1, Demanda final fotovoltaica: A demanda por capacidade instalada fotovoltaica é forte, e a demanda por polissilício é revertida com base na previsão de capacidade instalada
1.1.Consumo de polissilício: o mundoo volume de consumo está aumentando constantemente, principalmente para geração de energia fotovoltaica
Nos últimos dez anos, o mundopolissilícioo consumo continuou a aumentar e a proporção da China continuou a se expandir, liderada pela indústria fotovoltaica.De 2012 a 2021, o consumo global de polissilício apresentou geralmente uma tendência ascendente, passando de 237.000 toneladas para cerca de 653.000 toneladas.Em 2018, foi introduzida a nova política fotovoltaica 531 da China, que reduziu claramente a taxa de subsídio para a geração de energia fotovoltaica.A capacidade fotovoltaica recém-instalada caiu 18% em relação ao ano anterior e a demanda por polissilício foi afetada.Desde 2019, o estado introduziu uma série de políticas para promover a paridade de rede da energia fotovoltaica.Com o rápido desenvolvimento da indústria fotovoltaica, a procura de polissilício também entrou num período de rápido crescimento.Durante este período, a proporção do consumo de polissilício da China no consumo global total continuou a aumentar, de 61,5% em 2012 para 93,9% em 2021, principalmente devido ao rápido desenvolvimento da indústria fotovoltaica da China.Do ponto de vista do padrão de consumo global de diferentes tipos de polissilício em 2021, os materiais de silício utilizados para células fotovoltaicas representarão pelo menos 94%, dos quais o polissilício de qualidade solar e o silício granular representam 91% e 3%, respectivamente, enquanto O polissilício de grau eletrônico que pode ser usado em chips representa 94%.A proporção é de 6%, o que mostra que a demanda atual por polissilício é dominada pela energia fotovoltaica.Espera-se que, com o aquecimento da política de duplo carbono, a procura por capacidade instalada fotovoltaica se torne mais forte e o consumo e a proporção de polissilício de qualidade solar continuem a aumentar.
1.2.Wafer de silício: o wafer de silício monocristalino ocupa o mainstream e a tecnologia Czochralski contínua se desenvolve rapidamente
O elo direto a jusante do polissilício são os wafers de silício, e a China atualmente domina o mercado global de wafers de silício.De 2012 a 2021, a capacidade e a produção global e chinesa de wafers de silício continuaram a aumentar, e a indústria fotovoltaica continuou a crescer.Os wafers de silício servem como uma ponte que conecta materiais de silício e baterias, e não há carga sobre a capacidade de produção, por isso continua atraindo um grande número de empresas para entrar no setor.Em 2021, os fabricantes chineses de wafers de silício expandiram significativamenteProduçãocapacidade para produção de 213,5 GW, o que levou a produção global de wafer de silício a aumentar para 215,4 GW.De acordo com a capacidade de produção existente e recentemente aumentada na China, espera-se que a taxa de crescimento anual se mantenha entre 15-25% nos próximos anos e que a produção de wafers da China ainda mantenha uma posição dominante absoluta no mundo.
O silício policristalino pode ser transformado em lingotes de silício policristalino ou em hastes de silício monocristalino.O processo de produção de lingotes de silício policristalino inclui principalmente o método de fundição e o método de fusão direta.Atualmente, o segundo tipo é o método principal e a taxa de perda é basicamente mantida em cerca de 5%.O método de fundição consiste principalmente em derreter primeiro o material de silício no cadinho e depois lançá-lo em outro cadinho pré-aquecido para resfriamento.Ao controlar a taxa de resfriamento, o lingote de silício policristalino é fundido pela tecnologia de solidificação direcional.O processo de fusão a quente do método de fusão direta é o mesmo do método de fundição, no qual o polissilício é primeiro derretido diretamente no cadinho, mas a etapa de resfriamento é diferente do método de fundição.Embora os dois métodos sejam de natureza muito semelhante, o método de fusão direta necessita apenas de um cadinho, e o produto de polissilício produzido é de boa qualidade, o que favorece o crescimento de lingotes de silício policristalino com melhor orientação, e o processo de crescimento é fácil de automatizar, o que pode fazer a posição interna da redução de erros do cristal.Atualmente, as empresas líderes na indústria de materiais de energia solar geralmente usam o método de fusão direta para fabricar lingotes de silício policristalino, e os teores de carbono e oxigênio são relativamente baixos, controlados abaixo de 10ppma e 16ppma.No futuro, a produção de lingotes de silício policristalino ainda será dominada pelo método de fusão direta, e a taxa de perda permanecerá em torno de 5% dentro de cinco anos.
