१. पॉलिसिलिकॉन उद्योग साखळी: उत्पादन प्रक्रिया गुंतागुंतीची आहे, आणि पुढील टप्प्यात फोटोव्होल्टेइक सेमीकंडक्टरवर लक्ष केंद्रित केले जाते.
पॉलीसिलिकॉनचे उत्पादन प्रामुख्याने औद्योगिक सिलिकॉन, क्लोरीन आणि हायड्रोजनपासून केले जाते आणि ते फोटोव्होल्टेइक व सेमीकंडक्टर उद्योग साखळीच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात असते. CPIA च्या आकडेवारीनुसार, जगातील सध्याची मुख्य पॉलीसिलिकॉन उत्पादन पद्धत ही सुधारित सीमेन्स पद्धत आहे. चीन वगळता, ९५% पेक्षा जास्त पॉलीसिलिकॉनचे उत्पादन सुधारित सीमेन्स पद्धतीने केले जाते. सुधारित सीमेन्स पद्धतीनुसार पॉलीसिलिकॉन तयार करण्याच्या प्रक्रियेत, सर्वप्रथम, क्लोरीन वायू हायड्रोजन वायूशी संयोग करून हायड्रोजन क्लोराईड तयार केले जाते. त्यानंतर, औद्योगिक सिलिकॉन बारीक करून दळल्यानंतर तयार झालेल्या सिलिकॉन पावडरसोबत त्याची अभिक्रिया होऊन ट्रायक्लोरोसिलेन तयार होते, ज्याचे पुढे हायड्रोजन वायूद्वारे क्षपण करून पॉलीसिलिकॉन तयार केले जाते. पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वितळवून आणि थंड करून पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉनच्या विटा बनवता येतात, आणि मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनचे उत्पादन झोक्रालस्की किंवा झोन मेल्टिंगद्वारे देखील केले जाऊ शकते. पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉनच्या तुलनेत, सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन हे समान क्रिस्टल ओरिएंटेशन असलेल्या क्रिस्टल कणांनी बनलेले असते, त्यामुळे त्याची विद्युत वाहकता आणि रूपांतरण कार्यक्षमता अधिक चांगली असते. पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन इंगॉट्स आणि मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन रॉड्स या दोन्हींना पुढे कापून व प्रक्रिया करून सिलिकॉन वेफर्स आणि सेल्समध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते, जे पुढे फोटोव्होल्टेइक मॉड्यूल्सचे महत्त्वाचे भाग बनतात आणि फोटोव्होल्टेइक क्षेत्रात वापरले जातात. याव्यतिरिक्त, सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सना देखील वारंवार ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग, एपिटॅक्सी, क्लीनिंग आणि इतर प्रक्रियांद्वारे सिलिकॉन वेफर्समध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते, जे सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी सबस्ट्रेट मटेरियल म्हणून वापरले जाऊ शकतात.
पॉलीसिलिकॉनमधील अशुद्धतेच्या प्रमाणाबाबत कठोर नियम आहेत आणि या उद्योगात उच्च भांडवली गुंतवणूक आणि उच्च तांत्रिक अडथळे ही वैशिष्ट्ये आहेत. पॉलीसिलिकॉनच्या शुद्धतेचा सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन ड्रॉइंग प्रक्रियेवर गंभीर परिणाम होत असल्याने, शुद्धतेच्या आवश्यकता अत्यंत कठोर आहेत. पॉलीसिलिकॉनची किमान शुद्धता ९९.९९९९% आहे आणि सर्वोच्च शुद्धता १००% च्या अगदी जवळ आहे. याव्यतिरिक्त, चीनच्या राष्ट्रीय मानकांनी अशुद्धतेच्या प्रमाणासाठी स्पष्ट आवश्यकता मांडल्या आहेत आणि याच्या आधारावर, पॉलीसिलिकॉनचे ग्रेड I, II आणि III मध्ये विभाजन केले आहे, ज्यामध्ये बोरॉन, फॉस्फरस, ऑक्सिजन आणि कार्बनचे प्रमाण हा एक महत्त्वाचा संदर्भ निर्देशांक आहे. "पॉलीसिलिकॉन उद्योग प्रवेश अटी" मध्ये असे नमूद केले आहे की उद्योगांकडे एक सुदृढ गुणवत्ता तपासणी आणि व्यवस्थापन प्रणाली असणे आवश्यक आहे आणि उत्पादनाचे मानक राष्ट्रीय मानकांचे काटेकोरपणे पालन करणारे असावेत; याव्यतिरिक्त, प्रवेशाच्या अटींनुसार पॉलिसिलिकॉन उत्पादन उद्योगांचा आकार आणि ऊर्जा वापर देखील आवश्यक आहे, जसे की सोलर-ग्रेड आणि इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉन प्रकल्पाचा आकार अनुक्रमे ३००० टन/वर्ष आणि १००० टन/वर्ष पेक्षा जास्त असावा, आणि नवीन बांधकाम तसेच पुनर्रचना आणि विस्तार प्रकल्पांमधील गुंतवणुकीचे किमान भांडवली प्रमाण ३०% पेक्षा कमी नसावे, त्यामुळे पॉलिसिलिकॉन हा एक भांडवल-प्रधान उद्योग आहे. सीपीआयएच्या आकडेवारीनुसार, २०२१ मध्ये कार्यान्वित झालेल्या १०,०००-टन पॉलिसिलिकॉन उत्पादन लाइन उपकरणांच्या गुंतवणुकीचा खर्च किंचित वाढून १०३ दशलक्ष युआन/किलोटन झाला आहे. याचे कारण म्हणजे मोठ्या प्रमाणात उपलब्ध असलेल्या धातूंच्या किमतीत झालेली वाढ. अशी अपेक्षा आहे की भविष्यात उत्पादन उपकरणांच्या तंत्रज्ञानातील प्रगतीमुळे गुंतवणुकीचा खर्च वाढेल आणि आकार वाढल्याने मोनोमरमध्ये घट होईल. नियमांनुसार, सोलर-ग्रेड आणि इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड झोक्रालस्की रिडक्शनसाठी पॉलिसिलिकॉनचा वीज वापर अनुक्रमे ६० kWh/kg आणि १०० kWh/kg पेक्षा कमी असावा, आणि ऊर्जा वापराच्या निर्देशकांसाठीच्या आवश्यकता तुलनेने कठोर आहेत. पॉलिसिलिकॉन उत्पादन हे प्रामुख्याने रासायनिक उद्योगाचा भाग आहे. उत्पादन प्रक्रिया तुलनेने गुंतागुंतीची आहे, आणि तांत्रिक मार्ग, उपकरणांची निवड, कार्यान्वयन आणि संचालन यासाठीची मर्यादा उच्च आहे. उत्पादन प्रक्रियेमध्ये अनेक गुंतागुंतीच्या रासायनिक अभिक्रियांचा समावेश असतो आणि नियंत्रण केंद्रांची संख्या १,००० पेक्षा जास्त असते. नवीन उद्योजकांसाठी परिपक्व कारागिरी लवकर आत्मसात करणे कठीण आहे. त्यामुळे, पॉलिसिलिकॉन उत्पादन उद्योगात मोठे भांडवली आणि तांत्रिक अडथळे आहेत, जे पॉलिसिलिकॉन उत्पादकांना प्रक्रिया प्रवाह, पॅकेजिंग आणि वाहतूक प्रक्रियेचे कठोर तांत्रिक अनुकूलन करण्यास प्रवृत्त करतात.
