1. Poliszilícium-ipari lánc: A termelési folyamat összetett, és a downstream a fotovoltaikus félvezetőkre összpontosít.
A poliszilíciumot főként ipari szilíciumból, klórból és hidrogénből állítják elő, és a fotovoltaikus és félvezető ipari láncok előtt helyezkedik el. A CPIA adatai szerint a világon jelenleg a legelterjedtebb poliszilícium-előállítási módszer a módosított Siemens-módszer, Kína kivételével a poliszilícium több mint 95%-át a módosított Siemens-módszerrel állítják elő. A továbbfejlesztett Siemens-módszerrel előállított poliszilícium során először a klórgázt hidrogéngázzal kombinálják hidrogén-klorid előállításához, majd az ipari szilícium zúzása és őrlése után reakcióba lép a szilíciumporral, így triklór-szilánt kapnak, amelyet hidrogéngázzal tovább redukálva poliszilíciumot kapnak. A polikristályos szilícium megolvasztható és lehűthető polikristályos szilíciumöntvények előállításához, a monokristályos szilícium pedig Czochralski- vagy zónaolvasztásos eljárással is előállítható. A polikristályos szilíciummal összehasonlítva az egykristályos szilícium azonos kristályorientációjú kristályszemcsékből áll, így jobb elektromos vezetőképességgel és konverziós hatékonysággal rendelkezik. Mind a polikristályos szilíciumöntvények, mind a monokristályos szilíciumrudak tovább vághatók és feldolgozhatók szilíciumlapkákká és cellákká, amelyek viszont a fotovoltaikus modulok kulcsfontosságú alkatrészeivé válnak, és a fotovoltaikus területen használják őket. Ezenkívül az egykristályos szilíciumlapkák ismételt csiszolással, polírozással, epitaxiával, tisztítással és egyéb eljárásokkal szilíciumlapkákká is alakíthatók, amelyek félvezető elektronikus eszközök szubsztrátanyagaként használhatók.
A poliszilícium szennyeződéstartalma szigorúan előírt, és az iparágra nagy tőkebefektetés és magas technikai akadályok jellemzői jellemzői. Mivel a poliszilícium tisztasága komolyan befolyásolja az egykristályos szilícium rajzolási folyamatát, a tisztasági követelmények rendkívül szigorúak. A poliszilícium minimális tisztasága 99,9999%, a legmagasabb pedig végtelenül közel van a 100%-hoz. Ezenkívül a kínai nemzeti szabványok egyértelmű követelményeket támasztanak a szennyeződéstartalomra vonatkozóan, és ennek alapján a poliszilíciumot I., II. és III. osztályra osztják, amelyek közül a bór-, foszfor-, oxigén- és széntartalom fontos referenciaérték. A "Poliszilícium ipari hozzáférési feltételek" előírják, hogy a vállalkozásoknak megbízható minőségellenőrzési és -irányítási rendszerrel kell rendelkezniük, és a termékszabványok szigorúan megfelelnek a nemzeti szabványoknak; Ezenkívül a hozzáférési feltételek megkövetelik a poliszilícium-gyártó vállalkozások, például a napelemes és az elektronikai minőségű poliszilícium méretét és energiafogyasztását is. A projektek mérete meghaladja a 3000 tonnát/évet, illetve az 1000 tonnát/évet, és az új építési, rekonstrukciós és bővítési projektek beruházásainak minimális tőkearánya nem lehet alacsonyabb 30%-nál, így a poliszilícium tőkeigényes iparág. A CPIA statisztikái szerint a 2021-ben üzembe helyezett 10 000 tonnás poliszilícium gyártósor berendezés beruházási költsége kismértékben, 103 millió jüanra/kt-ra emelkedett. Ennek oka a ömlesztett fémanyagok árának emelkedése. Várható, hogy a jövőben a beruházási költség a gyártóberendezések technológiájának fejlődésével növekedni fog, a monomer pedig a méret növekedésével csökkenni fog. A szabályozások szerint a napelemes és az elektronikai minőségű Czochralski-redukcióhoz használt poliszilícium energiafogyasztásának 60 kWh/kg, illetve 100 kWh/kg alatt kell lennie, és az energiafogyasztási mutatókra vonatkozó követelmények viszonylag szigorúak. A poliszilícium-gyártás jellemzően a vegyiparhoz tartozik. A gyártási folyamat viszonylag összetett, és a technikai útvonalak, a berendezések kiválasztása, az üzembe helyezés és az üzemeltetés küszöbértéke magas. A gyártási folyamat számos összetett kémiai reakciót foglal magában, és a vezérlőcsomópontok száma meghaladja az 1000-et. Az új belépők számára nehéz gyorsan elsajátítani az érett szakértelmet. Ezért a poliszilícium-gyártó iparágban magasak a tőke- és technikai akadályok, ami arra is ösztönzi a poliszilícium-gyártókat, hogy szigorú technikai optimalizálást végezzenek a folyamatáramlás, a csomagolás és a szállítási folyamat terén.