A produção de varetas de silício monocristalino baseia-se principalmente no método Czochralski, complementado pelo método de fusão por zona de suspensão vertical, e os produtos produzidos pelos dois têm utilizações diferentes.O método Czochralski usa resistência à grafite para aquecer o silício policristalino em um cadinho de quartzo de alta pureza em um sistema térmico de tubo reto para derretê-lo, em seguida, insira o cristal semente na superfície do fundido para fusão e gire o cristal semente enquanto inverte o cadinho., o cristal semente é lentamente elevado para cima e o silício monocristalino é obtido através dos processos de semeadura, amplificação, giro de ombro, crescimento de diâmetro igual e acabamento.O método de fusão de zona flutuante vertical refere-se à fixação do material policristalino colunar de alta pureza na câmara do forno, movendo a bobina de metal lentamente ao longo da direção do comprimento policristalino e passando através do policristalino colunar, e passando uma corrente de radiofrequência de alta potência no metal bobina para fazer Parte do interior da bobina do pilar policristalino derrete e, depois que a bobina é movida, o fundido recristaliza para formar um único cristal.Devido aos diferentes processos de produção, existem diferenças nos equipamentos de produção, nos custos de produção e na qualidade do produto.Atualmente, os produtos obtidos pelo método de fusão por zona possuem alta pureza e podem ser utilizados para a fabricação de dispositivos semicondutores, enquanto o método Czochralski pode atender às condições de produção de silício monocristalino para células fotovoltaicas e tem menor custo, por isso é o método principal.Em 2021, a quota de mercado do método straight pull é de cerca de 85%, prevendo-se que aumente ligeiramente nos próximos anos.As quotas de mercado em 2025 e 2030 estão previstas em 87% e 90%, respetivamente.Em termos de silício de cristal único para fusão distrital, a concentração da indústria de silício de cristal único para fusão distrital é relativamente alta no mundo.aquisição), TOPSIL (Dinamarca).No futuro, a escala de produção de silício monocristalino fundido não aumentará significativamente.A razão é que as tecnologias relacionadas da China são relativamente atrasadas em comparação com o Japão e a Alemanha, especialmente a capacidade dos equipamentos de aquecimento de alta frequência e as condições do processo de cristalização.A tecnologia de cristal único de silício fundido em áreas de grande diâmetro exige que as empresas chinesas continuem a explorar por si mesmas.
O método Czochralski pode ser dividido em tecnologia de extração contínua de cristais (CCZ) e tecnologia de extração repetida de cristais (RCZ).Atualmente, o método dominante na indústria é o RCZ, que está em fase de transição de RCZ para CCZ.As etapas de extração e alimentação de cristal único do RZC são independentes umas das outras.Antes de cada extração, o lingote de cristal único deve ser resfriado e removido na câmara do portão, enquanto o CCZ pode realizar a alimentação e o derretimento durante a extração.A RCZ está relativamente madura e há pouco espaço para melhorias tecnológicas no futuro;enquanto o CCZ tem as vantagens de redução de custos e melhoria de eficiência, e está em um estágio de rápido desenvolvimento.Em termos de custo, em comparação com o RCZ, que leva cerca de 8 horas antes que uma única haste seja desenhada, o CCZ pode melhorar muito a eficiência da produção, reduzir o custo do cadinho e o consumo de energia ao eliminar esta etapa.A produção total do forno único é mais de 20% superior à do RCZ.O custo de produção é mais de 10% inferior ao RCZ.Em termos de eficiência, o CCZ pode completar o desenho de 8 a 10 hastes de silício de cristal único dentro do ciclo de vida do cadinho (250 horas), enquanto o RCZ só pode completar cerca de 4, e a eficiência da produção pode ser aumentada em 100-150% .Em termos de qualidade, o CCZ possui resistividade mais uniforme, menor teor de oxigênio e acúmulo mais lento de impurezas metálicas, por isso é mais adequado para a preparação de wafers de silício monocristalino tipo n, que também estão em um período de rápido desenvolvimento.Atualmente, algumas empresas chinesas anunciaram que possuem tecnologia CCZ, e a rota de wafers de silício monocristalino de silício granular tipo CCZ-n tem sido basicamente clara e até começou a usar materiais de silício 100% granular..No futuro, o CCZ substituirá basicamente o RCZ, mas será necessário um certo processo.
O processo de produção de wafers de silício monocristalino é dividido em quatro etapas: puxar, fatiar, fatiar, limpar e classificar.O surgimento do método de corte com fio diamantado reduziu bastante a taxa de perda de corte.O processo de extração do cristal foi descrito acima.O processo de fatiamento inclui operações de truncamento, esquadria e chanframento.Fatiar é usar uma máquina de fatiar para cortar o silício colunar em pastilhas de silício.A limpeza e a classificação são as etapas finais na produção de pastilhas de silício.O método de corte de fio diamantado tem vantagens óbvias sobre o método tradicional de corte de fio de argamassa, o que se reflete principalmente no curto consumo de tempo e na baixa perda.A velocidade do fio diamantado é cinco vezes maior que a do corte tradicional.Por exemplo, para o corte de wafer único, o corte do fio de argamassa tradicional leva cerca de 10 horas e o corte do fio diamantado leva apenas cerca de 2 horas.A perda no corte com fio diamantado também é relativamente pequena, e a camada de dano causada pelo corte com fio diamantado é menor do que a do corte com fio diamantado, o que favorece o corte de pastilhas de silício mais finas.Nos últimos anos, a fim de reduzir as perdas de corte e os custos de produção, as empresas recorreram a métodos de corte de fio diamantado, e o diâmetro dos barramentos de fio diamantado está cada vez menor.Em 2021, o diâmetro do barramento de fio diamantado será de 43-56 μm, e o diâmetro do barramento de fio diamantado usado para wafers de silício monocristalino diminuirá bastante e continuará a diminuir.Estima-se que em 2025 e 2030, os diâmetros dos barramentos de fio diamantado usados para cortar wafers de silício monocristalino serão de 36 μm e 33 μm, respectivamente, e os diâmetros dos barramentos de fio diamantado usados para cortar wafers de silício policristalino serão de 51 μm. e 51 μm, respectivamente.Isso ocorre porque existem muitos defeitos e impurezas nas pastilhas de silício policristalino, e os fios finos são propensos a quebrar.Portanto, o diâmetro do barramento de fio diamantado usado para corte de wafer de silício policristalino é maior do que o de wafers de silício monocristalino e, à medida que a participação de mercado de wafers de silício policristalino diminui gradualmente, ele é usado para silício policristalino. barramentos de fio cortados em fatias desaceleraram.