२. पॉलिसिलिकॉनचे वर्गीकरण: शुद्धतेनुसार त्याचा वापर ठरतो आणि सौर वापरासाठीचे पॉलिसिलिकॉन मुख्य प्रवाहात आहे.
पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन, जे मूल सिलिकॉनचे एक रूप आहे, ते वेगवेगळ्या स्फटिक दिशा असलेल्या स्फटिक कणांनी बनलेले असते आणि मुख्यत्वे औद्योगिक सिलिकॉन प्रक्रियेद्वारे शुद्ध केले जाते. पॉलीसिलिकॉनचा रंग राखाडी धातूसारखा चमकदार असतो आणि त्याचा वितळणांक सुमारे १४१०°C असतो. ते सामान्य तापमानात निष्क्रिय असते आणि वितळलेल्या अवस्थेत अधिक सक्रिय असते. पॉलीसिलिकॉनमध्ये अर्धसंवाहक गुणधर्म आहेत आणि ते एक अत्यंत महत्त्वाचे व उत्कृष्ट अर्धसंवाहक पदार्थ आहे, परंतु थोड्या प्रमाणात असलेल्या अशुद्धतेमुळे त्याच्या वाहकतेवर मोठा परिणाम होऊ शकतो. पॉलीसिलिकॉनच्या वर्गीकरणाच्या अनेक पद्धती आहेत. चीनच्या राष्ट्रीय मानकांनुसार वर नमूद केलेल्या वर्गीकरणाव्यतिरिक्त, येथे आणखी तीन महत्त्वाच्या वर्गीकरण पद्धती सादर केल्या आहेत. वेगवेगळ्या शुद्धतेच्या आवश्यकता आणि उपयोगांनुसार, पॉलीसिलिकॉनचे सोलर-ग्रेड पॉलीसिलिकॉन आणि इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलीसिलिकॉनमध्ये विभाजन केले जाऊ शकते. सोलर-ग्रेड पॉलीसिलिकॉनचा उपयोग प्रामुख्याने फोटोव्होल्टेइक सेलच्या उत्पादनात होतो, तर इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलीसिलिकॉनचा उपयोग इंटिग्रेटेड सर्किट उद्योगात चिप्स आणि इतर उत्पादनांसाठी कच्चा माल म्हणून मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. सोलर-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनची शुद्धता ६~८N असते, म्हणजेच एकूण अशुद्धतेचे प्रमाण १०⁻⁶ पेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे आणि पॉलिसिलिकॉनची शुद्धता ९९.९९९९% किंवा त्याहून अधिक असणे आवश्यक आहे. इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनसाठी शुद्धतेच्या आवश्यकता अधिक कठोर आहेत, ज्यामध्ये किमान ९N आणि सध्या कमाल १२N आहे. इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनचे उत्पादन तुलनेने कठीण आहे. असे फार कमी चिनी उद्योग आहेत ज्यांनी इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनच्या उत्पादन तंत्रज्ञानावर प्रभुत्व मिळवले आहे आणि ते अजूनही आयातीवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून आहेत. सध्या, सोलर-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनचे उत्पादन इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनपेक्षा खूप जास्त आहे आणि सोलर-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनचे उत्पादन इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनच्या उत्पादनापेक्षा सुमारे १३.८ पट जास्त आहे.
सिलिकॉन पदार्थातील डोपिंग अशुद्धी आणि वहनक्षमतेच्या प्रकारातील फरकानुसार, त्याचे पी-टाइप आणि एन-टाइपमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते. जेव्हा सिलिकॉनमध्ये बोरॉन, ॲल्युमिनियम, गॅलियम इत्यादींसारख्या ॲक्सेप्टर अशुद्धी घटकांचे डोपिंग केले जाते, तेव्हा त्यात होल वहनाचे प्राबल्य असते आणि तो पी-टाइप असतो. जेव्हा सिलिकॉनमध्ये फॉस्फरस, आर्सेनिक, अँटिमनी इत्यादींसारख्या डोनर अशुद्धी घटकांचे डोपिंग केले जाते, तेव्हा त्यात इलेक्ट्रॉन वहनाचे प्राबल्य असते आणि तो एन-टाइप असतो. पी-टाइप बॅटरीमध्ये प्रामुख्याने बीएसएफ बॅटरी आणि पीईआरसी बॅटरी यांचा समावेश होतो. २०२१ मध्ये, जागतिक बाजारपेठेत पीईआरसी बॅटरीचा वाटा ९१% पेक्षा जास्त असेल आणि बीएसएफ बॅटरी संपुष्टात येतील. ज्या काळात PERC ने BSF ची जागा घेतली, त्या काळात पी-टाइप सेलची रूपांतरण कार्यक्षमता २०% पेक्षा कमी वरून २३% पेक्षा जास्त झाली आहे, जी २४.५% च्या सैद्धांतिक उच्च मर्यादेच्या जवळ पोहोचली आहे, तर एन-टाइप सेलची सैद्धांतिक उच्च मर्यादा २८.७% आहे, आणि एन-टाइप सेलची रूपांतरण कार्यक्षमता जास्त आहे. उच्च द्विपृष्ठीय गुणोत्तर आणि कमी तापमान गुणांकाच्या फायद्यांमुळे, कंपन्यांनी एन-टाइप बॅटरीसाठी मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन करणाऱ्या लाइन्स तैनात करण्यास सुरुवात केली आहे. CPIA च्या अंदाजानुसार, २०२२ मध्ये एन-टाइप बॅटरीचे प्रमाण ३% वरून १३.४% पर्यंत लक्षणीयरीत्या वाढेल. अशी अपेक्षा आहे की पुढील पाच वर्षांत, एन-टाइप बॅटरीचे पी-टाइप बॅटरीमध्ये रूपांतर होईल. पृष्ठभागाच्या वेगवेगळ्या गुणवत्तेनुसार, त्याचे घन पदार्थ, फुलकोबी पदार्थ आणि प्रवाळ पदार्थ असे वर्गीकरण केले जाऊ शकते. घन पदार्थाच्या पृष्ठभागावर सर्वात कमी अंतर्गोलता असते, ५ मिमी पेक्षा कमी, रंगात कोणताही दोष नसतो, ऑक्सिडेशनचा थर नसतो आणि त्याची किंमत सर्वाधिक असते; फुलकोबीसारख्या पदार्थाच्या पृष्ठभागावर ५-२० मिमी इतकी मध्यम स्वरूपाची अंतर्गोलता असते, त्याचा छेद मध्यम असतो आणि किंमत मध्यम श्रेणीत असते; तर प्रवाळासारख्या पदार्थाच्या पृष्ठभागावर अधिक तीव्र अंतर्गोलता असते, तिची खोली २० मिमी पेक्षा जास्त असते, त्याचा छेद सैल असतो आणि किंमत सर्वात कमी असते. घन पदार्थाचा उपयोग प्रामुख्याने मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन काढण्यासाठी केला जातो, तर फुलकोबीसारखा पदार्थ आणि प्रवाळासारखा पदार्थ यांचा उपयोग प्रामुख्याने पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर्स बनवण्यासाठी केला जातो. उद्योगांच्या दैनंदिन उत्पादनात, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन तयार करण्यासाठी घन पदार्थामध्ये किमान ३०% फुलकोबीसारखा पदार्थ मिसळला जाऊ शकतो. यामुळे कच्च्या मालाच्या खर्चात बचत होऊ शकते, परंतु फुलकोबीसारख्या पदार्थाच्या वापरामुळे क्रिस्टल काढण्याची कार्यक्षमता काही प्रमाणात कमी होते. उद्योगांना या दोन्हींचा विचार करून योग्य मिश्रणाचे प्रमाण निवडणे आवश्यक आहे. अलीकडे, घन पदार्थ आणि फुलकोबीसारखा पदार्थ यांच्यातील किमतीतील फरक साधारणपणे ३ आरएमबी/किलोवर स्थिर झाला आहे. जर किमतीतील फरक आणखी वाढला, तर कंपन्या मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन काढताना अधिक फुलकोबीसारखा पदार्थ मिसळण्याचा विचार करू शकतात.
