuldstændig statistik er siliciumforbruget hos de fem største kinesiske virksomheder i polysiliciumindustrien lavere end branchegennemsnittet. Det vides, at to af dem vil forbruge henholdsvis 1,08 kg/kg-Si og 1,05 kg/kg-Si i 2021. Den næststørste andel er energiforbrug, der tegner sig for 32 % i alt, hvoraf elektricitet tegner sig for 30 % af de samlede omkostninger, hvilket indikerer, at elpris og effektivitet stadig er vigtige faktorer for polysiliciumproduktion. De to vigtigste indikatorer til måling af energieffektivitet er omfattende strømforbrug og reduktion af strømforbrug. Reduktion af strømforbrug refererer til processen med at reducere trichlorsilan og hydrogen for at generere siliciummateriale med høj renhed. Strømforbruget inkluderer forvarmning og aflejring af siliciumkerner, varmebevarelse, slutventilation og andet processtrømforbrug. I 2021, med teknologiske fremskridt og omfattende energiudnyttelse, vil det gennemsnitlige samlede strømforbrug til polysiliciumproduktion falde med 5,3 % år-til-år til 63 kWh/kg-Si, og det gennemsnitlige reduktionsstrømforbrug vil falde med 6,1 % år-til-år til 46 kWh/kg-Si, hvilket forventes at falde yderligere i fremtiden. Derudover er afskrivninger også en vigtig omkostningspost og tegner sig for 17 %. Det er værd at bemærke, at ifølge Baichuan Yingfu-data var de samlede produktionsomkostninger for polysilicium i begyndelsen af juni 2022 omkring 55.816 yuan/ton, den gennemsnitlige pris for polysilicium på markedet var omkring 260.000 yuan/ton, og bruttoavancen var så høj som 70 % eller mere, så det tiltrak et stort antal virksomheder, der investerer i opførelsen af polysiliciumproduktionskapacitet.
Der er to måder, hvorpå polysiliciumproducenter kan reducere omkostningerne: den ene er at reducere råvareomkostningerne og den anden er at reducere strømforbruget. Med hensyn til råvarer kan producenter reducere omkostningerne ved at underskrive langsigtede samarbejdsaftaler med industrielle siliciumproducenter eller ved at opbygge integreret upstream- og downstream-produktionskapacitet. For eksempel er polysiliciumproduktionsanlæg grundlæggende afhængige af deres egen industrielle siliciumforsyning. Med hensyn til elforbrug kan producenter reducere elomkostningerne ved hjælp af lave elpriser og omfattende forbedring af energiforbruget. Omkring 70 % af det samlede elforbrug er reduktion af elforbruget, og reduktion er også et nøgleled i produktionen af krystallinsk silicium med høj renhed. Derfor er størstedelen af polysiliciumproduktionskapaciteten i Kina koncentreret i regioner med lave elpriser såsom Xinjiang, Indre Mongoliet, Sichuan og Yunnan. Med udviklingen af to-kulstofpolitikken er det dog vanskeligt at opnå en stor mængde billige energiressourcer. Derfor er reduktion af strømforbruget en mere realistisk omkostningsreduktion i dag. I øjeblikket er den effektive måde at reducere reduktionsenergiforbruget på at øge antallet af siliciumkerner i reduktionsovnen og derved udvide produktionen af en enkelt enhed. I øjeblikket er de almindelige reduktionsovntyper i Kina 36 par stænger, 40 par stænger og 48 par stænger. Ovntypen er opgraderet til 60 par stænger og 72 par stænger, men samtidig stiller det også højere krav til virksomhedernes produktionsteknologiske niveau.