Atualmente, os wafers de silício são divididos principalmente em dois tipos: wafers de silício policristalino e wafers de silício monocristalino.Os wafers de silício monocristalino têm as vantagens de longa vida útil e alta eficiência de conversão fotoelétrica.Os wafers de silício policristalino são compostos de grãos de cristal com diferentes orientações do plano cristalino, enquanto os wafers de silício monocristalino são feitos de silício policristalino como matéria-prima e têm a mesma orientação do plano cristalino.Na aparência, os wafers de silício policristalino e os wafers de silício de cristal único são azul-preto e preto-marrom.Como os dois são cortados de lingotes de silício policristalino e bastões de silício monocristalino, respectivamente, os formatos são quadrados e quase quadrados.A vida útil dos wafers de silício policristalino e dos wafers de silício monocristalino é de cerca de 20 anos.Se o método de embalagem e o ambiente de uso forem adequados, a vida útil pode chegar a mais de 25 anos.De modo geral, a vida útil dos wafers de silício monocristalino é ligeiramente maior do que a dos wafers de silício policristalino.Além disso, os wafers de silício monocristalino também são ligeiramente melhores em eficiência de conversão fotoelétrica, e sua densidade de deslocamento e impurezas metálicas são muito menores do que as dos wafers de silício policristalino.O efeito combinado de vários fatores torna a vida útil do portador minoritário de cristais únicos dezenas de vezes maior do que a dos wafers de silício policristalino.Mostrando assim a vantagem da eficiência de conversão.Em 2021, a maior eficiência de conversão dos wafers de silício policristalino será de cerca de 21%, e a dos wafers de silício monocristalino chegará a 24,2%.
Além da longa vida útil e alta eficiência de conversão, os wafers de silício monocristalino também têm a vantagem do afinamento, o que contribui para reduzir o consumo de silício e os custos dos wafers de silício, mas preste atenção ao aumento da taxa de fragmentação.O desbaste das pastilhas de silício ajuda a reduzir os custos de fabricação, e o atual processo de fatiamento pode atender plenamente às necessidades de desbaste, mas a espessura das pastilhas de silício também deve atender às necessidades de fabricação de células e componentes a jusante.Em geral, a espessura das pastilhas de silício tem diminuído nos últimos anos, e a espessura das pastilhas de silício policristalino é significativamente maior do que a das pastilhas de silício monocristalino.Os wafers de silício monocristalino são divididos em wafers de silício tipo n e wafers de silício tipo p, enquanto os wafers de silício tipo n incluem principalmente o uso da bateria TOPCon e o uso da bateria HJT.Em 2021, a espessura média dos wafers de silício policristalino é de 178μm, e a falta de demanda no futuro fará com que continuem a diminuir.Portanto, prevê-se que a espessura diminuirá ligeiramente de 2022 a 2024, e a espessura permanecerá em cerca de 170μm após 2025;a espessura média dos wafers de silício monocristalino tipo p é de cerca de 170μm, e espera-se que caia para 155μm e 140μm em 2025 e 2030. Entre os wafers de silício monocristalino tipo n, a espessura dos wafers de silício usados para células HJT é de cerca de 150 μm, e a espessura média dos wafers de silício tipo n usados para células TOPCon é de 165 μm.135μm.
Além disso, a produção de wafers de silício policristalino consome mais silício do que os wafers de silício monocristalino, mas as etapas de produção são relativamente simples, o que traz vantagens de custo para os wafers de silício policristalino.O silício policristalino, matéria-prima comum para wafers de silício policristalino e wafers de silício monocristalino, tem consumo diferenciado na produção dos dois, o que se deve às diferenças na pureza e nas etapas de produção dos dois.Em 2021, o consumo de silício do lingote policristalino é de 1,10 kg/kg.Espera-se que o investimento limitado em investigação e desenvolvimento conduza a pequenas mudanças no futuro.O consumo de silício da haste de tração é de 1,066 kg/kg, e há um certo espaço para otimização.Espera-se que seja de 1,05 kg/kg e 1,043 kg/kg em 2025 e 2030, respectivamente.No processo de extração de cristal único, a redução do consumo de silício da haste de tração pode ser alcançada reduzindo a perda de limpeza e britagem, controlando rigorosamente o ambiente de produção, reduzindo a proporção de primers, melhorando o controle de precisão e otimizando a classificação e tecnologia de processamento de materiais de silício degradados.Embora o consumo de silício de wafers de silício policristalino seja alto, o custo de produção de wafers de silício policristalino é relativamente alto porque os lingotes de silício policristalino são produzidos por fundição de lingotes por fusão a quente, enquanto os lingotes de silício monocristalino são geralmente produzidos por crescimento lento em fornos de cristal único Czochralski, que consome energia relativamente alta.Baixo.Em 2021, o custo médio de produção de wafers de silício monocristalino será de cerca de 0,673 yuan/W, e o de wafers de silício policristalino será de 0,66 yuan/W.
