1. Iðnaðarkeðja pólýsílikons: Framleiðsluferlið er flókið og niðurstreymisferlið beinist að ljósvirkjum hálfleiðurum.
Fjölkísil er aðallega framleitt úr iðnaðarkísli, klór og vetni og er staðsett uppstreymis í keðjum sólarorku- og hálfleiðaraiðnaðarins. Samkvæmt gögnum CPIA er núverandi aðferð til framleiðslu á fjölkísil í heiminum breytt Siemens aðferð, nema í Kína er meira en 95% af fjölkísli framleitt með breyttri Siemens aðferð. Í ferlinu við að framleiða fjölkísil með endurbættu Siemens aðferðinni er fyrst klórgas blandað saman við vetnisgas til að mynda vetnisklóríð, og síðan hvarfast það við kísilduftið eftir að iðnaðarkísil hefur verið mulið og malað til að mynda tríklórsílan, sem er síðan minnkað frekar með vetnisgasi til að mynda fjölkísil. Fjölkristallað kísil er hægt að bræða og kæla til að búa til fjölkristallaða kísilstöngla, og einkristallað kísil er einnig hægt að framleiða með Czochralski eða svæðisbræðslu. Í samanburði við fjölkristallað kísil er einkristallað kísil samsett úr kristalkornum með sömu kristalstefnu, þannig að það hefur betri rafleiðni og umbreytingarhagkvæmni. Bæði fjölkristallaða kísilstöngla og einkristallaða kísilstangir er hægt að skera frekar og vinna í kísilplötur og frumur, sem aftur verða lykilhlutar í sólarorkueiningum og eru notaðar á sviði sólarorku. Að auki er einnig hægt að móta einkristalla kísilskífur í kísilskífur með endurtekinni slípun, fægingu, epitaxíu, hreinsun og öðrum ferlum, sem hægt er að nota sem undirlagsefni fyrir rafeindabúnað hálfleiðara.
Óhreinindainnihald pólýsílikons er stranglega krafist og iðnaðurinn einkennist af mikilli fjárfestingu og miklum tæknilegum hindrunum. Þar sem hreinleiki pólýsílikons hefur alvarleg áhrif á einkristallað kísillteikningarferli eru hreinleikakröfur afar strangar. Lágmarkshreinleiki pólýsílikons er 99,9999% og hæsti er óendanlega nálægt 100%. Að auki setja kínverskir landsstaðlar skýrar kröfur um óhreinindainnihald og byggt á þessu er pólýsílikoni skipt í flokka I, II og III, þar sem innihald bórs, fosfórs, súrefnis og kolefnis er mikilvæg viðmiðunarvísitala. „Aðgangsskilyrði pólýsílikoniðnaðarins“ kveða á um að fyrirtæki verði að hafa traust gæðaeftirlits- og stjórnunarkerfi og að vörustaðlar séu stranglega í samræmi við landsstaðla. Að auki krefjast aðgangsskilyrðin einnig umfangs og orkunotkunar fyrirtækja sem framleiða pólýsílikon, svo sem sólar- og rafeindatækni pólýsílikon. Verkefnastærðin er meiri en 3000 tonn/ári og 1000 tonn/ári, talið í sömu röð, og lágmarksfjárhlutfall í fjárfestingum í nýbyggingum, endurbyggingum og stækkunarverkefnum skal ekki vera lægra en 30%. Þess vegna er pólýsílikon fjármagnsfrek atvinnugrein. Samkvæmt tölfræði CPIA hefur fjárfestingarkostnaður við 10.000 tonna framleiðslulínu pólýsílikons sem tekinn var í notkun árið 2021 aukist lítillega í 103 milljónir júana/kt. Ástæðan er hækkun á verði lausmálma. Gert er ráð fyrir að fjárfestingarkostnaður í framtíðinni muni aukast með framþróun framleiðslutækja og að einliður minnki með aukinni stærð. Samkvæmt reglugerðum ætti orkunotkun pólýsílikons fyrir sólar- og rafeindatækni Czochralski að vera minni en 60 kWh/kg og 100 kWh/kg, talið í sömu röð, og kröfur um orkunotkunarvísa eru tiltölulega strangar. Framleiðsla á pólýsílikoni tilheyrir yfirleitt efnaiðnaðinum. Framleiðsluferlið er tiltölulega flókið og þröskuldurinn fyrir tæknilegar leiðir, val á búnaði, gangsetningu og rekstur er hár. Framleiðsluferlið felur í sér margar flóknar efnahvarfa og fjöldi stjórnhnúta er meira en 1.000. Það er erfitt fyrir nýja aðila að ná fljótt tökum á þroskaðri handverksmennsku. Þess vegna eru miklar fjármagns- og tæknilegar hindranir í framleiðslu á pólýsílikoni, sem einnig hvetur pólýsílikonframleiðendur til að framkvæma strangar tæknilegar hagræðingar á ferlisflæði, umbúðum og flutningsferli.