३. प्रक्रिया: सीमेन्स पद्धत मुख्य प्रवाहात आहे, आणि ऊर्जेचा वापर हा तांत्रिक बदलाची गुरुकिल्ली ठरतो.
पॉलीसिलिकॉनची उत्पादन प्रक्रिया साधारणपणे दोन टप्प्यांमध्ये विभागली जाते. पहिल्या टप्प्यात, औद्योगिक सिलिकॉन पावडरची निर्जल हायड्रोजन क्लोराईडसोबत अभिक्रिया करून ट्रायक्लोरोसिलेन आणि हायड्रोजन मिळवले जाते. वारंवार ऊर्ध्वपातन आणि शुद्धीकरणानंतर, वायुरूप ट्रायक्लोरोसिलेन, डायक्लोरोडायहायड्रोसिलिकॉन आणि सिलेन मिळतात; दुसरा टप्पा म्हणजे उपरोक्त उच्च-शुद्ध वायूचे स्फटिकमय सिलिकॉनमध्ये क्षपण करणे, आणि ही क्षपणाची पायरी सुधारित सीमेन्स पद्धत आणि सिलेन फ्लुइडाइज्ड बेड पद्धतीमध्ये भिन्न असते. सुधारित सीमेन्स पद्धतीमध्ये परिपक्व उत्पादन तंत्रज्ञान आणि उच्च उत्पादन गुणवत्ता आहे, आणि सध्या हे सर्वात जास्त वापरले जाणारे उत्पादन तंत्रज्ञान आहे. पारंपरिक सीमेन्स उत्पादन पद्धतीमध्ये, क्लोरीन आणि हायड्रोजन वापरून निर्जल हायड्रोजन क्लोराईड, हायड्रोजन क्लोराईड आणि औद्योगिक सिलिकॉन पावडर वापरून एका विशिष्ट तापमानावर ट्रायक्लोरोसिलेनचे संश्लेषण केले जाते, आणि नंतर ट्रायक्लोरोसिलेनला वेगळे करून, शुद्ध करून त्याचे शुद्धीकरण केले जाते. हायड्रोजन क्षपण भट्टीमध्ये सिलिकॉनवर औष्णिक क्षपण अभिक्रिया केली जाते, ज्यामुळे सिलिकॉन कोअरवर जमा झालेले मूल सिलिकॉन मिळते. या आधारावर, सुधारित सीमेन्स प्रक्रियेमध्ये उत्पादन प्रक्रियेत तयार होणाऱ्या हायड्रोजन, हायड्रोजन क्लोराईड आणि सिलिकॉन टेट्राक्लोराईड यांसारख्या मोठ्या प्रमाणात उप-उत्पादनांच्या पुनर्वापरासाठी एक सहाय्यक प्रक्रिया देखील समाविष्ट आहे, ज्यामध्ये प्रामुख्याने रिडक्शन टेल गॅस रिकव्हरी आणि सिलिकॉन टेट्राक्लोराईड पुनर्वापर तंत्रज्ञानाचा समावेश आहे. एक्झॉस्ट गॅसमधील हायड्रोजन, हायड्रोजन क्लोराईड, ट्रायक्लोरोसिलेन आणि सिलिकॉन टेट्राक्लोराईड हे ड्राय रिकव्हरीद्वारे वेगळे केले जातात. हायड्रोजन आणि हायड्रोजन क्लोराईडचा ट्रायक्लोरोसिलेनसोबत संश्लेषण आणि शुद्धीकरणासाठी पुनर्वापर केला जाऊ शकतो, आणि ट्रायक्लोरोसिलेनचा थेट थर्मल रिडक्शनमध्ये पुनर्वापर केला जातो. भट्टीमध्ये शुद्धीकरण केले जाते, आणि सिलिकॉन टेट्राक्लोराईडचे हायड्रोजनीकरण करून ट्रायक्लोरोसिलेन तयार केले जाते, जे शुद्धीकरणासाठी वापरले जाऊ शकते. या टप्प्याला कोल्ड हायड्रोजनेशन ट्रीटमेंट असेही म्हणतात. क्लोज्ड-सर्किट उत्पादन साध्य करून, उद्योग कच्च्या मालाचा आणि विजेचा वापर लक्षणीयरीत्या कमी करू शकतात, ज्यामुळे उत्पादन खर्चात प्रभावीपणे बचत होते.
चीनमध्ये सुधारित सीमेन्स पद्धतीचा वापर करून पॉलिसिलिकॉन उत्पादन करण्याच्या खर्चात कच्चा माल, ऊर्जा वापर, घसारा, प्रक्रिया खर्च इत्यादींचा समावेश होतो. या उद्योगातील तांत्रिक प्रगतीमुळे खर्चात लक्षणीय घट झाली आहे. कच्च्या मालामध्ये प्रामुख्याने औद्योगिक सिलिकॉन आणि ट्रायक्लोरोसिलेन यांचा समावेश होतो, ऊर्जा वापरामध्ये वीज आणि वाफ यांचा समावेश होतो, आणि प्रक्रिया खर्चामध्ये उत्पादन उपकरणांच्या तपासणी आणि दुरुस्तीच्या खर्चाचा समावेश होतो. जून २०२२ च्या सुरुवातीला बायचुआन यिंगफूच्या पॉलिसिलिकॉन उत्पादन खर्चाच्या आकडेवारीनुसार, कच्चा माल हा सर्वाधिक खर्चाचा घटक असून, तो एकूण खर्चाच्या ४१% आहे, ज्यामध्ये औद्योगिक सिलिकॉन हा सिलिकॉनचा मुख्य स्रोत आहे. उद्योगात सामान्यतः वापरला जाणारा सिलिकॉनचा प्रति युनिट वापर म्हणजे उच्च-शुद्धतेच्या सिलिकॉन उत्पादनांच्या प्रति युनिटसाठी वापरल्या जाणाऱ्या सिलिकॉनचे प्रमाण होय. याची गणना करण्याची पद्धत म्हणजे बाहेरून आणलेली औद्योगिक सिलिकॉन पावडर आणि ट्रायक्लोरोसिलेन यांसारख्या सिलिकॉनयुक्त सर्व सामग्रीचे शुद्ध सिलिकॉनमध्ये रूपांतर करणे, आणि नंतर सिलिकॉनच्या प्रमाणाच्या गुणोत्तरानुसार रूपांतरित झालेल्या शुद्ध सिलिकॉनच्या प्रमाणात बाहेरून आणलेले क्लोरोसिलेन वजा करणे. CPIA च्या आकडेवारीनुसार, २०२१ मध्ये सिलिकॉन वापराची पातळी ०.०१ किलो/किलो-Si ने कमी होऊन १.०९ किलो/किलो-Si होईल. कोल्ड हायड्रोजनेशन प्रक्रिया आणि उप-उत्पादनांच्या पुनर्वापरात सुधारणा झाल्यामुळे, २०३० पर्यंत ती १.०७ किलो/किलो-Si पर्यंत कमी होण्याची अपेक्षा आहे. अपूर्ण आकडेवारीनुसार, पॉलिसिलिकॉन उद्योगातील शीर्ष पाच चीनी कंपन्यांचा सिलिकॉन वापर उद्योग सरासरीपेक्षा कमी आहे. असे समजते की त्यापैकी दोन कंपन्या २०२१ मध्ये अनुक्रमे १.०८ किलो/किलो-Si आणि १.०५ किलो/किलो-Si वापरतील. दुसऱ्या क्रमांकावर सर्वाधिक प्रमाण ऊर्जेच्या वापराचे आहे, जे एकूण खर्चाच्या ३२% आहे, त्यापैकी विजेचा वाटा एकूण खर्चाच्या ३०% आहे, जे दर्शवते की पॉलिसिलिकॉन उत्पादनासाठी विजेची किंमत आणि कार्यक्षमता हे अजूनही महत्त्वाचे घटक आहेत. वीज कार्यक्षमता मोजण्याचे दोन प्रमुख निर्देशक म्हणजे सर्वसमावेशक वीज वापर आणि घट वीज वापर. घट वीज वापर म्हणजे ट्रायक्लोरोसिलिन आणि हायड्रोजनचे क्षपण करून उच्च-शुद्धतेचे सिलिकॉन साहित्य तयार करण्याची प्रक्रिया. वीज वापरामध्ये सिलिकॉन कोअर प्रीहीटिंग आणि डिपॉझिशन, उष्णता संरक्षण, अंतिम व्हेंटिलेशन आणि इतर प्रक्रिया वीज वापराचा समावेश आहे. २०२१ मध्ये, तांत्रिक प्रगती आणि ऊर्जेच्या व्यापक वापरामुळे, पॉलिसिलिकॉन उत्पादनाचा सरासरी व्यापक वीज वापर वार्षिक ५.