2. Poliszilícium besorolás: a tisztaság határozza meg a felhasználást, és a napelemes minőség a főáramlatot foglalja el
A polikristályos szilícium, az elemi szilícium egyik formája, különböző kristályorientációjú kristályszemcsékből áll, és főként ipari szilícium-feldolgozással tisztítják. A polikristályos szilícium megjelenése szürke fémes csillogású, olvadáspontja körülbelül 1410 ℃. Szobahőmérsékleten inaktív, olvadt állapotban aktívabb. A polikristályos szilícium félvezető tulajdonságokkal rendelkezik, és rendkívül fontos és kiváló félvezető anyag, de kis mennyiségű szennyeződés nagymértékben befolyásolhatja a vezetőképességét. A polikristályos szilícium számos osztályozási módszerrel rendelkezik. A fent említett, a kínai nemzeti szabványok szerinti osztályozáson kívül itt további három fontos osztályozási módszert mutatunk be. A különböző tisztasági követelmények és felhasználások szerint a polikristályos szilícium napelemes minőségű poliszilíciumra és elektronikai minőségű poliszilíciumra osztható. A napelemes minőségű poliszilíciumot főként fotovoltaikus cellák gyártásában használják, míg az elektronikai minőségű poliszilíciumot széles körben használják az integrált áramköri iparban chipek és egyéb gyártási anyagok alapanyagaként. A napelemes minőségű poliszilícium tisztasága 6~8N, azaz a teljes szennyeződéstartalomnak 10⁻⁶ alatt kell lennie, és a poliszilícium tisztaságának el kell érnie a 99,9999%-ot vagy többet. Az elektronikai minőségű poliszilícium tisztasági követelményei szigorúbbak, minimum 9N és jelenleg maximum 12N. Az elektronikai minőségű poliszilícium előállítása viszonylag nehéz. Kevés kínai vállalat sajátította el az elektronikai minőségű poliszilícium gyártástechnológiáját, és továbbra is viszonylag függenek az importtól. Jelenleg a napelemes minőségű poliszilícium termelése sokkal nagyobb, mint az elektronikai minőségű poliszilíciumé, az előbbi körülbelül 13,8-szorosa az utóbbinak.
A szilícium anyag adalékoló szennyeződéseinek és vezetőképességének különbsége alapján P- és N-típusúakra osztható. Amikor a szilíciumot akceptor szennyeződésekkel, például bórral, alumíniummal, galliummal stb. adalékolják, a lyukvezetés dominál, és P-típusú. Amikor a szilíciumot donor szennyeződésekkel, például foszforral, arzénnal, antimonnal stb. adalékolják, az elektronvezetés dominál, és N-típusú. A P-típusú akkumulátorok főként BSF és PERC akkumulátorokat tartalmaznak. 2021-re a PERC akkumulátorok a globális piac több mint 91%-át teszik ki, és a BSF akkumulátorok eltűnnek. Abban az időszakban, amikor a PERC felváltotta a BSF-et, a P-típusú cellák konverziós hatásfoka kevesebb mint 20%-ról több mint 23%-ra nőtt, ami hamarosan megközelíti a 24,5%-os elméleti felső határt, míg az N-típusú cellák elméleti felső határa 28,7%, és az N-típusú cellák magas konverziós hatásfokkal rendelkeznek. A magas bifaciális arány és az alacsony hőmérsékleti együttható előnyeinek köszönhetően a vállalatok elkezdték tömeggyártó sorok telepítését az N-típusú akkumulátorokhoz. A CPIA előrejelzése szerint az N-típusú akkumulátorok aránya 2022-re jelentősen, 3%-ról 13,4%-ra fog növekedni. A következő öt évben várhatóan beindul az N-típusú akkumulátorok P-típusú akkumulátorokká való átalakítása. A különböző felületi minőségek szerint sűrű anyagra, karfiol anyagra és korall anyagra osztható. A sűrű anyag felülete a legalacsonyabb homorúsággal rendelkezik, kevesebb mint 5 mm, nincs színbeli rendellenesség, nincs oxidációs közbenső réteg, és a legmagasabb az ár; A karfiolanyag felülete közepesen homorú, 5-20 mm, a keresztmetszet közepes, az ár pedig közepes; míg a korallanyag felülete komolyabb homorú, a mélysége nagyobb, mint 20 mm, a keresztmetszet laza, az ára pedig a legalacsonyabb. A sűrű anyagot elsősorban monokristályos szilícium húzására használják, míg a karfiolanyagot és a korallanyagot elsősorban polikristályos szilícium ostyák előállítására. A vállalatok napi termelésében a sűrű anyag legalább 30% karfiolanyaggal adalékolható monokristályos szilícium előállításához. Az alapanyagköltség megtakarítható, de a karfiolanyag használata bizonyos mértékig csökkenti a kristályhúzás hatékonyságát. A vállalatoknak a kettő mérlegelése után kell kiválasztaniuk a megfelelő adalékolási arányt. Az utóbbi időben a sűrű anyag és a karfiolanyag közötti árkülönbség alapvetően 3 RMB/kg-on stabilizálódott. Ha az árkülönbség tovább nő, a vállalatok fontolóra vehetik, hogy több karfiolanyagot adalékoljanak a monokristályos szilícium húzásához.