À medida que a espessura da pastilha de silício diminui e o diâmetro do barramento de fio diamantado diminui, a produção de hastes/lingotes de silício de igual diâmetro por quilograma aumentará, e o número de hastes de silício de cristal único com o mesmo peso será maior do que isso de lingotes de silício policristalino.Em termos de potência, a potência utilizada por cada wafer de silício varia de acordo com o tipo e tamanho.Em 2021, a produção de barras quadradas monocristalinas tipo p de tamanho 166 mm é de cerca de 64 peças por quilograma, e a produção de lingotes quadrados policristalinos é de cerca de 59 peças.Entre os wafers de silício de cristal único tipo p, a produção de hastes quadradas monocristalinas de tamanho de 158,75 mm é de cerca de 70 peças por quilograma, a produção de hastes quadradas de cristal único de tamanho de 182 mm tipo p é de cerca de 53 peças por quilograma e a produção de p -As hastes de cristal único do tipo 210 mm por quilograma têm cerca de 53 peças.A produção da barra quadrada é de cerca de 40 peças.De 2022 a 2030, o afinamento contínuo das pastilhas de silício levará, sem dúvida, a um aumento no número de barras/lingotes de silício do mesmo volume.O diâmetro menor do barramento de fio diamantado e o tamanho médio das partículas também ajudarão a reduzir as perdas de corte, aumentando assim o número de wafers produzidos.quantidade.Estima-se que em 2025 e 2030, a produção de hastes quadradas monocristalinas tipo p de 166 mm de tamanho seja de cerca de 71 e 78 peças por quilograma, e a produção de lingotes quadrados policristalinos seja de cerca de 62 e 62 peças, o que se deve ao baixo mercado participação de wafers de silício policristalino É difícil causar um progresso tecnológico significativo.Existem diferenças na potência de diferentes tipos e tamanhos de wafers de silício.De acordo com os dados do anúncio, a potência média dos wafers de silício de 158,75 mm é de cerca de 5,8 W/peça, a potência média dos wafers de silício de tamanho de 166 mm é de cerca de 6,25 W/peça e a potência média dos wafers de silício de 182 mm é de cerca de 6,25 W/peça .A potência média do wafer de silício de tamanho é de cerca de 7,49 W/peça, e a potência média do wafer de silício de tamanho de 210 mm é de cerca de 10 W/peça.
Nos últimos anos, os wafers de silício desenvolveram-se gradualmente na direção do tamanho grande, e o tamanho grande conduz ao aumento da potência de um único chip, diluindo assim o custo das células sem silício.No entanto, o ajuste de tamanho dos wafers de silício também precisa considerar problemas de padronização e correspondência upstream e downstream, especialmente problemas de carga e alta corrente.Atualmente, existem dois campos no mercado em relação à direção de desenvolvimento futuro do tamanho do wafer de silício, ou seja, tamanho de 182 mm e tamanho de 210 mm.A proposta de 182 mm é principalmente na perspectiva da integração vertical da indústria, baseada na consideração da instalação e transporte de células fotovoltaicas, na potência e eficiência dos módulos e na sinergia entre upstream e downstream;enquanto 210 mm é principalmente da perspectiva do custo de produção e do custo do sistema.A produção de wafers de silício de 210 mm aumentou em mais de 15% no processo de trefilação de haste de forno único, o custo de produção da bateria downstream foi reduzido em cerca de 0,02 yuan/W e o custo total de construção da estação de energia foi reduzido em cerca de 0,1 yuan/W C.Nos próximos anos, espera-se que os wafers de silício com tamanho inferior a 166 mm sejam gradualmente eliminados;os problemas de correspondência a montante e a jusante das pastilhas de silício de 210 mm serão gradualmente resolvidos de forma eficaz, e o custo se tornará um fator mais importante que afeta o investimento e a produção das empresas.Portanto, a participação de mercado dos wafers de silício de 210 mm aumentará.Aumento constante;O wafer de silício de 182 mm se tornará o tamanho principal no mercado em virtude de suas vantagens na produção verticalmente integrada, mas com o desenvolvimento inovador da tecnologia de aplicação de wafer de silício de 210 mm, 182 mm dará lugar a ele.Além disso, é difícil que wafers de silício de grande porte sejam amplamente utilizados no mercado nos próximos anos, porque o custo de mão de obra e o risco de instalação de wafers de silício de grande porte aumentarão muito, o que é difícil de ser compensado pelo economia em custos de produção e custos de sistema..Em 2021, os tamanhos de wafer de silício no mercado incluem 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm, etc. Entre eles, o tamanho de 158,75 mm e 166 mm representaram 50% do total, e o tamanho de 156,75 mm diminuiu para 5%, que será gradualmente substituído no futuro;166 mm é a solução de maior tamanho que pode ser atualizada para a linha de produção de baterias existente, que será o maior tamanho dos últimos dois anos.Em termos da dimensão da transição, espera-se que a quota de mercado seja inferior a 2% em 2030;o tamanho combinado de 182 mm e 210 mm representará 45% em 2021 e a participação de mercado aumentará rapidamente no futuro.Espera-se que a participação total de mercado em 2030 ultrapasse 98%.