३% ने कमी होऊन ६३kWh/kg-Si होईल, आणि सरासरी रिडक्शन वीज वापर वार्षिक ६.१% ने कमी होऊन ४६kWh/kg-Si होईल, जो भविष्यात आणखी कमी होण्याची अपेक्षा आहे. याव्यतिरिक्त, घसारा हा देखील खर्चाचा एक महत्त्वाचा घटक आहे, जो एकूण खर्चाच्या १७% आहे. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की, बायचुआन यिंगफूच्या आकडेवारीनुसार, जून २०२२ च्या सुरुवातीला पॉलिसिलिकॉनचा एकूण उत्पादन खर्च सुमारे ५५,८१६ युआन/टन होता, बाजारात पॉलिसिलिकॉनची सरासरी किंमत सुमारे २६०,००० युआन/टन होती आणि एकूण नफ्याचे प्रमाण ७०% किंवा त्याहून अधिक होते, त्यामुळे मोठ्या संख्येने उद्योग पॉलिसिलिकॉन उत्पादन क्षमता उभारण्यासाठी गुंतवणूक करण्यास आकर्षित झाले.
पॉलीसिलिकॉन उत्पादकांसाठी खर्च कमी करण्याचे दोन मार्ग आहेत, एक म्हणजे कच्च्या मालाचा खर्च कमी करणे आणि दुसरा म्हणजे विजेचा वापर कमी करणे. कच्च्या मालाच्या बाबतीत, उत्पादक औद्योगिक सिलिकॉन उत्पादकांशी दीर्घकालीन सहकार्य करार करून किंवा एकात्मिक अपस्ट्रीम आणि डाउनस्ट्रीम उत्पादन क्षमता उभारून कच्च्या मालाचा खर्च कमी करू शकतात. उदाहरणार्थ, पॉलीसिलिकॉन उत्पादन प्रकल्प मूलतः त्यांच्या स्वतःच्या औद्योगिक सिलिकॉन पुरवठ्यावर अवलंबून असतात. विजेच्या वापराच्या बाबतीत, उत्पादक कमी वीज दर आणि एकूण ऊर्जा वापरामध्ये सुधारणा करून विजेचा खर्च कमी करू शकतात. एकूण वीज वापरापैकी सुमारे ७०% वीज वापर कमी करणे हा आहे, आणि ही कपात उच्च-शुद्ध क्रिस्टलाइन सिलिकॉनच्या उत्पादनातील एक महत्त्वाचा दुवा आहे. त्यामुळे, चीनमधील बहुतेक पॉलीसिलिकॉन उत्पादन क्षमता शिनजियांग, इनर मंगोलिया, सिचुआन आणि युनान यांसारख्या कमी वीज दर असलेल्या प्रदेशांमध्ये केंद्रित आहे. तथापि, द्वि-कार्बन धोरणाच्या प्रगतीमुळे, मोठ्या प्रमाणात कमी किमतीचे ऊर्जा स्रोत मिळवणे कठीण झाले आहे. त्यामुळे, खर्च कमी करण्यासाठी वीज वापर कमी करणे हा आज अधिक व्यवहार्य मार्ग आहे. सध्या, रिडक्शन प्रक्रियेतील विजेचा वापर कमी करण्याचा प्रभावी मार्ग म्हणजे रिडक्शन फर्नेसमध्ये सिलिकॉन कोअरची संख्या वाढवणे, ज्यामुळे एका युनिटचे उत्पादन वाढते. सध्या, चीनमधील मुख्य रिडक्शन फर्नेसचे प्रकार ३६ जोड्या, ४० जोड्या आणि ४८ जोड्या आहेत. फर्नेसचा प्रकार ६० जोड्या आणि ७२ जोड्यांपर्यंत श्रेणीसुधारित केला जात आहे, परंतु त्याच वेळी, यामुळे उद्योगांच्या उत्पादन तंत्रज्ञान पातळीवर उच्च आवश्यकता निर्माण होतात.
सुधारित सीमेन्स पद्धतीच्या तुलनेत, सिलेन फ्लुइडाइज्ड बेड पद्धतीचे तीन फायदे आहेत: एक म्हणजे कमी वीज वापर, दुसरा म्हणजे उच्च क्रिस्टल पुलिंग आउटपुट आणि तिसरा म्हणजे अधिक प्रगत CCZ कंटीन्युअस झोक्रालस्की तंत्रज्ञानासोबत जोडण्यासाठी ही पद्धत अधिक अनुकूल आहे. सिलिकॉन इंडस्ट्री ब्रँचच्या आकडेवारीनुसार, सिलेन फ्लुइडाइज्ड बेड पद्धतीचा एकूण वीज वापर सुधारित सीमेन्स पद्धतीच्या ३३.३३% आहे, आणि वीज वापरातील घट सुधारित सीमेन्स पद्धतीच्या १०% आहे. सिलेन फ्लुइडाइज्ड बेड पद्धतीमध्ये ऊर्जा वापराच्या बाबतीत लक्षणीय फायदे आहेत. क्रिस्टल पुलिंगच्या बाबतीत, दाणेदार सिलिकॉनच्या भौतिक गुणधर्मांमुळे सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन पुलिंग रॉड लिंकमधील क्वार्ट्झ क्रुसिबल पूर्णपणे भरणे सोपे होते. पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन आणि दाणेदार सिलिकॉनमुळे सिंगल फर्नेस क्रुसिबल चार्जिंग क्षमता २९% ने वाढते, तर चार्जिंगचा वेळ ४१% ने कमी होतो, ज्यामुळे सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉनची पुलिंग कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या सुधारते. याव्यतिरिक्त, दाणेदार सिलिकॉनचा व्यास लहान असतो आणि त्यात चांगली तरलता असते, जे CCZ कंटीन्युअस झोक्रालस्की पद्धतीसाठी अधिक योग्य आहे. सध्या, मध्यम आणि खालच्या स्तरावर एकल क्रिस्टल खेचण्याचे मुख्य तंत्रज्ञान म्हणजे RCZ एकल क्रिस्टल पुनर्-ओतण्याची पद्धत आहे, ज्यामध्ये एकल क्रिस्टल सिलिकॉन रॉड खेचल्यानंतर क्रिस्टल पुन्हा फीड करून खेचले जाते. खेचण्याची प्रक्रिया एकाच वेळी केली जाते, ज्यामुळे एकल क्रिस्टल सिलिकॉन रॉडचा थंड होण्याचा वेळ वाचतो आणि त्यामुळे उत्पादन कार्यक्षमता जास्त असते. CCZ सतत झोक्रालस्की पद्धतीच्या जलद विकासामुळे दाणेदार सिलिकॉनची मागणी देखील वाढेल. जरी दाणेदार सिलिकॉनचे काही तोटे असले, जसे की घर्षणामुळे जास्त सिलिकॉन पावडर तयार होणे, मोठे पृष्ठभाग क्षेत्र आणि प्रदूषकांचे सहज शोषण, आणि वितळताना हायड्रोजनचे हायड्रोजनमध्ये रूपांतर होणे, ज्यामुळे सहजपणे स्किपिंग होऊ शकते, तरीही संबंधित दाणेदार सिलिकॉन कंपन्यांच्या नवीनतम घोषणांनुसार, या समस्यांमध्ये सुधारणा केली जात आहे आणि काही प्रगती झाली आहे.