3. Folyamat: A Siemens módszere elterjed, és az energiafogyasztás a technológiai változás kulcsává válik.
A poliszilícium előállítási folyamata nagyjából két lépésre oszlik. Az első lépésben az ipari szilíciumport vízmentes hidrogén-kloriddal reagáltatják, így triklór-szilánt és hidrogént kapnak. Ismételt desztilláció és tisztítás után gáz halmazállapotú triklór-szilánt, diklór-dihidroszilikont és szilánt kapnak; a második lépés a fent említett nagy tisztaságú gáz kristályos szilíciummá redukálása, és a redukciós lépés eltér a módosított Siemens-módszerben és a szilán fluidágyas módszerében. A továbbfejlesztett Siemens-módszer érett gyártástechnológiával és magas termékminőséggel rendelkezik, és jelenleg a legszélesebb körben használt gyártási technológia. A hagyományos Siemens-gyártási módszer klór és hidrogén felhasználásával vízmentes hidrogén-kloridot, hidrogén-kloridot és porított ipari szilíciumot szintetizálnak, majd bizonyos hőmérsékleten szintetizálják a triklór-szilánt, majd elválasztják, rektifikálják és tisztítják. A szilícium termikus redukciós reakción megy keresztül egy hidrogén redukáló kemencében, így elemi szilíciumot kapnak, amely a szilíciummagra van lerakva. Ennek alapján a továbbfejlesztett Siemens-eljárás egy olyan támogató eljárással is fel van szerelve, amely lehetővé teszi a gyártási folyamat során keletkező nagy mennyiségű melléktermék, például hidrogén, hidrogén-klorid és szilícium-tetraklorid újrahasznosítását, főként a redukciós véggáz-visszanyerést és a szilícium-tetraklorid újrafelhasználási technológiáját beleértve. A kipufogógázban található hidrogént, hidrogén-kloridot, triklór-szilánt és szilícium-tetrakloridot száraz visszanyeréssel választják el. A hidrogén és a hidrogén-klorid újrafelhasználható szintézishez és tisztításhoz triklór-szilánnal, a triklór-szilánt pedig közvetlenül visszavezetik a termikus redukcióba. A tisztítást a kemencében végzik, és a szilícium-tetrakloridot hidrogénezik, így triklór-szilánt kapnak, amely tisztításra használható. Ezt a lépést hideg hidrogénezési kezelésnek is nevezik. A zártláncú termelés megvalósításával a vállalkozások jelentősen csökkenthetik a nyersanyag- és villamosenergia-fogyasztást, ezáltal hatékonyan megtakaríthatják a termelési költségeket.
A továbbfejlesztett Siemens-módszerrel történő poliszilícium-gyártás költsége Kínában magában foglalja a nyersanyagokat, az energiafogyasztást, az értékcsökkenést, a feldolgozási költségeket stb. Az iparág technológiai fejlődése jelentősen csökkentette a költségeket. A nyersanyagok főként ipari szilíciumot és triklór-szilánt jelentenek, az energiafogyasztás magában foglalja az elektromos áramot és a gőzt, a feldolgozási költségek pedig a gyártóberendezések ellenőrzési és javítási költségeit jelentik. A Baichuan Yingfu 2022. június eleji poliszilícium-gyártási költségekre vonatkozó statisztikái szerint a nyersanyagok a legmagasabb költségtételt jelentik, a teljes költség 41%-át teszik ki, amelynek fő szilíciumforrása az ipari szilícium. Az iparágban általánosan használt szilíciumegység-fogyasztás a nagy tisztaságú szilíciumtermékek egységére jutó szilíciummennyiséget jelenti. A számítási módszer az, hogy az összes szilíciumtartalmú anyagot, például a kiszerelt ipari szilíciumport és a triklór-szilánt tiszta szilíciummá alakítják, majd a kiszerelt klór-szilánt a szilíciumtartalom arányából levonják a tiszta szilícium mennyiségének megfelelően. A CPIA adatai szerint a szilíciumfogyasztás