Nos últimos anos, a quota de mercado do silício monocristalino continuou a aumentar e ocupou a posição dominante no mercado.De 2012 a 2021, a proporção de silício monocristalino aumentou de menos de 20% para 93,3%, um aumento significativo.Em 2018, as pastilhas de silício no mercado são principalmente pastilhas de silício policristalino, representando mais de 50%.A principal razão é que as vantagens técnicas das pastilhas de silício monocristalino não podem cobrir as desvantagens de custo.Desde 2019, como a eficiência de conversão fotoelétrica dos wafers de silício monocristalino excedeu significativamente a dos wafers de silício policristalino e o custo de produção dos wafers de silício monocristalino continuou a diminuir com o progresso tecnológico, a participação de mercado dos wafers de silício monocristalino continuou a aumentar, tornando-se o principal no mercado.produtos.Espera-se que a proporção de wafers de silício monocristalino atinja cerca de 96% em 2025, e a participação de mercado de wafers de silício monocristalino atinja 97,7% em 2030. (Fonte do relatório: Future Think Tank)
1.3.Baterias: As baterias PERC dominam o mercado e o desenvolvimento de baterias do tipo n aumenta a qualidade do produto
O elo intermediário da cadeia da indústria fotovoltaica inclui células fotovoltaicas e módulos de células fotovoltaicas.O processamento de pastilhas de silício em células é a etapa mais importante na realização da conversão fotoelétrica.São necessárias cerca de sete etapas para processar uma célula convencional a partir de um wafer de silício.Primeiro, coloque a pastilha de silício em ácido fluorídrico para produzir uma estrutura de camurça em forma de pirâmide em sua superfície, reduzindo assim a refletividade da luz solar e aumentando a absorção de luz;a segunda é que o fósforo é difundido na superfície de um lado da pastilha de silício para formar uma junção PN, e sua qualidade afeta diretamente a eficiência da célula;a terceira é remover a junção PN formada na lateral do wafer de silício durante o estágio de difusão para evitar curto-circuito da célula;Uma camada de filme de nitreto de silício é revestida no lado onde a junção PN é formada para reduzir a reflexão da luz e ao mesmo tempo aumentar a eficiência;a quinta é imprimir eletrodos metálicos na frente e atrás do wafer de silício para coletar portadores minoritários gerados pela energia fotovoltaica;O circuito impresso na etapa de impressão é sinterizado e formado, e é integrado ao wafer de silício, ou seja, à célula;por fim, são classificadas as células com diferentes eficiências.
As células de silício cristalino são geralmente feitas com pastilhas de silício como substratos e podem ser divididas em células do tipo p e células do tipo n de acordo com o tipo de pastilhas de silício.Entre elas, as células do tipo n apresentam maior eficiência de conversão e estão substituindo gradativamente as células do tipo p nos últimos anos.Os wafers de silício do tipo P são feitos dopando o silício com boro, e os wafers de silício do tipo N são feitos de fósforo.Portanto, a concentração do elemento boro na pastilha de silício tipo n é menor, inibindo assim a ligação dos complexos boro-oxigênio, melhorando a vida útil do portador minoritário do material de silício e, ao mesmo tempo, não há atenuação foto-induzida na bateria.Além disso, os portadores minoritários do tipo n são buracos, os portadores minoritários do tipo p são elétrons e a seção transversal de captura da maioria dos átomos de impureza para buracos é menor que a dos elétrons.Portanto, o tempo de vida do portador minoritário da célula do tipo n é maior e a taxa de conversão fotoelétrica é maior.De acordo com dados de laboratório, o limite superior da eficiência de conversão das células do tipo p é de 24,5%, e a eficiência de conversão das células do tipo n é de até 28,7%, portanto, as células do tipo n representam a direção de desenvolvimento da tecnologia futura.Em 2021, as células do tipo n (incluindo principalmente células de heterojunção e células TOPCon) têm custos relativamente altos e a escala de produção em massa ainda é pequena.A participação de mercado atual é de cerca de 3%, basicamente a mesma de 2020.
Em 2021, a eficiência de conversão das células do tipo n será significativamente melhorada e espera-se que haja mais espaço para o progresso tecnológico nos próximos cinco anos.Em 2021, a produção em larga escala de células monocristalinas tipo P utilizará a tecnologia PERC, e a eficiência média de conversão atingirá 23,1%, um aumento de 0,3 pontos percentuais em comparação com 2020;a eficiência de conversão de células de silício preto policristalino utilizando tecnologia PERC atingirá 21,0%, em comparação com 2020. Aumento anual de 0,2 pontos percentuais;a melhoria convencional da eficiência das células de silício preto policristalino não é forte, a eficiência de conversão em 2021 será de cerca de 19,5%, apenas 0,1 ponto percentual maior, e o espaço futuro para melhoria da eficiência é limitado;a eficiência média de conversão das células PERC monocristalinas em lingote é de 22,4%, o que é 0,7 pontos percentuais inferior à das células PERC monocristalinas;a eficiência média de conversão das células TOPCon tipo n atinge 24%, e a eficiência média de conversão das células de heterojunção atinge 24,2%, ambas muito melhoradas em comparação com 2020, e a eficiência média de conversão das células IBC atinge 24,2%.Com o desenvolvimento da tecnologia no futuro, tecnologias de baterias como TBC e HBC também poderão continuar a progredir.No futuro, com a redução dos custos de produção e a melhoria do rendimento, as baterias do tipo n serão uma das principais direções de desenvolvimento da tecnologia de baterias.