सिलेन फ्लुइडाइज्ड बेड प्रक्रिया युरोप आणि अमेरिकेत परिपक्व झाली आहे, परंतु चिनी कंपन्यांनी ती सुरू केल्यानंतर ती बाल्यावस्थेत आहे. १९८० च्या दशकाच्या सुरुवातीलाच, आरईसी (REC) आणि एमईएमसी (MEMC) सारख्या परदेशी कंपन्यांनी दाणेदार सिलिकॉनच्या उत्पादनाचा शोध घेण्यास सुरुवात केली आणि मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन साध्य केले. त्यापैकी, २०१० मध्ये आरईसीची दाणेदार सिलिकॉनची एकूण उत्पादन क्षमता १०,५०० टन/वर्ष इतकी पोहोचली होती आणि त्याच कालावधीतील सीमेन्सच्या प्रतिस्पर्धकांच्या तुलनेत, कंपनीला किमान २-३ अमेरिकी डॉलर/किलोचा खर्चाचा फायदा होता. सिंगल क्रिस्टल पुलिंगच्या गरजेमुळे, कंपनीचे दाणेदार सिलिकॉन उत्पादन थांबले आणि अखेरीस उत्पादन बंद झाले. त्यानंतर कंपनीने चीनसोबत संयुक्त उपक्रम करून दाणेदार सिलिकॉनच्या उत्पादनात गुंतण्यासाठी एक उत्पादन उद्योग स्थापन केला.
४. कच्चा माल: औद्योगिक सिलिकॉन हा मुख्य कच्चा माल आहे आणि त्याचा पुरवठा पॉलिसिलिकॉन विस्ताराच्या गरजा पूर्ण करू शकतो.
औद्योगिक सिलिकॉन हे पॉलिसिलिकॉन उत्पादनासाठी मुख्य कच्चा माल आहे. २०२२ ते २०२५ पर्यंत चीनच्या औद्योगिक सिलिकॉन उत्पादनात सातत्याने वाढ होण्याची अपेक्षा आहे. २०१० ते २०२१ पर्यंत, चीनचे औद्योगिक सिलिकॉन उत्पादन विस्तार टप्प्यात असून, उत्पादन क्षमता आणि उत्पादनाचा सरासरी वार्षिक वाढीचा दर अनुक्रमे ७.४% आणि ८.६% पर्यंत पोहोचला आहे. एसएमएमच्या आकडेवारीनुसार, नव्याने वाढलेलीऔद्योगिक सिलिकॉन उत्पादन क्षमताचीनमधील उत्पादन २०२२ आणि २०२३ मध्ये अनुक्रमे ८९०,००० टन आणि १.०६५ दशलक्ष टन असेल. औद्योगिक सिलिकॉन कंपन्या भविष्यातही सुमारे ६०% क्षमता वापर दर आणि कार्यचालन दर कायम ठेवतील असे गृहीत धरल्यास, चीनमधील नव्याने वाढलेलीजीएफसीआरच्या अंदाजानुसार, २०२२ आणि २०२३ मध्ये उत्पादन क्षमतेत अनुक्रमे ३२०,००० टन आणि ३८३,००० टनांची वाढ होईल.चीनची २२/२३/२४/२५ मधील औद्योगिक सिलिकॉन उत्पादन क्षमता अनुक्रमे सुमारे ५.९०/६९७/६.७१/६.५ दशलक्ष टन असून, ती ३.५५/३९१/४.१८/४.३८ दशलक्ष टन आहे.
औद्योगिक सिलिकॉनच्या उर्वरित दोन उप-उत्पादन क्षेत्रांचा वाढीचा दर तुलनेने मंद आहे आणि चीनचे औद्योगिक सिलिकॉन उत्पादन मूलतः पॉलिसिलिकॉनच्या उत्पादनाची गरज भागवू शकते. २०२१ मध्ये, चीनची औद्योगिक सिलिकॉन उत्पादन क्षमता ५.३८५ दशलक्ष टन असेल, जे ३.२१३ दशलक्ष टन उत्पादनाशी संबंधित आहे, ज्यापैकी पॉलिसिलिकॉन, ऑरगॅनिक सिलिकॉन आणि ॲल्युमिनियम मिश्रधातूंचा वापर अनुक्रमे ६२३,००० टन, ८९८,००० टन आणि ६४९,००० टन होईल. याव्यतिरिक्त, उत्पादनापैकी जवळपास ७८०,००० टन निर्यातीसाठी वापरले जाते. २०२१ मध्ये, औद्योगिक सिलिकॉनच्या वापरामध्ये पॉलिसिलिकॉन, ऑरगॅनिक सिलिकॉन आणि ॲल्युमिनियम मिश्रधातूंचा वाटा अनुक्रमे १९%, २८% आणि २०% असेल. २०२२ ते २०२५ पर्यंत, ऑरगॅनिक सिलिकॉन उत्पादनाचा वाढीचा दर सुमारे १०% राहण्याची अपेक्षा आहे आणि ॲल्युमिनियम मिश्रधातू उत्पादनाचा वाढीचा दर ५% पेक्षा कमी आहे. त्यामुळे, आमचा विश्वास आहे की २०२२-२०२५ मध्ये पॉलिसिलिकॉनसाठी वापरता येणाऱ्या औद्योगिक सिलिकॉनचे प्रमाण तुलनेने पुरेसे आहे, जे पॉलिसिलिकॉन उत्पादनाच्या गरजा पूर्णपणे भागवू शकते.
५. पॉलिसिलिकॉन पुरवठा:चीनप्रमुख स्थान व्यापते, आणि उत्पादन हळूहळू प्रमुख उद्योगांमध्ये केंद्रित होते.