szintje 2021-ben 0,01 kg/kg-Si-vel 1,09 kg/kg-Si-re csökken. A hideg hidrogénezési kezelés és a melléktermékek újrahasznosításának javulásával várhatóan 2030-ra 1,07 kg/kg-ra csökken. kg-Si. A hiányos statisztikák szerint az öt legnagyobb kínai poliszilícium-ipari vállalat szilíciumfogyasztása alacsonyabb az iparági átlagnál. Ismert, hogy kettő közülük 1,08 kg/kg-Si-t, illetve 1,05 kg/kg-Si-t fog fogyasztani 2021-ben. A második legnagyobb arányt az energiafogyasztás teszi ki, összesen 32%-kal, amelyből a villamos energia a teljes költség 30%-át teszi ki, ami azt jelzi, hogy a villamos energia ára és a hatékonyság továbbra is fontos tényezők a poliszilícium-gyártásban. Az energiahatékonyság mérésére szolgáló két fő mutató az átfogó energiafogyasztás és az energiafogyasztás csökkentése. Az energiafogyasztás csökkentése a triklór-szilán és a hidrogén redukciójának folyamatára utal, amely nagy tisztaságú szilícium anyagot eredményez. Az energiafogyasztás magában foglalja a szilíciummag előmelegítését és leválasztását, a hőmegőrzést, a végszellőztetést és az egyéb folyamatok energiafogyasztását. 2021-ben a technológiai fejlődésnek és az energia átfogó felhasználásának köszönhetően a poliszilícium-gyártás átlagos energiafogyasztása éves szinten 5,3%-kal, 63 kWh/kg-Si-re csökken, az átlagos csökkentési energiafogyasztás pedig éves szinten 6,1%-kal, 46 kWh/kg-Si-re csökken, ami a jövőben várhatóan tovább csökken. Ezenkívül az értékcsökkenés is fontos költségtétel, 17%-kal. Érdemes megjegyezni, hogy a Baichuan Yingfu adatai szerint a poliszilícium teljes termelési költsége 2022 június elején körülbelül 55 816 jüan/tonna volt, a poliszilícium átlagos piaci ára körülbelül 260 000 jüan/tonna volt, a bruttó haszonkulcs pedig elérte a 70%-ot vagy többet, így számos vállalat fektetett be a poliszilícium-gyártó kapacitások építésébe.
A poliszilícium-gyártók kétféleképpen csökkenthetik költségeiket: az egyik a nyersanyagköltségek csökkentése, a másik az energiafogyasztás csökkentése. A nyersanyagok tekintetében a gyártók csökkenthetik a nyersanyagköltségeket az ipari szilíciumgyártókkal kötött hosszú távú együttműködési megállapodások aláírásával, vagy integrált upstream és downstream termelési kapacitás kiépítésével. Például a poliszilícium-gyártó üzemek alapvetően saját ipari szilícium-ellátásukra támaszkodnak. Az áramfogyasztás tekintetében a gyártók az alacsony áramárak és az átfogó energiafogyasztás-javítás révén csökkenthetik az áramköltségeket. Az átfogó áramfogyasztás mintegy 70%-át az áramfogyasztás csökkentése teszi ki, és a csökkentés kulcsfontosságú láncszem a nagy tisztaságú kristályos szilícium előállításában is. Ezért a legtöbb poliszilícium-termelési kapacitás Kínában az alacsony áramárakkal rendelkező régiókban koncentrálódik, mint például Hszincsiang, Belső-Mongólia, Szecsuán és Jünnan. A kétszén-dioxid-politika előrehaladtával azonban nehéz nagy mennyiségű, alacsony költségű energiaforráshoz jutni. Ezért az energiafogyasztás csökkentése a csökkentés érdekében ma már megvalósíthatóbb költségcsökkentési mód. Jelenleg a redukciós energiafogyasztás csökkentésének hatékony módja a szilíciummagok számának növelése a redukciós kemencében, ezáltal növelve az egyetlen egység teljesítményét. Jelenleg Kínában a fő redukciós kemence típusok 36 pár, 40 pár és 48 pár rúd. A kemence típusát 60 pár és 72 pár rúdra bővítették, ugyanakkor magasabb követelményeket támaszt a vállalatok termelési technológiájával szemben.