Do ponto de vista da rota da tecnologia de bateria, a atualização iterativa da tecnologia de bateria passou principalmente por BSF, PERC, TOPCon com base na melhoria do PERC e HJT, uma nova tecnologia que subverte o PERC;TOPCon pode ser combinado com IBC para formar TBC, e HJT também pode ser combinado com IBC para se tornar HBC.As células monocristalinas do tipo P usam principalmente a tecnologia PERC, as células policristalinas do tipo p incluem células de silício preto policristalino e células monocristalinas de lingote, esta última refere-se à adição de cristais de semente monocristalinos com base no processo convencional de lingote policristalino, solidificação direcional Depois disso, um lingote de silício quadrado é formado, e uma pastilha de silício misturada com cristal único e policristalino é feita através de uma série de processos de processamento.Por utilizar essencialmente uma via de preparação policristalina, está incluída na categoria de células policristalinas do tipo p.As células do tipo n incluem principalmente células monocristalinas TOPCon, células monocristalinas HJT e células monocristalinas IBC.Em 2021, as novas linhas de produção em massa ainda serão dominadas pelas linhas de produção de células PERC, e a quota de mercado das células PERC aumentará ainda mais para 91,2%.Como a procura de produtos para projectos exteriores e domésticos se concentrou em produtos de alta eficiência, a quota de mercado das baterias BSF cairá de 8,8% para 5% em 2021.
1.4.Módulos: O custo das células representa a parte principal, e a potência dos módulos depende das células
As etapas de produção dos módulos fotovoltaicos incluem principalmente a interconexão e laminação das células, e as células representam a maior parte do custo total do módulo.Como a corrente e a tensão de uma única célula são muito pequenas, as células precisam ser interconectadas através de barramentos.Aqui, eles são conectados em série para aumentar a tensão e, em seguida, conectados em paralelo para obter alta corrente, e então o vidro fotovoltaico, EVA ou POE, folha de bateria, EVA ou POE, folha traseira são selados e prensados a quente em uma determinada ordem , e finalmente protegido por moldura de alumínio e borda de vedação de silicone.Do ponto de vista da composição dos custos de produção dos componentes, o custo dos materiais representa 75%, ocupando a posição principal, seguido pelo custo de fabricação, custo de desempenho e custo de mão de obra.O custo dos materiais é liderado pelo custo das células.Segundo anúncios de muitas empresas, as células representam cerca de 2/3 do custo total dos módulos fotovoltaicos.
Os módulos fotovoltaicos são geralmente divididos de acordo com tipo, tamanho e quantidade de células.Existem diferenças na potência dos diferentes módulos, mas todos estão em fase ascendente.A potência é um indicador chave dos módulos fotovoltaicos, representando a capacidade do módulo de converter energia solar em eletricidade.Pode-se observar nas estatísticas de potência de diferentes tipos de módulos fotovoltaicos que, quando o tamanho e o número de células no módulo são iguais, a potência do módulo é monocristalino tipo n > cristal único tipo p > policristalino;Quanto maior o tamanho e a quantidade, maior será a potência do módulo;para módulos de cristal único TOPCon e módulos de heterojunção da mesma especificação, a potência destes últimos é maior que a dos primeiros.De acordo com a previsão da CPIA, a potência do módulo aumentará de 5 a 10 W por ano nos próximos anos.Além disso, o empacotamento do módulo trará uma certa perda de energia, incluindo principalmente perda óptica e elétrica.O primeiro é causado pela transmitância e incompatibilidade óptica de materiais de embalagem, como vidro fotovoltaico e EVA, e o último refere-se principalmente ao uso de células solares em série.A perda de circuito causada pela resistência da fita de soldagem e do próprio barramento, e a perda de incompatibilidade de corrente causada pela conexão paralela das células, a perda total de potência das duas é responsável por cerca de 8%.