अलिकडच्या वर्षांत, जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादनात वर्षानुवर्षे वाढ झाली आहे आणि ते हळूहळू चीनमध्ये केंद्रित झाले आहे. २०१७ ते २०२१ पर्यंत, जागतिक वार्षिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन ४३२,००० टनांवरून ६३१,००० टनांपर्यंत वाढले आहे, २०२१ मध्ये २१.११% च्या वाढीच्या दरासह सर्वात जलद वाढ झाली आहे. या काळात, जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन हळूहळू चीनमध्ये केंद्रित झाले आणि चीनच्या पॉलिसिलिकॉन उत्पादनाचा वाटा २०१७ मधील ५६.०२% वरून २०२१ मध्ये ८०.०३% पर्यंत वाढला. २०१० आणि २०२१ मधील जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन क्षमतेमधील शीर्ष दहा कंपन्यांची तुलना केल्यास असे दिसून येते की, चिनी कंपन्यांची संख्या ४ वरून ८ पर्यंत वाढली आहे आणि काही अमेरिकन व कोरियन कंपन्यांच्या उत्पादन क्षमतेचा वाटा लक्षणीयरीत्या कमी झाला आहे, ज्यामुळे त्या शीर्ष दहा संघांमधून बाहेर पडल्या आहेत, जसे की HEMOLOCK, OCI, REC आणि MEMC; उद्योग क्षेत्रातील केंद्रीकरण लक्षणीयरीत्या वाढले आहे, आणि या उद्योगातील पहिल्या दहा कंपन्यांची एकूण उत्पादन क्षमता ५७.७% वरून ९०.३% पर्यंत वाढली आहे. २०२१ मध्ये, पाच चिनी कंपन्यांचा उत्पादन क्षमतेत १०% पेक्षा जास्त वाटा आहे, जो एकूण ६५.७% आहे. पॉलिसिलिकॉन उद्योगाचे चीनमध्ये हळूहळू हस्तांतरण होण्याची तीन मुख्य कारणे आहेत. पहिले, चिनी पॉलिसिलिकॉन उत्पादकांना कच्चा माल, वीज आणि मजुरीच्या खर्चाच्या बाबतीत मोठे फायदे आहेत. कामगारांचे वेतन परदेशांपेक्षा कमी आहे, त्यामुळे चीनमधील एकूण उत्पादन खर्च परदेशांपेक्षा खूपच कमी आहे आणि तांत्रिक प्रगतीमुळे तो आणखी कमी होत राहील; दुसरे, चिनी पॉलिसिलिकॉन उत्पादनांची गुणवत्ता सातत्याने सुधारत आहे, त्यापैकी बहुतेक उत्पादने सौर-दर्जाच्या प्रथम श्रेणीची आहेत आणि काही प्रगत कंपन्या शुद्धतेच्या आवश्यकता पूर्ण करतात. उच्च इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनच्या उत्पादन तंत्रज्ञानात महत्त्वपूर्ण प्रगती झाली आहे, ज्यामुळे आयातीच्या जागी देशांतर्गत इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनचा वापर हळूहळू सुरू होत आहे आणि चीनमधील आघाडीचे उद्योग इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉन प्रकल्पांच्या उभारणीला सक्रियपणे प्रोत्साहन देत आहेत. चीनमधील सिलिकॉन वेफर्सचे उत्पादन एकूण जागतिक उत्पादनाच्या ९५% पेक्षा जास्त आहे, ज्यामुळे चीनची पॉलिसिलिकॉनमधील आत्मनिर्भरता हळूहळू वाढली आहे आणि यामुळे परदेशी पॉलिसिलिकॉन उद्योगांच्या बाजारपेठेवर काही प्रमाणात दबाव आला आहे.
२०१७ ते २०२१ पर्यंत, चीनमधील पॉलिसिलिकॉनचे वार्षिक उत्पादन, प्रामुख्याने शिनजियांग, इनर मंगोलिया आणि सिचुआन यांसारख्या वीज संसाधनांनी समृद्ध असलेल्या प्रदेशांमध्ये, सातत्याने वाढेल. २०२१ मध्ये, चीनचे पॉलिसिलिकॉन उत्पादन ३९२,००० टनांवरून ५०५,००० टनांपर्यंत वाढेल, म्हणजेच २८.८३% वाढ होईल. उत्पादन क्षमतेच्या बाबतीत, चीनची पॉलिसिलिकॉन उत्पादन क्षमता सर्वसाधारणपणे वाढत्या ट्रेंडवर राहिली आहे, परंतु काही उत्पादक बंद पडल्यामुळे २०२० मध्ये त्यात घट झाली. याव्यतिरिक्त, २०१८ पासून चिनी पॉलिसिलिकॉन उद्योगांचा क्षमता वापर दर सातत्याने वाढत आहे आणि २०२१ मध्ये हा क्षमता वापर दर ९७.१२% पर्यंत पोहोचेल. प्रांतांच्या बाबतीत, २०२१ मधील चीनचे पॉलिसिलिकॉन उत्पादन प्रामुख्याने शिनजियांग, इनर मंगोलिया आणि सिचुआन यांसारख्या कमी वीज दर असलेल्या प्रदेशांमध्ये केंद्रित आहे. शिंजियांगचे उत्पादन २७०,४०० टन असून ते चीनच्या एकूण उत्पादनाच्या निम्म्याहून अधिक आहे.
चीनच्या पॉलिसिलिकॉन उद्योगाचे वैशिष्ट्य म्हणजे त्यात उच्च प्रमाणात केंद्रीकरण आहे, ज्याचे CR6 मूल्य ७७% आहे, आणि भविष्यात त्यात आणखी वाढ होण्याची शक्यता आहे. पॉलिसिलिकॉन उत्पादन हा एक असा उद्योग आहे ज्यात उच्च भांडवल आणि उच्च तांत्रिक अडथळे आहेत. प्रकल्पाचे बांधकाम आणि उत्पादन चक्र साधारणपणे दोन वर्षे किंवा त्याहून अधिक असते. नवीन उत्पादकांना या उद्योगात प्रवेश करणे कठीण आहे. पुढील तीन वर्षांतील ज्ञात नियोजित विस्तार आणि नवीन प्रकल्पांवरून असे दिसते की, या उद्योगातील अल्पाधिकार असलेले उत्पादक त्यांच्या स्वतःच्या तंत्रज्ञान आणि मोठ्या प्रमाणावरील फायद्यांच्या जोरावर आपली उत्पादन क्षमता वाढवत राहतील आणि त्यांची मक्तेदारीची स्थिती सतत मजबूत होत जाईल.
असा अंदाज आहे की २०२२ ते २०२५ या काळात चीनच्या पॉलिसिलिकॉन पुरवठ्यात मोठ्या प्रमाणात वाढ होईल आणि २०२५ मध्ये पॉलिसिलिकॉन उत्पादन १.१९४ दशलक्ष टनांपर्यंत पोहोचेल, ज्यामुळे जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन प्रमाणाच्या विस्ताराला चालना मिळेल. २०२१ मध्ये, चीनमध्ये पॉलिसिलिकॉनच्या किमतीत झालेल्या तीव्र वाढीमुळे, प्रमुख उत्पादकांनी नवीन उत्पादन लाइनच्या उभारणीत गुंतवणूक केली आहे आणि त्याच वेळी नवीन उत्पादकांना या उद्योगात सामील होण्यासाठी आकर्षित केले आहे. पॉलिसिलिकॉन प्रकल्पांना उभारणीपासून उत्पादनापर्यंत किमान दीड ते दोन वर्षे लागत असल्याने, २०२१ मधील नवीन बांधकाम पूर्ण होईल. उत्पादन क्षमता साधारणपणे २०२२ आणि २०२३ च्या उत्तरार्धात कार्यान्वित केली जाईल. हे सध्या प्रमुख उत्पादकांनी जाहीर केलेल्या नवीन प्रकल्प योजनांशी अगदी सुसंगत आहे. २०२२-२०२५ मधील नवीन उत्पादन क्षमता प्रामुख्याने २०२२ आणि २०२३ मध्ये केंद्रित आहे. त्यानंतर, पॉलिसिलिकॉनचा पुरवठा आणि मागणी तसेच किंमत हळूहळू स्थिर झाल्यावर, उद्योगातील एकूण उत्पादन क्षमता हळूहळू स्थिर होईल. खाली, म्हणजेच, उत्पादन क्षमतेचा वाढीचा दर हळूहळू कमी होतो. याव्यतिरिक्त, गेल्या दोन वर्षांपासून पॉलिसिलिकॉन उद्योगांचा क्षमता वापर दर उच्च पातळीवर राहिला आहे, परंतु नवीन प्रकल्पांची उत्पादन क्षमता वाढायला वेळ लागेल आणि नवीन कंपन्यांना संबंधित पूर्वतयारी तंत्रज्ञानावर प्रभुत्व मिळवण्यासाठी एक प्रक्रिया लागेल. त्यामुळे, पुढील काही वर्षांत नवीन पॉलिसिलिकॉन प्रकल्पांचा क्षमता वापर दर कमी असेल. यावरून, २०२२-२०२५ मधील पॉलिसिलिकॉन उत्पादनाचा अंदाज वर्तवता येतो आणि २०२५ मध्ये पॉलिसिलिकॉन उत्पादन सुमारे १.१९४ दशलक्ष टन असण्याची अपेक्षा आहे.