2. Flokkun pólýsílikons: hreinleiki ákvarðar notkun og sólargæði eru aðalstraumurinn
Fjölkristallað kísill, sem er form af frumefniskísli, er samsett úr kristalkornum með mismunandi kristalstefnum og er aðallega hreinsað með iðnaðarvinnslu kísils. Útlit pólýsílikons er grátt málmgljáandi og bræðslumarkið er um 1410℃. Það er óvirkt við stofuhita og virkara í bráðnu ástandi. Pólýsílikon hefur hálfleiðaraeiginleika og er afar mikilvægt og framúrskarandi hálfleiðaraefni, en lítið magn af óhreinindum getur haft mikil áhrif á leiðni þess. Það eru margar flokkunaraðferðir fyrir pólýsílikon. Auk ofangreindrar flokkunar samkvæmt kínverskum landsstöðlum eru þrjár mikilvægar flokkunaraðferðir kynntar hér. Samkvæmt mismunandi hreinleikakröfum og notkun má skipta pólýsílikoni í sólargráðu pólýsílikon og rafrænt pólýsílikon. Sólargráðu pólýsílikon er aðallega notað í framleiðslu á sólarsellum, en rafrænt pólýsílikon er mikið notað í samþættum hringrásariðnaði sem hráefni fyrir flísar og aðra framleiðslu. Hreinleiki sólarorku-pólýsílikons er 6~8N, það er að segja, heildar óhreinindainnihald þarf að vera lægra en 10-6, og hreinleiki pólýsílikons verður að ná 99,9999% eða meira. Hreinleikakröfur fyrir rafeinda-pólýsílikon eru strangari, með lágmarki 9N og hámarksstraumi 12N. Framleiðsla á rafeinda-pólýsílikoni er tiltölulega erfið. Fá kínversk fyrirtæki hafa náð tökum á framleiðslutækni rafeinda-pólýsílikons og eru enn tiltölulega háð innflutningi. Sem stendur er framleiðsla sólarorku-pólýsílikons mun meiri en rafeinda-pólýsílikons, og sú fyrri er um 13,8 sinnum meiri en sú síðarnefnda.
Samkvæmt mismun á óhreinindum í efnum og leiðni kísilsefnis má skipta því í P-gerð og N-gerð. Þegar kísill er blandað með viðtakandi óhreinindum eins og bór, áli, gallíum o.s.frv., er það aðallega gatleiðni og er af P-gerð. Þegar kísill er blandað með gjafaóhreinindum eins og fosfór, arsen, antimon o.s.frv., er það aðallega rafeindaleiðni og er af N-gerð. P-gerð rafhlöður eru aðallega BSF rafhlöður og PERC rafhlöður. Árið 2021 munu PERC rafhlöður nema meira en 91% af heimsmarkaði og BSF rafhlöður verða útrýmt. Á þeim tíma sem PERC kemur í stað BSF hefur umbreytingarhagkvæmni P-gerð rafhlöðu aukist úr minna en 20% í meira en 23%, sem er að nálgast fræðilegt efri mörk upp á 24,5%, en fræðilegt efri mörk N-gerð rafhlöðu eru 28,7% og N-gerð rafhlöður hafa mikla umbreytingarhagkvæmni. Vegna kostanna við hátt tvíhliða hlutfall og lágan hitastuðul hafa fyrirtæki byrjað að setja upp fjöldaframleiðslulínur fyrir N-gerð rafhlöður. Samkvæmt spá CPIA mun hlutfall N-gerð rafhlöðu aukast verulega úr 3% í 13,4% árið 2022. Gert er ráð fyrir að á næstu fimm árum verði N-gerð rafhlöður í P-gerð rafhlöður endurteknar. Samkvæmt mismunandi yfirborðsgæðum má skipta þeim í þétt efni, blómkálsefni og kóralefni. Yfirborð þétta efnisins hefur lægsta íhvolfið, minna en 5 mm, engin litafrávik, ekkert oxunar millilag og hæsta verðið; Yfirborð blómkálsefnisins er með miðlungs íhvolf, 5-20 mm, þversniðið er miðlungs og verðið er miðlungs; á meðan yfirborð kóralefnisins er alvarlegra íhvolf, dýptin er meiri en 20 mm, þversniðið er laust og verðið er lægst. Þétt efni er aðallega notað til að draga einkristallað kísill, en blómkálsefni og kóralefni eru aðallega notuð til að búa til pólýkristallað kísillskífur. Í daglegri framleiðslu fyrirtækja er hægt að blanda þéttu efni með ekki minna en 30% blómkálsefni til að framleiða einkristallað kísill. Hægt er að spara hráefniskostnað, en notkun blómkálsefnis mun draga úr skilvirkni kristaltöku að vissu marki. Fyrirtæki þurfa að velja viðeigandi íblöndunarhlutfall eftir að hafa vegið og metið þessi tvö. Nýlega hefur verðmunurinn á þéttu efni og blómkálsefni í grundvallaratriðum náð stöðugleika við 3 RMB/kg. Ef verðmunurinn eykst enn frekar gætu fyrirtæki íhugað að blanda meira blómkálsefni í einkristallað kísilltöku.