1.5.Capacidade instalada fotovoltaica: As políticas de vários países são obviamente impulsionadas e há um enorme espaço para nova capacidade instalada no futuro
O mundo basicamente alcançou um consenso sobre emissões líquidas zero no âmbito da meta de proteção ambiental, e a economia de projetos fotovoltaicos sobrepostos emergiu gradualmente.Os países estão a explorar activamente o desenvolvimento da geração de energia renovável.Nos últimos anos, países de todo o mundo assumiram compromissos para reduzir as emissões de carbono.A maioria dos principais emissores de gases com efeito de estufa formulou metas correspondentes em matéria de energias renováveis e a capacidade instalada de energias renováveis é enorme.Com base na meta de controle de temperatura de 1,5°C, a IRENA prevê que a capacidade global instalada de energia renovável atingirá 10,8TW em 2030. Além disso, de acordo com dados da WOODMac, o nível de custo da eletricidade (LCOE) da geração de energia solar na China, Índia, nos Estados Unidos e em outros países já é inferior à energia fóssil mais barata e diminuirá ainda mais no futuro.A promoção activa de políticas em vários países e a economia da geração de energia fotovoltaica levaram a um aumento constante da capacidade instalada cumulativa de energia fotovoltaica no mundo e na China nos últimos anos.De 2012 a 2021, a capacidade instalada cumulativa de energia fotovoltaica no mundo aumentará de 104,3 GW para 849,5 GW, e a capacidade instalada cumulativa de energia fotovoltaica na China aumentará de 6,7 GW para 307 GW, um aumento de mais de 44 vezes.Além disso, a capacidade fotovoltaica recentemente instalada na China representa mais de 20% da capacidade instalada total do mundo.Em 2021, a capacidade fotovoltaica recentemente instalada na China é de 53 GW, representando cerca de 40% da capacidade recentemente instalada no mundo.Isto deve-se principalmente à distribuição abundante e uniforme dos recursos energéticos leves na China, ao bem desenvolvido a montante e a jusante e ao forte apoio às políticas nacionais.Durante este período, a China desempenhou um papel importante na geração de energia fotovoltaica e a capacidade instalada acumulada representou menos de 6,5%.saltou para 36,14%.
Com base na análise acima, a CPIA apresentou a previsão para o novo aumento de instalações fotovoltaicas de 2022 a 2030 em todo o mundo.Estima-se que, tanto em condições optimistas como conservadoras, a capacidade global recentemente instalada em 2030 será de 366 e 315 GW, respectivamente, e a capacidade recentemente instalada da China será de 128,105 GW.Abaixo iremos prever a demanda por polissilício com base na escala da capacidade recém-instalada a cada ano.
1.6.Previsão de demanda de polissilício para aplicações fotovoltaicas
De 2022 a 2030, com base na previsão da CPIA para o novo aumento global de instalações fotovoltaicas, tanto em cenários optimistas como conservadores, a procura de polissilício para aplicações fotovoltaicas pode ser prevista.As células são um passo fundamental para realizar a conversão fotoelétrica, e os wafers de silício são as matérias-primas básicas das células e o fluxo direto do polissilício, por isso é uma parte importante da previsão da demanda de polissilício.O número ponderado de peças por quilograma de barras e lingotes de silício pode ser calculado a partir do número de peças por quilograma e da participação de mercado de barras e lingotes de silício.Então, de acordo com a potência e a participação de mercado das pastilhas de silício de diferentes tamanhos, a potência ponderada das pastilhas de silício pode ser obtida e, em seguida, o número necessário de pastilhas de silício pode ser estimado de acordo com a capacidade fotovoltaica recém-instalada.Em seguida, o peso das barras e lingotes de silício necessários pode ser obtido de acordo com a relação quantitativa entre o número de pastilhas de silício e o número ponderado de barras de silício e lingotes de silício por quilograma.Além disso, combinado com o consumo ponderado de silício de barras de silício/lingotes de silício, a demanda por polissilício para capacidade fotovoltaica recém-instalada pode ser finalmente obtida.De acordo com os resultados da previsão, a procura global de polissilício para novas instalações fotovoltaicas nos últimos cinco anos continuará a aumentar, atingindo o pico em 2027 e diminuindo ligeiramente nos próximos três anos.Estima-se que, sob condições otimistas e conservadoras, em 2025, a demanda global anual de polissilício para instalações fotovoltaicas será de 1.108.900 toneladas e 907.800 toneladas, respectivamente, e a demanda global de polissilício para aplicações fotovoltaicas em 2030 será de 1.042.100 toneladas, sob condições otimistas e conservadoras. ., 896.900 toneladas.De acordo com a Chinaproporção da capacidade instalada fotovoltaica global,Demanda da China por polissilício para uso fotovoltaico em 2025deverá ser de 369.600 toneladas e 302.600 toneladas, respectivamente, sob condições otimistas e conservadoras, e 739.300 toneladas e 605.200 toneladas no exterior, respectivamente.
2, Demanda final de semicondutores: A escala é muito menor do que a demanda no campo fotovoltaico, e o crescimento futuro pode ser esperado
Além de fabricar células fotovoltaicas, o polissilício também pode ser utilizado como matéria-prima para a fabricação de chips e é utilizado na área de semicondutores, que pode ser subdividida em fabricação de automóveis, eletrônica industrial, comunicações eletrônicas, eletrodomésticos e outras áreas.O processo do polissilício ao chip é dividido principalmente em três etapas.Primeiro, o polissilício é transformado em lingotes de silício monocristalino e depois cortado em finas pastilhas de silício.Os wafers de silício são produzidos através de uma série de operações de retificação, chanframento e polimento., que é a matéria-prima básica da fábrica de semicondutores.Finalmente, o wafer de silício é cortado e gravado a laser em várias estruturas de circuito para fabricar produtos de chip com certas características.Os wafers de silício comuns incluem principalmente wafers polidos, wafers epitaxiais e wafers SOI.O wafer polido é um material de produção de chips com alta planicidade obtido pelo polimento do wafer de silício para remover a camada danificada da superfície, que pode ser usado diretamente para fazer chips, wafers epitaxiais e wafers de silício SOI.Os wafers epitaxiais são obtidos pelo crescimento epitaxial de wafers polidos, enquanto os wafers de silício SOI são fabricados por ligação ou implantação iônica em substratos de wafer polidos, e o processo de preparação é relativamente difícil.