Sammenlignet med den forbedrede Siemens-metode har silan-fluidiseret leje-metoden tre fordele: lavt strømforbrug, høj krystaludtrækningsoutput, og den tredje er, at den er mere fordelagtig at kombinere med den mere avancerede CCZ kontinuerlige Czochralski-teknologi. Ifølge data fra Silicon Industry Branch er det samlede strømforbrug for silan-fluidiseret leje-metoden 33,33% af den forbedrede Siemens-metode, og reduktionen i strømforbruget er 10% af den forbedrede Siemens-metode. Silan-fluidiseret leje-metoden har betydelige fordele med hensyn til energiforbrug. Med hensyn til krystaludtrækning kan de fysiske egenskaber ved granulært silicium gøre det lettere at fylde kvartsdiglen helt i enkeltkrystalsilicium-trækstangsleddet. Polykrystallinsk silicium og granulært silicium kan øge enkeltovnsdiglens opladningskapacitet med 29%, samtidig med at opladningstiden reduceres med 41%, hvilket forbedrer trækeffektiviteten af enkeltkrystalsilicium betydeligt. Derudover har granulært silicium en lille diameter og god fluiditet, hvilket er mere egnet til den kontinuerlige CCZ Czochralski-metode. I øjeblikket er den primære teknologi til trækning af enkeltkrystal i de midterste og nedre dele RCZ-enkeltkrystal-omstøbningsmetoden, som går ud på at genføde og trække krystallen ud efter at en enkeltkrystal-siliciumstang er trukket ud. Trækningen udføres samtidig, hvilket sparer afkølingstiden for enkeltkrystal-siliciumstangen, så produktionseffektiviteten er højere. Den hurtige udvikling af CCZ's kontinuerlige Czochralski-metode vil også øge efterspørgslen efter granulært silicium. Selvom granulært silicium har nogle ulemper, såsom mere siliciumpulver genereret af friktion, stort overfladeareal og let adsorption af forurenende stoffer, og hydrogen kombineret til hydrogen under smeltning, hvilket let forårsager spring, men ifølge de seneste meddelelser fra relevante granulært siliciumvirksomheder er disse problemer ved at blive forbedret, og der er gjort visse fremskridt.
Silanfluidiseret leje-processen er moden i Europa og USA, og den er i sin vorden efter introduktionen af kinesiske virksomheder. Allerede i 1980'erne begyndte udenlandsk granulært silicium repræsenteret af REC og MEMC at undersøge produktionen af granulært silicium og realiserede storskalaproduktion. Blandt dem nåede RECs samlede produktionskapacitet af granulært silicium 10.500 tons/år i 2010, og sammenlignet med sine Siemens-modparter i samme periode havde det en omkostningsfordel på mindst 2-3 USD/kg. På grund af behovet for enkeltkrystaludtrækning stagnerede virksomhedens granulært siliciumproduktion og stoppede til sidst produktionen, og vendte sig mod et joint venture med Kina for at etablere en produktionsvirksomhed til at engagere sig i produktionen af granulært silicium.
4. Råmaterialer: Industrielt silicium er det centrale råmateriale, og forsyningen kan imødekomme behovene for polysiliciumekspansion
Industrielt silicium er det centrale råmateriale til produktion af polysilicium. Det forventes, at Kinas industrielle siliciumproduktion vil vokse støt fra 2022 til 2025. Fra 2010 til 2021 er Kinas industrielle siliciumproduktion i ekspansionsfasen, med en gennemsnitlig årlig vækstrate for produktionskapacitet og output på henholdsvis 7,4 % og 8,6 %. Ifølge SMM-data er den nyligt øgedeindustriel siliciumproduktionskapaciteti Kina vil være 890.000 tons og 1,065 millioner tons i 2022 og 2023. Forudsat at industrielle siliciumvirksomheder stadig vil opretholde en kapacitetsudnyttelsesgrad og driftsgrad på omkring 60 % i fremtiden, vil Kinas nyligt øgedeProduktionskapaciteten i 2022 og 2023 vil medføre en produktionsforøgelse på 320.000 tons og 383.000 tons. Ifølge GFCI's estimater,Kinas industrielle siliciumproduktionskapacitet i 22/23/24/25 er omkring 5,90/697/6,71/6,5 millioner tons, svarende til 3,55/391/4,18/4,38 millioner tons.