परदेशी उत्पादन क्षमतेचे केंद्रीकरण तुलनेने जास्त आहे, आणि पुढील तीन वर्षांतील उत्पादन वाढीचा दर आणि वेग चीनइतका जास्त नसेल. परदेशी पॉलिसिलिकॉन उत्पादन क्षमता प्रामुख्याने चार प्रमुख कंपन्यांमध्ये केंद्रित आहे, आणि उर्वरित कंपन्यांची उत्पादन क्षमता कमी आहे. उत्पादन क्षमतेच्या बाबतीत, परदेशी पॉलिसिलिकॉन उत्पादन क्षमतेपैकी निम्मा वाटा वॅकर केमचा आहे. जर्मनी आणि अमेरिकेतील त्यांच्या कारखान्यांची उत्पादन क्षमता अनुक्रमे ६०,००० टन आणि २०,००० टन आहे. २०२२ आणि त्यानंतर जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन क्षमतेत होणाऱ्या तीव्र विस्तारामुळे अतिरिक्त पुरवठ्याची चिंता निर्माण होऊ शकते, त्यामुळे कंपनी अजूनही 'प्रतीक्षा करा आणि पहा' या भूमिकेत आहे आणि नवीन उत्पादन क्षमता वाढवण्याची कोणतीही योजना आखलेली नाही. दक्षिण कोरियाची पॉलिसिलिकॉन क्षेत्रातील मोठी कंपनी ओसीआय (OCI) आपली सोलर-ग्रेड पॉलिसिलिकॉन उत्पादन लाइन हळूहळू मलेशियामध्ये स्थलांतरित करत आहे, तर चीनमधील मूळ इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉन उत्पादन लाइन कायम ठेवत आहे, जिचे उत्पादन २०२२ पर्यंत ५,००० टनांपर्यंत पोहोचण्याचे नियोजन आहे. मलेशियामधील ओसीआयची उत्पादन क्षमता २०२० आणि २०२१ मध्ये अनुक्रमे २७,००० टन आणि ३०,००० टनांपर्यंत पोहोचेल, ज्यामुळे ऊर्जेच्या वापराचा खर्च कमी होईल आणि अमेरिका व दक्षिण कोरियामध्ये चीनने पॉलिसिलिकॉनवर लावलेल्या उच्च शुल्कापासून बचाव करता येईल. कंपनीची ९५,००० टन उत्पादन करण्याची योजना आहे, परंतु सुरुवातीची तारीख अस्पष्ट आहे. पुढील चार वर्षांत हे उत्पादन दरवर्षी ५,००० टनांच्या पातळीवर वाढण्याची अपेक्षा आहे. नॉर्वेजियन कंपनी आरईसी (REC) चे वॉशिंग्टन राज्य आणि अमेरिकेतील मोंटाना येथे दोन उत्पादन तळ आहेत, ज्यांची वार्षिक उत्पादन क्षमता १८,००० टन सोलर-ग्रेड पॉलिसिलिकॉन आणि २,००० टन इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉन आहे. तीव्र आर्थिक संकटात असलेल्या REC ने उत्पादन थांबवण्याचा निर्णय घेतला, आणि त्यानंतर २०२१ मध्ये पॉलिसिलिकॉनच्या किमतींमध्ये झालेल्या वाढीमुळे प्रेरित होऊन, कंपनीने २०२३ च्या अखेरीस वॉशिंग्टन राज्यात १८,००० टन आणि मोंटानामध्ये २,००० टन प्रकल्पांचे उत्पादन पुन्हा सुरू करण्याचा निर्णय घेतला, आणि २०२४ मध्ये उत्पादन क्षमतेत वाढ पूर्ण करू शकते. हेमलॉक ही अमेरिकेतील सर्वात मोठी पॉलिसिलिकॉन उत्पादक कंपनी असून, ती उच्च-शुद्धतेच्या इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनमध्ये विशेषज्ञ आहे. उत्पादनातील उच्च-तंत्रज्ञानाच्या अडथळ्यांमुळे कंपनीच्या उत्पादनांना बाजारात पर्याय मिळवणे कठीण होते. कंपनी पुढील काही वर्षांत नवीन प्रकल्प उभारण्याची योजना आखत नसल्याच्या वस्तुस्थितीमुळे, २०२२-२०२५ या काळात कंपनीची वार्षिक उत्पादन क्षमता १८,००० टन राहील अशी अपेक्षा आहे. याव्यतिरिक्त, २०२१ मध्ये, वरील चार कंपन्यांव्यतिरिक्त इतर कंपन्यांची नवीन उत्पादन क्षमता ५,००० टन असेल. सर्व कंपन्यांच्या उत्पादन योजनांची पुरेशी माहिती नसल्यामुळे, येथे असे गृहीत धरले आहे की २०२२ ते २०२५ पर्यंत नवीन उत्पादन क्षमता दरवर्षी ५,००० टन असेल.