3. Ferli: Aðferð Siemens er orðin aðalstraumur og orkunotkun verður lykillinn að tæknibreytingum
Framleiðsluferli pólýkísils skiptist gróflega í tvö skref. Í fyrsta skrefinu er iðnaðarkísilduft hvarfað við vatnsfrítt vetnisklóríð til að fá tríklórsílan og vetni. Eftir endurtekna eimingu og hreinsun myndast gaskennt tríklórsílan, díklórdíhýdrókísill og sílan; annað skrefið er að draga úr ofangreindu háhreinleika gasi í kristallað kísill og draga úr skrefinu er mismunandi í breyttu Siemens aðferðinni og sílan fljótandi rúms aðferðinni. Hin endurbætta Siemens aðferð hefur þroskaða framleiðslutækni og mikla vörugæði og er nú mest notaða framleiðslutæknin. Hefðbundna Siemens framleiðsluaðferðin er að nota klór og vetni til að mynda vatnsfrítt vetnisklóríð, vetnisklóríð og duftkennt iðnaðarkísill til að mynda tríklórsílan við ákveðið hitastig og síðan aðskilja, leiðrétta og hreinsa tríklórsílanið. Kísillinn gengst undir varmaafoxunarviðbrögð í vetnisafoxunarofni til að fá frumefniskísill sem er settur á kísillkjarna. Á þessum grunni er endurbætta Siemens-ferlið einnig búið stuðningsferli til að endurvinna mikið magn af aukaafurðum eins og vetni, vetnisklóríði og kísiltetraklóríði sem myndast í framleiðsluferlinu, aðallega með endurheimt útblástursgass með minnkun og endurnýtingu kísiltetraklóríðs. Vetni, vetnisklóríð, tríklórsílan og kísiltetraklóríð í útblástursgasinu eru aðskilin með þurrvinnslu. Vetni og vetnisklóríð er hægt að endurnýta til myndunar og hreinsunar með tríklórsílani og tríklórsílan er endurunnið beint í varmaafoxun. Hreinsun fer fram í ofni og kísiltetraklóríð er vetnað til að framleiða tríklórsílan, sem hægt er að nota til hreinsunar. Þetta skref er einnig kallað kalt vetnismeðferð. Með því að framkvæma lokað hringrásarframleiðslu geta fyrirtæki dregið verulega úr notkun hráefna og rafmagns og þannig sparað framleiðslukostnað á áhrifaríkan hátt.
Kostnaður við framleiðslu á pólýsílikoni með endurbættu Siemens aðferðinni í Kína felur í sér hráefni, orkunotkun, afskriftir, vinnslukostnað o.s.frv. Tækniframfarir í greininni hafa lækkað kostnaðinn verulega. Hráefnin eru aðallega iðnaðarsílikon og tríklórsílan, orkunotkunin felur í sér rafmagn og gufu og vinnslukostnaðurinn vísar til skoðunar- og viðgerðarkostnaðar á framleiðslutækjum. Samkvæmt tölfræði Baichuan Yingfu um framleiðslukostnað pólýsílikons í byrjun júní 2022 eru hráefni hæsti kostnaðarliðurinn og námu 41% af heildarkostnaðinum, þar af er iðnaðarsílikon aðal uppspretta sílikons. Algeng notkun kísils á einingum í greininni táknar magn kísils sem neytt er á hverja einingu af hágæða kísilsvörum. Reikningsaðferðin er að umbreyta öllum kísillinnihaldandi efnum eins og útvistuðu iðnaðarsílikondufti og tríklórsílani í hreint kísill og síðan draga frá útvistað klórsílan samkvæmt magni hreins kísils sem er umbreytt frá hlutfalli kísilsinnihaldsins. Samkvæmt gögnum frá CPIA mun kísillnotkun lækka um 0,01 kg/kg-Si í 1,09 kg/kg-Si árið 2021. Gert er ráð fyrir að með framförum í köldum vetnismeðferð og endurvinnslu aukaafurða muni hún lækka í 1,07 kg/kg fyrir árið 2030. Samkvæmt ófullkomnum tölfræðiupplýsingum er kísillnotkun fimm stærstu kínversku fyrirtækjanna í pólýsílikongeiranum lægri en meðaltal iðnaðarins. Vitað er að tvö þeirra munu nota 1,08 kg/kg-Si og 1,05 kg/kg-Si árið 2021. Næst hæsta hlutfallið er orkunotkun, sem nemur 32% samtals, þar af er rafmagn 30% af heildarkostnaði, sem bendir til þess að rafmagnsverð og skilvirkni séu enn mikilvægir þættir í framleiðslu pólýsílikils. Helstu vísbendingar um orkunýtni eru heildarorkunotkun og minnkun orkunotkunar. Minnkun orkunotkunar vísar til ferlisins við að draga úr tríklórsílani og vetni til að framleiða hágæða kísilefni. Orkunotkunin felur í sér forhitun og útfellingu kísillkjarna, hitavarðveislu, loftræstingu í lokin og aðra orkunotkun í ferlinu. Árið 2021, með tækniframförum og alhliða orkunýtingu, mun meðalalhliða orkunotkun við framleiðslu á pólýsílikoni lækka um 5,3% á milli ára í 63 kWh/kg-Si, og meðalalækkun orkunotkunarinnar mun lækka um 6,1% á milli ára í 46 kWh/kg-Si, sem búist er við að muni lækka enn frekar í framtíðinni. Að auki eru afskriftir einnig mikilvægur kostnaðarliður og nema 17%. Það er vert að taka fram að samkvæmt gögnum frá Baichuan Yingfu var heildarframleiðslukostnaður pólýsílikons í byrjun júní 2022 um 55.816 júan/tonn, meðalverð á pólýsílikoni á markaðnum var um 260.000 júan/tonn og hagnaðarframlegð var allt að 70% eða meira, þannig að það laðaði að fjölda fyrirtækja sem fjárfestu í uppbyggingu framleiðslugetu fyrir pólýsílikon.