Vækstraten for de resterende to downstream-områder for superponeret industrielt silicium er relativt langsom, og Kinas industrielle siliciumproduktion kan stort set imødekomme produktionen af polysilicium. I 2021 vil Kinas industrielle siliciumproduktionskapacitet være 5,385 millioner tons, svarende til en produktion på 3,213 millioner tons, hvoraf polysilicium, organisk silicium og aluminiumlegeringer vil forbruge henholdsvis 623.000 tons, 898.000 tons og 649.000 tons. Derudover bruges næsten 780.000 tons af produktionen til eksport. I 2021 vil forbruget af polysilicium, organisk silicium og aluminiumlegeringer tegne sig for henholdsvis 19%, 28% og 20% af industrielt silicium. Fra 2022 til 2025 forventes vækstraten for organisk siliciumproduktion at forblive på omkring 10%, og vækstraten for produktionen af aluminiumlegeringer er lavere end 5%. Derfor mener vi, at mængden af industrielt silicium, der kan bruges til polysilicium i 2022-2025, er relativt tilstrækkelig til fuldt ud at opfylde behovene for produktion af polysilicium.
5. Polysiliciumforsyning:Kinaindtager en dominerende position, og produktionen samles gradvist til førende virksomheder
I de senere år er den globale polysiliciumproduktion steget år for år og er gradvist vokset i Kina. Fra 2017 til 2021 er den globale årlige polysiliciumproduktion steget fra 432.000 tons til 631.000 tons, med den hurtigste vækst i 2021 med en vækstrate på 21,11%. I denne periode koncentreredes den globale polysiliciumproduktion gradvist i Kina, og andelen af Kinas polysiliciumproduktion steg fra 56,02% i 2017 til 80,03% i 2021. Sammenligner man de ti største virksomheder med global polysiliciumproduktionskapacitet i 2010 og 2021, kan man se, at antallet af kinesiske virksomheder er steget fra 4 til 8, og andelen af produktionskapaciteten for nogle amerikanske og koreanske virksomheder er faldet betydeligt, så de er faldet ud af de ti største hold, såsom HEMOLOCK, OCI, REC og MEMC; Industrikoncentrationen er steget markant, og den samlede produktionskapacitet for de ti største virksomheder i branchen er steget fra 57,7 % til 90,3 %. I 2021 tegner fem kinesiske virksomheder sig for mere end 10 % af produktionskapaciteten, hvilket i alt udgør 65,7 %. Der er tre hovedårsager til den gradvise overførsel af polysiliciumindustrien til Kina. For det første har kinesiske polysiliciumproducenter betydelige fordele med hensyn til råvarer, elektricitet og lønomkostninger. Arbejdernes lønninger er lavere end i udlandet, så de samlede produktionsomkostninger i Kina er meget lavere end i udlandet og vil fortsætte med at falde med de teknologiske fremskridt. For det andet forbedres kvaliteten af kinesiske polysiliciumprodukter konstant, hvoraf de fleste er på solcellekvalitetsniveau i topklasse, og individuelle avancerede virksomheder opfylder renhedskravene. Der er sket gennembrud inden for produktionsteknologien af polysilicium af højere elektronisk kvalitet, hvilket gradvist har ført til, at importeret polysilicium af indenlandsk elektronisk kvalitet erstattes af importeret polysilicium, og førende kinesiske virksomheder fremmer aktivt opførelsen af polysiliciumprojekter af elektronisk kvalitet. Produktionen af siliciumskiver i Kina er mere end 95% af den samlede globale produktion, hvilket gradvist har øget Kinas selvforsyningsgrad for polysilicium og dermed presset markedet for udenlandske polysiliciumvirksomheder i et vist omfang.