परदेशी उत्पादन क्षमतेनुसार, असा अंदाज आहे की २०२५ मध्ये परदेशी पॉलिसिलिकॉन उत्पादन सुमारे १७६,००० टन असेल, जर परदेशी पॉलिसिलिकॉन उत्पादन क्षमतेचा वापर दर अपरिवर्तित राहिला तर. २०२१ मध्ये पॉलिसिलिकॉनच्या किमतीत मोठी वाढ झाल्यानंतर, चिनी कंपन्यांनी उत्पादन वाढवले आणि त्याचा विस्तार केला आहे. याउलट, परदेशी कंपन्या त्यांच्या नवीन प्रकल्पांच्या योजनांबाबत अधिक सावध आहेत. याचे कारण असे की पॉलिसिलिकॉन उद्योगावरील वर्चस्व आधीच चीनच्या नियंत्रणात आहे आणि अंधपणे उत्पादन वाढवल्यास तोटा होऊ शकतो. खर्चाच्या बाजूने पाहिल्यास, ऊर्जा वापर हा पॉलिसिलिकॉनच्या खर्चाचा सर्वात मोठा घटक आहे, त्यामुळे विजेची किंमत खूप महत्त्वाची आहे आणि शिनजियांग, इनर मंगोलिया, सिचुआन आणि इतर प्रदेशांना यात स्पष्ट फायदा आहे. मागणीच्या बाजूने पाहिल्यास, पॉलिसिलिकॉनचा थेट डाउनस्ट्रीम म्हणून, चीनचे सिलिकॉन वेफर उत्पादन जगाच्या एकूण उत्पादनाच्या ९९% पेक्षा जास्त आहे. पॉलिसिलिकॉनचा डाउनस्ट्रीम उद्योग प्रामुख्याने चीनमध्ये केंद्रित आहे. उत्पादित पॉलिसिलिकॉनची किंमत कमी आहे, वाहतूक खर्च कमी आहे आणि मागणी पूर्णपणे निश्चित आहे. दुसरे म्हणजे, चीनने अमेरिका आणि दक्षिण कोरियाकडून येणाऱ्या सोलर-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनच्या आयातीवर तुलनेने जास्त अँटी-डंपिंग शुल्क लादले आहे, ज्यामुळे अमेरिका आणि दक्षिण कोरियाकडून होणाऱ्या पॉलिसिलिकॉनच्या वापराला मोठ्या प्रमाणात खीळ बसली आहे. नवीन प्रकल्प उभारताना सावधगिरी बाळगावी लागत आहे; याव्यतिरिक्त, अलिकडच्या वर्षांत, शुल्काच्या प्रभावामुळे चिनी परदेशी पॉलिसिलिकॉन उद्योगांचा विकास मंदावला आहे, आणि काही उत्पादन लाईन्स कमी केल्या गेल्या आहेत किंवा पूर्णपणे बंद झाल्या आहेत, आणि जागतिक उत्पादनातील त्यांचे प्रमाण वर्षानुवर्षे कमी होत आहे, त्यामुळे २०२१ मधील पॉलिसिलिकॉनच्या किमतीतील वाढीशी त्यांची तुलना होऊ शकणार नाही, कारण चिनी कंपन्यांचा नफा जास्त असला तरी, त्यांच्या उत्पादन क्षमतेच्या जलद आणि मोठ्या विस्ताराला पाठिंबा देण्यासाठी आर्थिक परिस्थिती पुरेशी नाही.
२०२२ ते २०२५ या कालावधीतील चीन आणि परदेशातील पॉलिसिलिकॉन उत्पादनाच्या संबंधित अंदाजांच्या आधारे, जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादनाचे अंदाजित मूल्य काढता येते. असा अंदाज आहे की २०२५ मध्ये जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन १.३७१ दशलक्ष टन होईल. पॉलिसिलिकॉन उत्पादनाच्या अंदाजित मूल्यानुसार, जागतिक प्रमाणातील चीनचा वाटा अंदाजे काढता येतो. अशी अपेक्षा आहे की २०२२ ते २०२५ पर्यंत चीनचा वाटा हळूहळू वाढेल आणि २०२५ मध्ये तो ८७% पेक्षा जास्त होईल.
६, सारांश आणि दृष्टिकोन
पॉलीसिलिकॉन हे औद्योगिक सिलिकॉनच्या नंतर आणि संपूर्ण फोटोव्होल्टेइक व सेमीकंडक्टर उद्योग साखळीच्या सुरुवातीला येते, आणि त्याचे स्थान खूप महत्त्वाचे आहे. फोटोव्होल्टेइक उद्योग साखळी साधारणपणे पॉलीसिलिकॉन-सिलिकॉन वेफर-सेल-मॉड्यूल-फोटोव्होल्टेइक स्थापित क्षमता अशी असते, आणि सेमीकंडक्टर उद्योग साखळी साधारणपणे पॉलीसिलिकॉन-मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर-सिलिकॉन वेफर-चिप अशी असते. वेगवेगळ्या उपयोगांसाठी पॉलीसिलिकॉनच्या शुद्धतेवर वेगवेगळ्या आवश्यकता असतात. फोटोव्होल्टेइक उद्योग प्रामुख्याने सोलर-ग्रेड पॉलीसिलिकॉन वापरतो, आणि सेमीकंडक्टर उद्योग इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलीसिलिकॉन वापरतो. पहिल्या प्रकारच्या पॉलीसिलिकॉनची शुद्धता 6N-8N च्या दरम्यान असते, तर दुसऱ्या प्रकारच्या पॉलीसिलिकॉनसाठी 9N किंवा त्याहून अधिक शुद्धतेची आवश्यकता असते.
वर्षानुवर्षे, जगभरात पॉलिसिलिकॉनची मुख्य उत्पादन प्रक्रिया ही सुधारित सीमेन्स पद्धत राहिली आहे. अलिकडच्या वर्षांत, काही कंपन्यांनी कमी खर्चाच्या सिलेन फ्लुइडाइज्ड बेड पद्धतीचा सक्रियपणे शोध घेतला आहे, ज्यामुळे उत्पादन पद्धतीवर परिणाम होऊ शकतो. सुधारित सीमेन्स पद्धतीद्वारे उत्पादित केलेल्या दांडा-आकाराच्या पॉलिसिलिकॉनमध्ये उच्च ऊर्जा वापर, उच्च खर्च आणि उच्च शुद्धता ही वैशिष्ट्ये आहेत, तर सिलेन फ्लुइडाइज्ड बेड पद्धतीद्वारे उत्पादित केलेल्या दाणेदार सिलिकॉनमध्ये कमी ऊर्जा वापर, कमी खर्च आणि तुलनेने कमी शुद्धता ही वैशिष्ट्ये आहेत. काही चिनी कंपन्यांनी दाणेदार सिलिकॉनचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन आणि पॉलिसिलिकॉन खेचण्यासाठी दाणेदार सिलिकॉन वापरण्याचे तंत्रज्ञान साकारले आहे, परंतु त्याचा व्यापक प्रसार झालेला नाही. भविष्यात दाणेदार सिलिकॉन पूर्वीच्या पद्धतीची जागा घेऊ शकेल की नाही, हे खर्चाचा फायदा गुणवत्तेच्या तोट्याला भरून काढू शकतो की नाही, पुढील उपयोगांचा परिणाम आणि सिलेनच्या सुरक्षिततेतील सुधारणा यावर अवलंबून आहे. अलिकडच्या वर्षांत, जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन दरवर्षी वाढत आहे आणि हळूहळू चीनमध्ये केंद्रित होत आहे. २०१७ ते २०२१ पर्यंत, जागतिक वार्षिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन ४,३२,००० टनांवरून ६,३१,००० टनांपर्यंत वाढेल, ज्यात २०२१ मध्ये सर्वात जलद वाढ होईल. या काळात, जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन हळूहळू चीनमध्ये अधिकाधिक केंद्रित झाले आणि पॉलिसिलिकॉन उत्पादनातील चीनचा वाटा २०१७ मधील ५६.०२% वरून २०२१ मध्ये ८०.०३% पर्यंत वाढला. २०२२ ते २०२५ पर्यंत, पॉलिसिलिकॉनच्या पुरवठ्यात मोठ्या प्रमाणात वाढ होईल. असा अंदाज आहे की २०२५ मध्ये चीनमधील पॉलिसिलिकॉन उत्पादन १.१९४ दशलक्ष टन असेल आणि परदेशातील उत्पादन १,७६,००० टनांपर्यंत पोहोचेल. त्यामुळे, २०२५ मध्ये जागतिक पॉलिसिलिकॉन उत्पादन सुमारे १.३७ दशलक्ष टन असेल.
(हा लेख केवळ अर्बनमाइन्सच्या ग्राहकांच्या संदर्भासाठी आहे आणि यात कोणताही गुंतवणुकीचा सल्ला नाही)