A továbbfejlesztett Siemens-módszerhez képest a szilán fluidágyas módszernek három előnye van: az egyik az alacsony energiafogyasztás, a másik a magas kristályhúzó teljesítmény, a harmadik pedig, hogy kedvezőbb a fejlettebb CCZ folyamatos Czochralski-technológiával kombinálni. A Szilíciumipari Osztály adatai szerint a szilán fluidágyas módszer teljes energiafogyasztása a továbbfejlesztett Siemens-módszer 33,33%-a, az energiafogyasztás csökkenése pedig a továbbfejlesztett Siemens-módszer 10%-a. A szilán fluidágyas módszer jelentős energiafogyasztási előnyökkel rendelkezik. A kristályhúzás tekintetében a szemcsés szilícium fizikai tulajdonságai megkönnyíthetik a kvarctégely teljes feltöltését az egykristályos szilícium húzórúd-összekötőjében. A polikristályos szilícium és a szemcsés szilícium 29%-kal növelheti az egykemence-tégely töltési kapacitását, miközben 41%-kal csökkenti a töltési időt, ami jelentősen javítja az egykristályos szilícium húzási hatékonyságát. Ezenkívül a szemcsés szilícium kis átmérőjű és jó folyékonysággal rendelkezik, ami jobban megfelel a CCZ folyamatos Czochralski-módszernek. Jelenleg a középső és alsó régiókban az egykristályos húzás fő technológiája az RCZ egykristályos újraöntési módszer, amely a kristály újraadagolását és húzását jelenti az egykristályos szilíciumrúd húzása után. A húzás egyidejűleg történik, ami megtakarítja az egykristályos szilíciumrúd hűtési idejét, így a termelési hatékonyság is magasabb. A CCZ folyamatos Czochralski-módszer gyors fejlődése a szemcsés szilícium iránti keresletet is növeli. Bár a szemcsés szilíciumnak vannak hátrányai, mint például a súrlódás által keletkező nagyobb szilíciumpor, a nagy felület és a szennyező anyagok könnyű adszorpciója, valamint az olvadás során hidrogénné egyesülő hidrogén, ami könnyen kihagyást okozhat, a releváns szemcsés szilíciumgyártó vállalatok legújabb bejelentései szerint ezek a problémák javulnak, és némi előrelépés történt.
A szilán fluidágyas eljárás kiforrott Európában és az Egyesült Államokban, és a kínai vállalatok megjelenése után még gyerekcipőben jár. Már az 1980-as években a REC és a MEMC által képviselt külföldi szemcsés szilícium elkezdte feltárni a szemcsés szilícium gyártásának lehetőségeit, és nagymértékű termelést valósított meg. Közülük az REC teljes szemcsés szilícium termelési kapacitása 2010-ben elérte a 10 500 tonna/évet, és a Siemens hasonló időszakában működő versenytársaival összehasonlítva legalább 2-3 USD/kg költségelőnnyel rendelkezett. Az egykristályos húzás iránti igény miatt a vállalat szemcsés szilícium termelése stagnált, majd végül leállt, és a vállalat egy közös vállalkozáshoz fordult Kínával, hogy egy termelési vállalatot hozzon létre a szemcsés szilícium gyártása céljából.
4. Nyersanyagok: Az ipari szilícium a fő nyersanyag, és az ellátás kielégítheti a poliszilícium bővítésének igényeit
Az ipari szilícium a poliszilícium gyártásának alapvető nyersanyaga. Kína ipari szilíciumtermelése várhatóan folyamatosan növekedni fog 2022 és 2025 között. 2010 és 2021 között Kína ipari szilíciumtermelése a bővülési szakaszban van, a termelési kapacitás és a termelés átlagos éves növekedési üteme eléri a 7,4%-ot, illetve a 8,6%-ot. Az SMM adatai szerint az újonnan megnövekedettipari szilíciumgyártási kapacitásKínában a termelés 890 000 tonna, illetve 1,065 millió tonna lesz 2022-ben és 2023-ban. Feltételezve, hogy az ipari szilíciumgyártó vállalatok a jövőben is fenntartják a körülbelül 60%-os kapacitáskihasználási arányt és működési rátát, Kína újonnan megnövekedettA 2022-es és 2023-as termelési kapacitás 320 000, illetve 383 000 tonnás termelésnövekedést eredményez. A GFCI becslései szerintKína ipari szilíciumtermelési kapacitása 2022/23/24/25-ben körülbelül 5,90/697/6,71/6,5 millió tonna, ami 3,55/391/4,18/4,38 millió tonnának felel meg.
A fennmaradó két, egymásra rétegzett ipari szilíciumra vonatkozó downstream terület növekedési üteme viszonylag lassú, és Kína ipari szilíciumtermelése alapvetően fedezni tudja a poliszilícium termelését. 2021-ben Kína ipari szilíciumtermelési kapacitása 5,385 millió tonna lesz, ami 3,213 millió tonna termelésnek felel meg, amelyből a poliszilícium 623 000 tonnát, a szerves szilícium 898 000 tonnát és az alumíniumötvözetek 649 000 tonnát fognak felhasználni. Ezenkívül közel 780 000 tonna termelést exportálnak. 2021-ben a poliszilícium, a szerves szilícium és az alumíniumötvözetek fogyasztása az ipari szilícium 19%-át, 28%-át és 20%-át teszi ki. 2022 és 2025 között a szerves szilícium termelésének növekedési üteme várhatóan 10% körül marad, az alumíniumötvözetek termelésének növekedési üteme pedig 5% alatt marad. Ezért úgy véljük, hogy a 2022-2025-ös időszakban a poliszilícium előállításához felhasználható ipari szilícium mennyisége viszonylag elegendő, amely teljes mértékben kielégítheti a poliszilícium termelési igényeit.