Framleiðendur pólýsílikons hafa tvær leiðir til að lækka kostnað, annars vegar að lækka hráefniskostnað og hins vegar að draga úr orkunotkun. Hvað varðar hráefni geta framleiðendur lækkað hráefniskostnað með því að gera langtímasamninga við framleiðendur iðnaðarkísils eða með því að byggja upp samþætta framleiðslugetu uppstreymis og niðurstreymis. Til dæmis treysta verksmiðjur fyrir pólýsílikon aðallega á eigin framboð af iðnaðarkísli. Hvað varðar raforkunotkun geta framleiðendur lækkað rafmagnskostnað með lágu rafmagnsverði og alhliða umbótum á orkunotkun. Um 70% af heildarraforkunotkun er minnkun á raforkunotkun og minnkun er einnig lykilhlekkur í framleiðslu á hágæða kristölluðu kísilli. Þess vegna er megnið af framleiðslugetu pólýsílikons í Kína einbeitt á svæðum með lágt rafmagnsverð eins og Xinjiang, Innri Mongólíu, Sichuan og Yunnan. Hins vegar, með framþróun tveggja kolefnisstefnunnar, er erfitt að fá mikið magn af ódýrum orkugjöfum. Þess vegna er lækkun á orkunotkun til að draga úr henni raunhæfari leið í dag. Eins og er er áhrifaríkasta leiðin til að draga úr orkunotkun til að draga úr afoxunarofninum að auka fjölda kísilkjarna í afoxunarofninum og þar með auka afköst hverrar einingar. Eins og er eru helstu gerðir afoxunarofna í Kína 36 pör af stöngum, 40 pör af stöngum og 48 pör af stöngum. Ofntegundin er uppfærð í 60 pör af stöngum og 72 pör af stöngum, en á sama tíma setur það einnig hærri kröfur um framleiðslutæknistig fyrirtækja.
Í samanburði við endurbættu Siemens aðferðina hefur silan fljótandi rúms aðferðin þrjá kosti, annars vegar lág orkunotkun, hins vegar mikil kristaldrægni og hins vegar að það er hagstæðara að sameina hana við háþróaðri CCZ samfellda Czochralski tækni. Samkvæmt gögnum frá kísiliðnaðargreininni er heildarorkunotkun silan fljótandi rúms aðferðarinnar 33,33% af endurbættu Siemens aðferðinni og orkunotkunin er 10% minni en með endurbættu Siemens aðferðinni. Silan fljótandi rúms aðferðin hefur verulega orkunotkunarkosti. Hvað varðar kristaldrægni geta eðliseiginleikar kornótts kísils auðveldað að fylla kvarsdeigluna að fullu í einkristalls kísilsdráttarstöngunum. Fjölkristallað kísill og kornótt kísill geta aukið hleðslugetu einkristalls deiglunnar um 29% og stytt hleðslutímann um 41%, sem bætir verulega togvirkni einkristalls kísils. Að auki hefur kornótt kísill lítið þvermál og góða flæði, sem hentar betur fyrir CCZ samfellda Czochralski aðferðina. Eins og er er aðaltæknin við að draga einkristalla í mið- og neðri hluta RCZ-endursteypuaðferðin, sem felst í því að endurfóðra og draga kristalinn eftir að einkristalls kísilstöng hefur verið dregin. Dragningin fer fram á sama tíma, sem sparar kælingartíma einkristalls kísilstöngarinnar, þannig að framleiðsluhagkvæmnin er meiri. Hrað þróun samfelldrar Czochralski-aðferðar CCZ mun einnig auka eftirspurn eftir kornóttu kísli. Þó að kornóttu kísil hafi nokkra ókosti, svo sem meira kísilduft sem myndast við núning, stórt yfirborðsflatarmál og auðvelda aðsog mengunarefna, og vetni sem sameinast í vetni við bráðnun, sem auðvelt er að valda hoppi, en samkvæmt nýjustu tilkynningum frá viðeigandi kornóttu kísilfyrirtækjum eru þessi vandamál að lagast og einhverjar framfarir hafa orðið.