Fra 2017 til 2021 vil den årlige produktion af polysilicium i Kina stige støt, primært i områder med rige energiressourcer såsom Xinjiang, Indre Mongoliet og Sichuan. I 2021 vil Kinas polysiliciumproduktion stige fra 392.000 tons til 505.000 tons, en stigning på 28,83%. Med hensyn til produktionskapacitet har Kinas polysiliciumproduktionskapacitet generelt været i opadgående tendens, men den er faldet i 2020 på grund af nedlukningen af nogle producenter. Derudover er kapacitetsudnyttelsesgraden for kinesiske polysiliciumvirksomheder steget kontinuerligt siden 2018, og kapacitetsudnyttelsesgraden i 2021 vil nå 97,12%. Med hensyn til provinser er Kinas polysiliciumproduktion i 2021 primært koncentreret i områder med lave elpriser såsom Xinjiang, Indre Mongoliet og Sichuan. Xinjiangs produktion er 270.400 tons, hvilket er mere end halvdelen af den samlede produktion i Kina.
Kinas polysiliciumindustri er kendetegnet ved en høj grad af koncentration med en CR6-værdi på 77%, og der vil være en yderligere opadgående tendens i fremtiden. Polysiliciumproduktion er en industri med høj kapital og høje tekniske barrierer. Projektets konstruktions- og produktionscyklus er normalt to år eller mere. Det er vanskeligt for nye producenter at komme ind i branchen. Ud fra den kendte planlagte ekspansion og nye projekter i de næste tre år vil oligopolistiske producenter i branchen fortsætte med at udvide deres produktionskapacitet i kraft af deres egen teknologi og stordriftsfordele, og deres monopolstilling vil fortsætte med at stige.
Det anslås, at Kinas polysiliciumforsyning vil indlede en storstilet vækst fra 2022 til 2025, og polysiliciumproduktionen vil nå 1,194 millioner tons i 2025, hvilket vil drive udvidelsen af den globale polysiliciumproduktion. I 2021, med den kraftige stigning i prisen på polysilicium i Kina, har store producenter investeret i opførelsen af nye produktionslinjer og samtidig tiltrukket nye producenter til branchen. Da polysiliciumprojekter vil tage mindst halvandet til to år fra opførelse til produktion, vil nybyggeri i 2021 være færdigt. Produktionskapaciteten sættes generelt i produktion i andet halvår af 2022 og 2023. Dette er meget i overensstemmelse med de nye projektplaner, der er annonceret af store producenter i øjeblikket. Den nye produktionskapacitet i 2022-2025 er primært koncentreret i 2022 og 2023. Derefter, i takt med at udbud og efterspørgsel efter polysilicium samt prisen gradvist stabiliseres, vil den samlede produktionskapacitet i branchen gradvist stabilisere sig. Nedadgående, det vil sige, at vækstraten for produktionskapaciteten gradvist falder. Derudover har kapacitetsudnyttelsesgraden for polysiliciumvirksomheder været forblevet på et højt niveau i de sidste to år, men det vil tage tid for produktionskapaciteten i nye projekter at stige, og det vil kræve en proces for nye aktører at mestre den relevante fremstillingsteknologi. Derfor vil kapacitetsudnyttelsesgraden for nye polysiliciumprojekter i de næste par år være lav. Ud fra dette kan polysiliciumproduktionen i 2022-2025 forudsiges, og polysiliciumproduktionen i 2025 forventes at være omkring 1,194 millioner tons.