5. Poliszilícium-ellátás:Kínadomináns pozíciót foglal el, és a termelés fokozatosan a vezető vállalatok kezébe kerül
Az elmúlt években a globális poliszilícium-termelés évről évre nőtt, és fokozatosan Kínában koncentrálódott. 2017 és 2021 között a globális éves poliszilícium-termelés 432 000 tonnáról 631 000 tonnára emelkedett, a leggyorsabb növekedés 2021-ben volt, 21,11%-os növekedési ütemmel. Ebben az időszakban a globális poliszilícium-termelés fokozatosan Kínában koncentrálódott, és Kína poliszilícium-termelésének aránya 56,02%-ról (2017) 80,03%-ra (2021) nőtt. A globális poliszilícium-termelési kapacitás tekintetében a 2010-es és 2021-es tíz legnagyobb vállalat összehasonlításában megállapítható, hogy a kínai vállalatok száma 4-ről 8-ra nőtt, míg egyes amerikai és koreai vállalatok termelési kapacitásának aránya jelentősen csökkent, így kiestek az első tízből, mint például a HEMOLOCK, az OCI, a REC és a MEMC. Az iparág koncentrációja jelentősen megnőtt, és az iparág tíz legnagyobb vállalatának teljes termelési kapacitása 57,7%-ról 90,3%-ra nőtt. 2021-ben öt kínai vállalat volt, amelyek a termelési kapacitás több mint 10%-át tették ki, összesen 65,7%-ot képviselve. Három fő oka van a poliszilícium-ipar Kínába történő fokozatos áthelyezésének. Először is, a kínai poliszilícium-gyártók jelentős előnyökkel rendelkeznek a nyersanyagok, a villamos energia és a munkaerőköltségek tekintetében. A munkavállalók bérei alacsonyabbak, mint a külföldi országokban, így a teljes termelési költség Kínában sokkal alacsonyabb, mint a külföldi országokban, és a technológiai fejlődéssel tovább fog csökkenni; másodszor, a kínai poliszilícium-termékek minősége folyamatosan javul, amelyek többsége az első osztályú napelemes minőségű, és az egyes fejlett vállalatok a tisztasági követelményekben is megfelelnek. Áttörések történtek a magasabb elektronikai minőségű poliszilícium gyártástechnológiájában, fokozatosan bevezetve a hazai elektronikai minőségű poliszilícium importjának helyettesítését, és a kínai vezető vállalatok aktívan támogatják az elektronikai minőségű poliszilícium-projektek építését. A szilícium ostyák termelése Kínában a teljes globális termelés több mint 95%-át teszi ki, ami fokozatosan növelte a poliszilícium önellátási arányát Kínában, ami bizonyos mértékig szorította a tengerentúli poliszilícium vállalatok piacát.
2017 és 2021 között a kínai poliszilícium éves termelése folyamatosan növekedni fog, főként az energiaforrásokban gazdag területeken, mint például Hszincsiang, Belső-Mongólia és Szecsuán. 2021-ben Kína poliszilícium termelése 392 000 tonnáról 505 000 tonnára fog növekedni, ami 28,83%-os növekedést jelent. A termelési kapacitás tekintetében Kína poliszilícium termelési kapacitása általában növekvő tendenciát mutatott, de 2020-ban csökkent egyes gyártók leállása miatt. Ezenkívül a kínai poliszilícium-gyártó vállalatok kapacitáskihasználási aránya 2018 óta folyamatosan növekszik, és a kapacitáskihasználási arány 2021-ben eléri a 97,12%-ot. Tartományok tekintetében Kína poliszilícium termelése 2021-ben főként az alacsony villamosenergia-árakkal rendelkező területeken koncentrálódik, mint például Hszincsiang, Belső-Mongólia és Szecsuán. Hszincsiang termelése 270 400 tonna, ami több mint a kínai teljes termelés fele.
Kína poliszilícium-iparát a magas koncentráció jellemzi, 77%-os CR6 értékkel, és a jövőben további emelkedő tendencia várható. A poliszilícium-gyártás egy nagy tőkeerejű és magas technikai korlátokkal rendelkező iparág. A projekt építési és termelési ciklusa általában két év vagy több. Az új gyártók számára nehéz belépni az iparágba. Az ismert tervezett bővítés és az elkövetkező három évben megvalósuló új projektek alapján ítélve az iparág oligopolisztikus gyártói saját technológiájukra és méretgazdaságossági előnyeikre építve tovább fogják bővíteni termelési kapacitásukat, és monopolhelyzetük tovább fog erősödni.