Sílan-vökvabeðsferlið er þroskað í Evrópu og Bandaríkjunum og er á frumstigi eftir að kínversk fyrirtæki komu til sögunnar. Strax á níunda áratugnum hófu erlendir kornóttir kísill, sem REC og MEMC stóðu fyrir, að kanna framleiðslu á kornóttum kísill og komust að stórfelldri framleiðslu. Meðal þeirra náði heildarframleiðslugeta REC á kornóttum kísill 10.500 tonnum á ári árið 2010 og samanborið við Siemens-framleiðendur á sama tímabili hafði það kostnaðarforskot upp á að minnsta kosti 2-3 Bandaríkjadali/kg. Vegna þarfar fyrir einkristalla-drátt stöðvaðist framleiðsla á kornóttum kísill hjá fyrirtækinu og stöðvaðist að lokum framleiðslu og það sneri sér að samstarfsverkefni með Kína til að stofna framleiðslufyrirtæki til að taka þátt í framleiðslu á kornóttum kísill.
4. Hráefni: Iðnaðarkísill er kjarnahráefnið og framboðið getur mætt þörfum fjölkísilsþenslu
Iðnaðarkísill er aðalhráefnið í framleiðslu á pólýkísli. Gert er ráð fyrir að framleiðsla iðnaðarkísils í Kína muni vaxa jafnt og þétt frá 2022 til 2025. Frá 2010 til 2021 var framleiðsla iðnaðarkísils í Kína á vaxtarstigi, þar sem meðalárlegur vöxtur framleiðslugetu og framleiðslu nær 7,4% og 8,6%, talið í sömu röð. Samkvæmt gögnum frá SMM hefur nýlega aukin...Framleiðslugeta iðnaðarkísilsÍ Kína verður 890.000 tonn og 1,065 milljónir tonna árið 2022 og 2023. Að því gefnu að iðnaðarkísillfyrirtæki muni enn viðhalda nýtingarhlutfalli og rekstrarhlutfalli upp á um 60% í framtíðinni, mun nýlega aukning KínaFramleiðslugeta árin 2022 og 2023 mun leiða til framleiðsluaukningar um 320.000 tonn og 383.000 tonn. Samkvæmt áætlunum GFCI,Framleiðslugeta Kína á iðnaðarkísli árið 22./23./24./25 er um 5,90/697/6,71/6,5 milljónir tonna, sem samsvarar 3,55/391/4,18/4,38 milljónum tonna.
Vaxtarhraði hinna tveggja eftirstöðva framleiðslu á ofanlögðu iðnaðarkísli er tiltölulega hægur og iðnaðarkísilframleiðsla Kína getur í grundvallaratriðum fullnægt framleiðslu á pólýkísli. Árið 2021 verður framleiðslugeta Kína á iðnaðarkísli 5,385 milljónir tonna, sem samsvarar 3,213 milljónum tonna framleiðslu, þar af munu pólýkísil, lífrænt kísill og álblöndur nema 623.000 tonnum, 898.000 tonnum og 649.000 tonnum, talið í sömu röð. Að auki eru næstum 780.000 tonn af framleiðslunni notuð til útflutnings. Árið 2021 mun notkun pólýkísil, lífræns kísils og álblöndu nema 19%, 28% og 20% af iðnaðarkísli, talið í sömu röð. Frá 2022 til 2025 er gert ráð fyrir að vöxtur lífræns kísilsframleiðslu haldist um 10% og vöxtur álblönduframleiðslu verði lægri en 5%. Þess vegna teljum við að magn iðnaðarkísils sem hægt er að nota í pólýsílikon á árunum 2022-2025 sé tiltölulega nægilegt til að uppfylla að fullu þarfir framleiðslu pólýsílikons.