Koncentrationen af udlandets produktionskapacitet er relativt høj, og hastigheden og hastigheden af produktionsforøgelsen i de næste tre år vil ikke være så høj som i Kina. Den udlandets produktionskapacitet for polysilicium er hovedsageligt koncentreret i fire førende virksomheder, og resten har hovedsageligt lille produktionskapacitet. Med hensyn til produktionskapacitet optager Wacker Chem halvdelen af den udlandets produktionskapacitet for polysilicium. Virksomhedens fabrikker i Tyskland og USA har en produktionskapacitet på henholdsvis 60.000 tons og 20.000 tons. Den kraftige udvidelse af den globale produktionskapacitet for polysilicium i 2022 og fremover kan medføre bekymring for overudbud, virksomheden er stadig i en afventende tilstand og har ikke planlagt at tilføje ny produktionskapacitet. Den sydkoreanske polysiliciumgigant OCI flytter gradvist sin produktionslinje for solcellebaseret polysilicium til Malaysia, mens den oprindelige produktionslinje for elektronikbaseret polysilicium i Kina bevares, og som efter planen skal nå 5.000 tons i 2022. OCIs produktionskapacitet i Malaysia vil nå 27.000 tons og 30.000 tons i 2020 og 2021, hvilket vil resultere i lave energiomkostninger og undgå Kinas høje toldsatser på polysilicium i USA og Sydkorea. Virksomheden planlægger at producere 95.000 tons, men startdatoen er uklar. Det forventes at stige med 5.000 tons om året i de næste fire år. Det norske selskab REC har to produktionsbaser i staten Washington og Montana, USA, med en årlig produktionskapacitet på 18.000 tons solcellebaseret polysilicium og 2.000 tons elektronikbaseret polysilicium. REC, som var i dybe økonomiske vanskeligheder, valgte at indstille produktionen, og stimuleret af boomet i polysiliciumpriserne i 2021 besluttede virksomheden at genstarte produktionen af 18.000 tons projekter i staten Washington og 2.000 tons i Montana inden udgangen af 2023 og kan afslutte opgraderingen af produktionskapaciteten i 2024. Hemlock er den største polysiliciumproducent i USA og specialiserer sig i polysilicium af høj renhed i elektronisk kvalitet. De højteknologiske barrierer for produktionen gør det vanskeligt for virksomhedens produkter at blive erstattet på markedet. Kombineret med det faktum, at virksomheden ikke planlægger at bygge nye projekter inden for få år, forventes det, at virksomhedens produktionskapacitet vil være 2022-2025. Den årlige produktion forbliver på 18.000 tons. Derudover vil den nye produktionskapacitet for andre virksomheder end de ovennævnte fire virksomheder i 2021 være 5.000 tons. På grund af manglende forståelse af alle virksomheders produktionsplaner antages det her, at den nye produktionskapacitet vil være 5.000 tons om året fra 2022 til 2025.
Ifølge den oversøiske produktionskapacitet anslås det, at den oversøiske polysiliciumproduktion i 2025 vil være omkring 176.000 tons, forudsat at udnyttelsesgraden af den oversøiske polysiliciumproduktionskapacitet forbliver uændret. Efter at prisen på polysilicium er steget kraftigt i 2021, har kinesiske virksomheder øget produktionen og udvidet produktionen. I modsætning hertil er udenlandske virksomheder mere forsigtige med deres planer for nye projekter. Dette skyldes, at Kina allerede har kontrol over polysiliciumindustriens dominans, og en blind øgning af produktionen kan medføre tab. Fra omkostningssiden er energiforbruget den største komponent af omkostningerne ved polysilicium, så elprisen er meget vigtig, og Xinjiang, Indre Mongoliet, Sichuan og andre regioner har åbenlyse fordele. Fra efterspørgselssiden tegner Kinas siliciumwaferproduktion sig for mere end 99% af verdens samlede produktion, som den direkte nedstrømsindustri for polysilicium. Nedstrømsindustrien for polysilicium er hovedsageligt koncentreret i Kina. Prisen på produceret polysilicium er lav, transportomkostningerne er lave, og efterspørgslen er fuldt ud garanteret. For det andet har Kina indført relativt høje antidumpingtold på import af solcellebaseret polysilicium fra USA og Sydkorea, hvilket i høj grad har undertrykt forbruget af polysilicium fra USA og Sydkorea. Vær forsigtig med at bygge nye projekter; derudover har kinesiske oversøiske polysiliciumvirksomheder i de senere år været langsomme til at udvikle sig på grund af toldsatsernes indvirkning, og nogle produktionslinjer er blevet reduceret eller endda lukket ned, og deres andel af den globale produktion er faldet år for år, så de vil ikke være sammenlignelige med stigningen i polysiliciumpriserne i 2021, da den kinesiske virksomheds høje overskud og de økonomiske forhold ikke er tilstrækkelige til at understøtte dens hurtige og omfattende udvidelse af produktionskapaciteten.