A becslések szerint Kína poliszilícium-ellátása 2022 és 2025 között nagymértékű növekedést fog mutatni, és a poliszilícium termelése 2025-ben eléri az 1,194 millió tonnát, ami a globális poliszilícium-termelés bővülését fogja előidézni. 2021-ben, a poliszilícium árának hirtelen emelkedésével Kínában, a nagyobb gyártók új gyártósorok építésébe fektettek be, és ezzel egyidejűleg új gyártókat vonzottak az iparágba. Mivel a poliszilícium-projektek legalább másfél-két évet vesznek igénybe az építéstől a gyártásig, az új építkezések 2021-ben befejeződnek. A termelési kapacitást általában 2022 és 2023 második felében helyezik üzembe. Ez nagyon összhangban van a nagyobb gyártók által jelenleg bejelentett új projekttervekkel. A 2022-2025-ös új termelési kapacitás főként 2022-re és 2023-ra koncentrálódik. Ezt követően, ahogy a poliszilícium kínálata és kereslete, valamint az ár fokozatosan stabilizálódik, az iparág teljes termelési kapacitása fokozatosan stabilizálódik. Lefelé, azaz a termelési kapacitás növekedési üteme fokozatosan csökken. Ezenkívül a poliszilíciumot gyártó vállalatok kapacitáskihasználási aránya az elmúlt két évben magas szinten maradt, de időbe telik, amíg az új projektek termelési kapacitása felpörög, és az új belépőknek elsajátítják a vonatkozó előkészítési technológiát. Ezért az új poliszilícium projektek kapacitáskihasználási aránya a következő néhány évben alacsony lesz. Ebből kiindulva a 2022-2025-ös poliszilícium-termelés előre jelezhető, és a 2025-ös poliszilícium-termelés várhatóan körülbelül 1,194 millió tonna lesz.
A tengerentúli termelési kapacitás koncentrációja viszonylag magas, és a termelés növekedésének üteme és sebessége a következő három évben nem lesz olyan magas, mint Kínáé. A tengerentúli poliszilícium-termelési kapacitás főként négy vezető vállalatnál koncentrálódik, a többi főként kis termelési kapacitású. Termelési kapacitás tekintetében a Wacker Chem a tengerentúli poliszilícium-termelési kapacitás felét foglalja el. Németországi és amerikai gyárai 60 000, illetve 20 000 tonna termelési kapacitással rendelkeznek. A globális poliszilícium-termelési kapacitás 2022-ben és azt követően történő jelentős bővülése a túlkínálat miatt aggódva továbbra is kiváró állapotban van, és nem tervez új termelési kapacitás bővítését. A dél-koreai poliszilícium-óriás, az OCI fokozatosan Malajziába helyezi át napelemes minőségű poliszilícium gyártósorát, miközben megtartja az eredeti, elektronikai minőségű poliszilícium gyártósorát Kínában, amelynek a tervei szerint 2022-re eléri az 5000 tonnát. Az OCI malajziai termelési kapacitása 2020-ban, illetve 2021-ben eléri a 27 000, illetve a 30 000 tonnát, így alacsony energiafogyasztási költségeket ér el, és elkerüli Kína magas poliszilícium-vámait az Egyesült Államokban és Dél-Koreában. A vállalat 95 000 tonna gyártását tervezi, de a kezdés dátuma még nem világos. A következő négy évben várhatóan évi 5000 tonnára fog növekedni. A norvég REC vállalatnak két termelési bázisa van Washington államban és Montanában, az Egyesült Államokban, éves termelési kapacitása 18 000 tonna napelemes minőségű poliszilícium és 2000 tonna elektronikai minőségű poliszilícium. A mély pénzügyi nehézségekkel küzdő REC úgy döntött, hogy felfüggeszti a termelést, majd a poliszilícium árának 2021-es fellendülése által ösztönözve a vállalat úgy döntött, hogy 2023 végére újraindítja 18 000 tonna projekt termelését Washington államban és 2000 tonna Montanában, és 2024-ben befejezheti a termelési kapacitás növelését. A Hemlock az Egyesült Államok legnagyobb poliszilícium-gyártója, amely nagy tisztaságú elektronikai minőségű poliszilíciumra specializálódott. A termelést akadályozó high-tech akadályok megnehezítik a vállalat termékeinek helyettesítését a piacon. Azzal együtt, hogy a vállalat néhány éven belül nem tervez új projektek építését, a vállalat termelési kapacitása várhatóan 2022-2025 között lesz. Az éves termelés továbbra is 18 000 tonna. Ezenkívül 2021-ben a fenti négy vállalaton kívüli vállalatok új termelési kapacitása 5000 tonna lesz. Mivel nem minden vállalat termelési terveiről van szó, itt azt feltételezik, hogy az új termelési kapacitás évi 5000 tonna lesz 2022 és 2025 között.