5. Framboð á pólýsílikoni:Kínahefur yfirburðastöðu og framleiðslan færist smám saman til leiðandi fyrirtækja
Á undanförnum árum hefur heimsframleiðsla á pólýsílikoni aukist ár frá ári og hefur smám saman aukist í Kína. Frá 2017 til 2021 hefur heimsframleiðsla á pólýsílikoni árlega aukist úr 432.000 tonnum í 631.000 tonn, með hraðasta vexti árið 2021, eða 21,11%. Á þessu tímabili hefur heimsframleiðsla á pólýsílikoni smám saman einbeitt sér að Kína og hlutfall kínverskrar pólýsílikonsframleiðslu jókst úr 56,02% árið 2017 í 80,03% árið 2021. Við samanburð á tíu efstu fyrirtækjunum í heimsframleiðslugetu á pólýsílikoni árin 2010 og 2021 má sjá að fjöldi kínverskra fyrirtækja hefur aukist úr 4 í 8 og hlutfall framleiðslugetu sumra bandarískra og kóreska fyrirtækja hefur minnkað verulega og fallið úr efstu tíu liðunum, svo sem HEMOLOCK, OCI, REC og MEMC; Samþjöppun iðnaðarins hefur aukist verulega og heildarframleiðslugeta tíu efstu fyrirtækjanna í greininni hefur aukist úr 57,7% í 90,3%. Árið 2021 voru fimm kínversk fyrirtæki sem námu meira en 10% af framleiðslugetunni, sem nemur samtals 65,7%. Þrjár meginástæður eru fyrir því að kínverskir framleiðendur kísilgúrunnar hafa smám saman yfirburði hvað varðar hráefni, rafmagn og launakostnað. Laun starfsmanna eru lægri en í erlendum löndum, þannig að heildarframleiðslukostnaðurinn í Kína er mun lægri en í erlendum löndum og mun halda áfram að lækka með tækniframförum. Í öðru lagi er gæði kínverskra kísilgúrvara stöðugt að batna, flestar þeirra eru á fyrsta flokks sólarorku-gæðastigi, og einstök háþróuð fyrirtæki uppfylla hreinleikakröfur. Byltingar hafa orðið í framleiðslutækni á hágæða rafeindatækni-pólýsísli, sem smám saman hefur leitt til þess að innlent rafeindatækni-pólýsísli hefur verið skipt út fyrir innflutt, og leiðandi kínversk fyrirtæki eru að stuðla að byggingu rafeindatækni-pólýsísilverkefna. Framleiðsla kínverskra kísilplötur er meira en 95% af heildarframleiðslu heimsins, sem hefur smám saman aukið sjálfbærni Kína á pólýsílikoni og þrýst á markað erlendra pólýsílikonfyrirtækja að vissu marki.
Frá 2017 til 2021 mun árleg framleiðsla á pólýsílikoni í Kína aukast jafnt og þétt, aðallega á svæðum sem eru rík af orkugjöfum eins og Xinjiang, Innri Mongólíu og Sichuan. Árið 2021 mun framleiðsla Kína á pólýsílikoni aukast úr 392.000 tonnum í 505.000 tonn, sem er 28,83% aukning. Hvað varðar framleiðslugetu hefur framleiðslugeta Kína á pólýsílikoni almennt verið í uppsveiflu, en hún hefur minnkað árið 2020 vegna lokunar sumra framleiðenda. Að auki hefur nýtingarhlutfall kínverskra pólýsílikonfyrirtækja aukist stöðugt frá 2018 og nýtingarhlutfallið árið 2021 mun ná 97,12%. Hvað varðar héruð er framleiðsla Kína á pólýsílikoni árið 2021 aðallega einbeitt á svæðum með lágt rafmagnsverð eins og Xinjiang, Innri Mongólíu og Sichuan. Framleiðsla Xinjiang er 270.400 tonn, sem er meira en helmingur af heildarframleiðslu Kína.
Kínverski pólýsílikoniðnaðurinn einkennist af mikilli einbeitingu, með CR6 gildi upp á 77%, og frekari uppsveiflur munu eiga sér stað í framtíðinni. Framleiðsla pólýsílikons er iðnaður með mikið fjármagn og miklar tæknilegar hindranir. Framleiðslu- og framkvæmdatímabil verkefna er venjulega tvö ár eða lengur. Það er erfitt fyrir nýja framleiðendur að koma inn í greinina. Miðað við þekkta fyrirhugaða stækkun og ný verkefni á næstu þremur árum, munu fákeppnisframleiðendur í greininni halda áfram að auka framleiðslugetu sína í krafti eigin tækni og stærðarforskots, og einokunarstaða þeirra mun halda áfram að aukast.
Áætlað er að framboð Kína á pólýsílikoni muni leiða til mikils vaxtar frá 2022 til 2025 og að framleiðsla á pólýsílikoni muni ná 1,194 milljónum tonna árið 2025, sem mun knýja áfram aukningu á alþjóðlegri framleiðslu á pólýsílikoni. Árið 2021, með mikilli hækkun á verði pólýsílikons í Kína, hafa helstu framleiðendur fjárfest í byggingu nýrra framleiðslulína og jafnframt laðað að nýja framleiðendur til að taka þátt í greininni. Þar sem pólýsílikonverkefni munu taka að minnsta kosti eitt og hálft til tvö ár frá byggingu til framleiðslu, verða nýbyggingar lokið árið 2021. Framleiðslugetan er almennt tekin í notkun á seinni hluta áranna 2022 og 2023. Þetta er mjög í samræmi við nýju verkefnaáætlanirnar sem helstu framleiðendur hafa tilkynnt um þessar mundir. Ný framleiðslugeta á árunum 2022-2025 er aðallega einbeitt á árin 2022 og 2023. Eftir það, þegar framboð og eftirspurn eftir pólýsílikoni og verðið smám saman stöðugast, mun heildarframleiðslugetan í greininni smám saman stöðugast. Niður, það er að segja, vöxtur framleiðslugetunnar minnkar smám saman. Að auki hefur nýtingarhlutfall pólýsílikonfyrirtækja haldist hátt síðustu tvö ár, en það mun taka tíma fyrir framleiðslugetu nýrra verkefna að aukast og það mun taka nýja aðila að ná tökum á viðeigandi framleiðslutækni. Þess vegna verður nýtingarhlutfall nýrra pólýsílikonverkefna á næstu árum lágt. Af þessu má spá fyrir um pólýsílikonframleiðslu á árunum 2022-2025 og gert er ráð fyrir að pólýsílikonframleiðsla árið 2025 verði um 1,194 milljónir tonna.