Baseret på de respektive prognoser for polysiliciumproduktionen i Kina og i udlandet fra 2022 til 2025 kan den forventede værdi af den globale polysiliciumproduktion opsummeres. Det anslås, at den globale polysiliciumproduktion i 2025 vil nå 1,371 millioner tons. Ifølge den forventede værdi af polysiliciumproduktionen kan Kinas andel af den globale andel omtrentligt beregnes. Det forventes, at Kinas andel gradvist vil stige fra 2022 til 2025 og vil overstige 87 % i 2025.
6, Resumé og fremtidsudsigter
Polysilicium findes nedstrøms for industrielt silicium og opstrøms for hele den fotovoltaiske og halvlederindustrikæde, og dets status er meget vigtig. Den fotovoltaiske industrikæde er generelt polysilicium-siliciumwafer-celle-modul-fotovoltaisk installeret kapacitet, og halvlederindustrikæden er generelt polysilicium-monokrystallinsk siliciumwafer-siliciumwafer-chip. Forskellige anvendelser har forskellige krav til polysiliciums renhed. Den fotovoltaiske industri bruger primært polysilicium af solkvalitet, og halvlederindustrien bruger polysilicium af elektronikkvalitet. Førstnævnte har et renhedsområde på 6N-8N, mens sidstnævnte kræver en renhed på 9N eller mere.
I årevis har den mest almindelige produktionsproces for polysilicium været den forbedrede Siemens-metode over hele verden. I de senere år har nogle virksomheder aktivt udforsket den billigere silanfluidiseret-leje-metode, hvilket kan have en indflydelse på produktionsmønsteret. Stavformet polysilicium produceret ved den modificerede Siemens-metode har karakteristika som højt energiforbrug, høje omkostninger og høj renhed, mens granulært silicium produceret ved silanfluidiseret-leje-metoden har karakteristika som lavt energiforbrug, lave omkostninger og relativt lav renhed. Nogle kinesiske virksomheder har realiseret masseproduktion af granulært silicium og teknologien til at bruge granulært silicium til at udvinde polysilicium, men det er ikke blevet bredt promoveret. Om granulært silicium kan erstatte førstnævnte i fremtiden afhænger af, om omkostningsfordelen kan opveje kvalitetsulempen, effekten af downstream-applikationer og forbedringen af silansikkerheden. I de senere år er den globale polysiliciumproduktion steget år for år og gradvist samlet i Kina. Fra 2017 til 2021 vil den globale årlige polysiliciumproduktion stige fra 432.000 tons til 631.000 tons, med den hurtigste vækst i 2021. I perioden blev den globale polysiliciumproduktion gradvist mere og mere koncentreret om Kina, og Kinas andel af polysiliciumproduktionen steg fra 56,02 % i 2017 til 80,03 % i 2021. Fra 2022 til 2025 vil udbuddet af polysilicium indlede en storstilet vækst. Det anslås, at polysiliciumproduktionen i 2025 vil være 1,194 millioner tons i Kina, og den oversøiske produktion vil nå 176.000 tons. Derfor vil den globale polysiliciumproduktion i 2025 være omkring 1,37 millioner tons.
(Denne artikel er kun til orientering for UrbanMines' kunder og repræsenterer ikke nogen form for investeringsrådgivning)