A külföldi termelési kapacitások alapján a becslések szerint a külföldi poliszilícium-termelés 2025-ben körülbelül 176 000 tonna lesz, feltételezve, hogy a külföldi poliszilícium-termelési kapacitás kihasználtsági aránya változatlan marad. Miután a poliszilícium ára 2021-ben meredeken emelkedett, a kínai vállalatok növelték a termelést és bővítették a termelést. Ezzel szemben a külföldi vállalatok óvatosabbak az új projektekre vonatkozó terveikben. Ez azért van, mert a poliszilícium-ipar dominanciája már Kína ellenőrzése alatt áll, és a termelés vak növelése veszteségeket okozhat. A költségoldalról az energiafogyasztás a poliszilícium költségének legnagyobb összetevője, így az áram ára nagyon fontos, és Hszincsiang, Belső-Mongólia, Szecsuán és más régiók nyilvánvaló előnyökkel rendelkeznek. A kereslet oldaláról, mint a poliszilícium közvetlen downstream ága, Kína szilícium ostyagyártása a világ teljes termelésének több mint 99%-át teszi ki. A poliszilícium downstream ipara főként Kínában koncentrálódik. A termelt poliszilícium ára alacsony, a szállítási költségek alacsonyak, és a kereslet teljes mértékben garantált. Másodszor, Kína viszonylag magas dömpingellenes vámokat vetett ki az Egyesült Államokból és Dél-Koreából származó napelemes minőségű poliszilícium importjára, ami jelentősen visszafogta az Egyesült Államokból és Dél-Koreából származó poliszilícium fogyasztását. Legyen óvatos az új projektek építésénél; ráadásul az elmúlt években a kínai tengerentúli poliszilícium-vállalatok a vámok hatása miatt lassan fejlődtek, és egyes gyártósorokat csökkentettek vagy akár le is állítottak, és a globális termelésben való részesedésük évről évre csökken, így nem lesznek összehasonlíthatók a poliszilícium árának 2021-es emelkedésével, mivel a kínai vállalat magas nyeresége mellett a pénzügyi feltételek nem elegendőek a termelési kapacitás gyors és nagymértékű bővítéséhez.
A kínai és külföldi poliszilícium-termelés 2022 és 2025 közötti előrejelzései alapján a globális poliszilícium-termelés előrejelzett értéke összegezhető. A becslések szerint a globális poliszilícium-termelés 2025-ben eléri az 1,371 millió tonnát. A poliszilícium-termelés előrejelzett értéke alapján Kína globális részesedése nagyjából meghatározható. Várhatóan Kína részesedése fokozatosan bővül 2022 és 2025 között, és 2025-ben meghaladja a 87%-ot.
6. Összefoglalás és kitekintés
A poliszilícium az ipari szilícium után, a teljes fotovoltaikus és félvezető ipari lánc előtt helyezkedik el, és státusza nagyon fontos. A fotovoltaikus ipari lánc általában poliszilícium-szilícium ostya-cella-modul-fotovoltaikus beépített kapacitás, míg a félvezető ipari lánc általában poliszilícium-monokristályos szilícium ostya-szilícium ostya-chip. A különböző felhasználási módok eltérő követelményeket támasztanak a poliszilícium tisztaságával szemben. A fotovoltaikus ipar főként napelemes minőségű poliszilíciumot használ, míg a félvezető ipar elektronikai minőségű poliszilíciumot. Az előbbi tisztasági tartománya 6N-8N, míg az utóbbi 9N vagy annál nagyobb tisztaságot igényel.
Évek óta a poliszilícium fő gyártási folyamata a továbbfejlesztett Siemens-módszer világszerte. Az utóbbi években egyes vállalatok aktívan vizsgálták az olcsóbb szilán fluidágyas módszert, ami hatással lehet a termelési mintára. A módosított Siemens-módszerrel előállított rúd alakú poliszilícium magas energiafogyasztással, magas költséggel és nagy tisztasággal rendelkezik, míg a szilán fluidágyas módszerrel előállított granulált szilícium alacsony energiafogyasztással, alacsony költséggel és viszonylag alacsony tisztasággal rendelkezik. Néhány kínai vállalat felismerte a granulált szilícium tömeggyártását és a granulált szilícium felhasználásának technológiáját a poliszilícium húzására, de ezt nem széles körben népszerűsítették. Az, hogy a granulált szilícium a jövőben felválthatja-e az előbbit, attól függ, hogy a költségelőny fedezi-e a minőségi hátrányokat, a downstream alkalmazások hatását és a szilán biztonságának javulását. Az elmúlt években a globális poliszilícium-termelés évről évre nőtt, és fokozatosan Kínában koncentrálódik. 2017 és 2021 között a globális éves poliszilícium-termelés 432 000 tonnáról 631 000 tonnára fog növekedni, a leggyorsabb növekedés 2021-ben lesz. Az időszak alatt a globális poliszilícium-termelés fokozatosan egyre inkább Kínára koncentrálódott, és Kína aránya a poliszilícium-termelésben 56,02%-ról (2017) 80,03%-ra (2021) nőtt. 2022 és 2025 között a poliszilícium-kínálat nagymértékű növekedést fog mutatni. A becslések szerint a poliszilícium-termelés 2025-ben Kínában 1,194 millió tonna lesz, a tengerentúli termelés pedig eléri a 176 000 tonnát. Ezért a globális poliszilícium-termelés 2025-ben körülbelül 1,37 millió tonna lesz.
(Ez a cikk kizárólag az UrbanMines ügyfeleinek szól, és nem minősül befektetési tanácsadásnak.)