Þéttni framleiðslugetu erlendis er tiltölulega mikil og hraði og aukning framleiðslu á næstu þremur árum verður ekki eins mikill og í Kína. Framleiðslugeta pólýsílikons erlendis er aðallega einbeitt hjá fjórum leiðandi fyrirtækjum, en hin fyrirtækin eru aðallega með litla framleiðslugetu. Hvað varðar framleiðslugetu þá hefur Wacker Chem helming af framleiðslugetu pólýsílikons erlendis. Verksmiðjur þess í Þýskalandi og Bandaríkjunum hafa framleiðslugetu upp á 60.000 tonn og 20.000 tonn, talið í sömu röð. Mikil aukning á framleiðslugetu pólýsílikons á heimsvísu árið 2022 og síðar gæti leitt til áhyggna af offramboði, fyrirtækið er enn í biðstöðu og hefur ekki áformað að bæta við nýrri framleiðslugetu. Suður-kóreski risinn OCI, sem framleiðir pólýsílikon í sólarorku, er smám saman að flytja framleiðslulínu sína fyrir pólýsílikon í rafeindatækni til Malasíu en heldur samt upprunalegu framleiðslulínunni fyrir pólýsílikon í rafeindatækni í Kína, sem áætlað er að nái 5.000 tonnum árið 2022. Framleiðslugeta OCI í Malasíu mun ná 27.000 tonnum og 30.000 tonnum árin 2020 og 2021, sem nær lágum orkukostnaði og kemst hjá háum tollum Kína á pólýsílikon í Bandaríkjunum og Suður-Kóreu. Fyrirtækið hyggst framleiða 95.000 tonn en upphafsdagsetning er óljós. Gert er ráð fyrir að hún aukist um 5.000 tonn á ári næstu fjögur árin. Norska fyrirtækið REC hefur tvær framleiðslustöðvar í Washington-ríki og Montana í Bandaríkjunum, með árlega framleiðslugetu upp á 18.000 tonn af pólýsílikoni í sólarorku og 2.000 tonn af pólýsílikoni í rafeindatækni. REC, sem var í miklum fjárhagsvandræðum, ákvað að stöðva framleiðslu og, örvuð af hækkun á pólýsílikonverði árið 2021, ákvað fyrirtækið að hefja aftur framleiðslu á 18.000 tonnum í verkefnum í Washington-ríki og 2.000 tonnum í Montana fyrir lok árs 2023 og geta lokið við að auka framleiðslugetu sína árið 2024. Hemlock er stærsti pólýsílikonframleiðandi í Bandaríkjunum og sérhæfir sig í hágæða pólýsílikoni fyrir rafeindatækni. Hátæknilegar hindranir í framleiðslu gera það erfitt fyrir vörur fyrirtækisins að koma í staðinn á markaðnum. Ásamt því að fyrirtækið hyggst ekki byggja ný verkefni innan fárra ára er gert ráð fyrir að framleiðslugeta fyrirtækisins verði á árunum 2022-2025. Árleg framleiðsla verður áfram 18.000 tonn. Að auki, árið 2021, verður ný framleiðslugeta fyrirtækja annarra en þeirra fjögurra sem að ofan greinir 5.000 tonn. Vegna skorts á skilningi á framleiðsluáætlunum allra fyrirtækja er hér gert ráð fyrir að ný framleiðslugeta verði 5.000 tonn á ári frá 2022 til 2025.
Samkvæmt framleiðslugetu erlendis er áætlað að framleiðsla pólýsílikons erlendis árið 2025 verði um 176.000 tonn, að því gefnu að nýtingarhlutfall framleiðslugetu pólýsílikons erlendis haldist óbreytt. Eftir að verð á pólýsílikoni hækkaði hratt árið 2021 hafa kínversk fyrirtæki aukið framleiðslu og stækkað framleiðslu. Aftur á móti eru erlend fyrirtæki varkárari í áætlunum sínum um ný verkefni. Þetta er vegna þess að kínversk stjórn hefur þegar stjórn á yfirburðum pólýsílikoniðnaðarins og blindandi aukning framleiðslu getur leitt til taps. Hvað kostnað varðar er orkunotkun stærsti þátturinn í kostnaði við pólýsílikon, þannig að rafmagnsverð er mjög mikilvægt og Xinjiang, Innri Mongólía, Sichuan og önnur svæði hafa augljósa kosti. Hvað eftirspurn varðar, sem bein niðurstreymisframleiðsla pólýsílikons, nemur framleiðsla kínverskra kísilskífa meira en 99% af heildarframleiðslu heimsins. Nedstreymisframleiðsla pólýsílikons er aðallega einbeitt í Kína. Verð á framleiddu pólýsílikoni er lágt, flutningskostnaðurinn er lágur og eftirspurnin er fullkomlega tryggð. Í öðru lagi hefur Kína lagt tiltölulega háa tolla á innflutning á sólarorku pólýsílikoni frá Bandaríkjunum og Suður-Kóreu, sem hefur dregið verulega úr notkun á pólýsílikoni frá Bandaríkjunum og Suður-Kóreu. Verið varkár í byggingu nýrra verkefna; auk þess hafa kínversk pólýsílikonfyrirtæki erlendis á undanförnum árum verið hægur að þróast vegna áhrifa tolla og sumar framleiðslulínur hafa verið minnkaðar eða jafnvel lokaðar. Hlutdeild þeirra í heimsframleiðslu hefur minnkað ár frá ári. Þess vegna verða þau ekki sambærileg við hækkun á pólýsílikonverði árið 2021, þar sem hagnaður kínverskra fyrirtækja er mikill og fjárhagsleg skilyrði eru ekki nægjanleg til að styðja við hraða og stórfellda aukningu framleiðslugetu þeirra.
Byggt á spám um framleiðslu á pólýsilíkoni í Kína og erlendis frá 2022 til 2025 er hægt að draga saman spá um heimsframleiðslu á pólýsilíkoni. Áætlað er að heimsframleiðsla á pólýsilíkoni árið 2025 muni ná 1,371 milljón tonnum. Samkvæmt spá um framleiðslu á pólýsilíkoni er hægt að reikna út gróflega hlutdeild Kína í heimsframleiðslunni. Gert er ráð fyrir að hlutdeild Kína muni smám saman aukast frá 2022 til 2025 og fara yfir 87% árið 2025.
6, Yfirlit og horfur
Pólýsílikon er staðsett neðan við iðnaðarkísil og upp frá allri sólarorku- og hálfleiðaraiðnaðarkeðjunni og staða þess er mjög mikilvæg. Sólarorkuiðnaðarkeðjan er almennt uppsett afkastageta pólýsílikon-kísilskífu-frumu-einingar-ljósrafmagns, og hálfleiðaraiðnaðarkeðjan er almennt pólýsílikon-einkristallaður kísilskífa-kísilskífa-flögu. Mismunandi notkun hefur mismunandi kröfur um hreinleika pólýsílikons. Sólarorkuiðnaðurinn notar aðallega sólarorku-pólýsílikon og hálfleiðaraiðnaðurinn notar rafeinda-pólýsílikon. Hreinleikasvið þess fyrra er 6N-8N, en hreinleikasvið þess síðara er 9N eða meira.
Í mörg ár hefur aðalframleiðsluferli pólýsílikons verið bætt Siemens aðferð um allan heim. Á undanförnum árum hafa sum fyrirtæki kannað kostnaðarsama aðferð með sílanvökvabeði, sem gæti haft áhrif á framleiðslumynstrið. Stönglaga pólýsílikonið sem framleitt er með breyttri Siemens aðferð hefur eiginleika mikillar orkunotkunar, mikils kostnaðar og mikils hreinleika, en kornlaga kísillinn sem framleiddur er með sílanvökvabeði hefur eiginleika lágrar orkunotkunar, lágs kostnaðar og tiltölulega lágs hreinleika. Sum kínversk fyrirtæki hafa náð að framleiða kornlaga kísill í fjölda og tækni til að nota kornlaga kísill til að draga pólýsílikon, en það hefur ekki verið mikið kynnt. Hvort kornlaga kísill geti komið í staðinn fyrir það fyrra í framtíðinni fer eftir því hvort kostnaðarhagkvæmni geti vegað upp á móti gæðaókostum, áhrifum af notkun eftir framleiðslu og bættum öryggi sílans. Á undanförnum árum hefur heimsframleiðsla pólýsílikons aukist ár frá ári og smám saman safnast saman í Kína. Frá 2017 til 2021 mun heimsframleiðsla á pólýsílikoni aukast árlega úr 432.000 tonnum í 631.000 tonn, með hraðasta vexti árið 2021. Á þessu tímabili einbeitti heimsframleiðsla á pólýsílikoni sér smám saman meira og meira að Kína og hlutfall Kína af framleiðslu pólýsílikons jókst úr 56,02% árið 2017 í 80,03% árið 2021. Frá 2022 til 2025 mun framboð á pólýsílikoni leiða til mikils vaxtar. Áætlað er að framleiðsla pólýsílikons árið 2025 verði 1,194 milljónir tonna í Kína og framleiðslan erlendis muni ná 176.000 tonnum. Því verður heimsframleiðsla pólýsílikons árið 2025 um 1,37 milljónir tonna.
(Þessi grein er eingöngu til viðmiðunar fyrir viðskiptavini UrbanMines og felur ekki í sér neina fjárfestingarráðgjöf)