Através da procura de polissilício no lado dos semicondutores em 2021, combinada com a previsão da agência da taxa de crescimento da indústria de semicondutores nos próximos anos, a procura de polissilício no campo dos semicondutores de 2022 a 2025 pode ser estimada aproximadamente.Em 2021, a produção global de polissilício de grau eletrônico representará cerca de 6% da produção total de polissilício, e o polissilício de grau solar e o silício granular representarão cerca de 94%.A maior parte do polissilício de grau eletrônico é usada no campo de semicondutores, e outros polissilícios são usados basicamente na indústria fotovoltaica..Portanto, pode-se supor que a quantidade de polissilício utilizada na indústria de semicondutores em 2021 seja de cerca de 37.000 toneladas.Além disso, de acordo com a futura taxa composta de crescimento da indústria de semicondutores prevista pela FortuneBusiness Insights, a demanda por polissilício para uso em semicondutores aumentará a uma taxa anual de 8,6% de 2022 a 2025. Estima-se que em 2025, a demanda por o polissilício na área de semicondutores será de cerca de 51,5 mil toneladas.(Fonte do relatório: Future Think Tank)
3, Importação e exportação de polissilício: as importações excedem em muito as exportações, com a Alemanha e a Malásia representando uma proporção maior
Em 2021, cerca de 18,63% da procura de polissilício da China provirá de importações, e a escala das importações excede em muito a escala das exportações.De 2017 a 2021, o padrão de importação e exportação de polissilício é dominado pelas importações, o que pode ser devido à forte procura a jusante da indústria fotovoltaica que se desenvolveu rapidamente nos últimos anos, e a sua procura de polissilício representa mais de 94% do demanda total;Além disso, a empresa ainda não domina a tecnologia de produção de polissilício de grau eletrônico de alta pureza, portanto, alguns polissilícios exigidos pela indústria de circuitos integrados ainda precisam depender de importações.De acordo com os dados do Ramo da Indústria do Silício, o volume de importação continuou a diminuir em 2019 e 2020. A razão fundamental para o declínio das importações de polissilício em 2019 foi o aumento substancial da capacidade de produção, que passou de 388.000 toneladas em 2018 para 452.000 toneladas. em 2019. Ao mesmo tempo, OCI, REC, HANWHA Algumas empresas estrangeiras, como algumas empresas estrangeiras, retiraram-se da indústria de polissilício devido a perdas, de modo que a dependência das importações de polissilício é muito menor;embora a capacidade de produção não tenha aumentado em 2020, o impacto da epidemia levou a atrasos na construção de projetos fotovoltaicos, e o número de pedidos de polissilício diminuiu no mesmo período.Em 2021, o mercado fotovoltaico da China desenvolver-se-á rapidamente e o consumo aparente de polissilício atingirá 613.000 toneladas, impulsionando a recuperação do volume de importações.Nos últimos cinco anos, o volume líquido de importação de polissilício da China esteve entre 90.000 e 140.000 toneladas, das quais cerca de 103.800 toneladas em 2021. Espera-se que o volume líquido de importação de polissilício da China permaneça em torno de 100.000 toneladas por ano de 2022 a 2025.
As importações de polissilício da China vêm principalmente da Alemanha, Malásia, Japão e Taiwan, China, e as importações totais desses quatro países representarão 90,51% em 2021. Cerca de 45% das importações de polissilício da China vêm da Alemanha, 26% da Malásia, 13,5% do Japão e 6% de Taiwan.A Alemanha possui a gigante mundial de polissilício WACKER, que é a maior fonte de polissilício no exterior, respondendo por 12,7% da capacidade total de produção global em 2021;A Malásia possui um grande número de linhas de produção de polissilício da OCI Company da Coreia do Sul, que se origina da linha de produção original na Malásia da TOKUYAMA, uma empresa japonesa adquirida pela OCI.Existem fábricas e algumas fábricas que a OCI transferiu da Coreia do Sul para a Malásia.A razão para a deslocalização é que a Malásia oferece espaço fabril gratuito e o custo da electricidade é um terço inferior ao da Coreia do Sul;Japão e Taiwan, China possuem TOKUYAMA, GET e outras empresas, que ocupam grande parte da produção de polissilício.um lugar.Em 2021, a produção de polissilício será de 492.000 toneladas, sendo que a capacidade fotovoltaica recém-instalada e a demanda de produção de chips serão de 206.400 toneladas e 1.500 toneladas, respectivamente, e as 284.100 toneladas restantes serão usadas principalmente para processamento downstream e exportadas para o exterior.Nos links downstream de polissilício, wafers, células e módulos de silício são exportados principalmente, entre os quais a exportação de módulos é particularmente proeminente.Em 2021, 4,64 mil milhões de pastilhas de silício e 3,2 mil milhões de células fotovoltaicas foram instaladas.exportadoda China, com uma exportação total de 22,6 GW e 10,3 GW respectivamente, e a exportação de módulos fotovoltaicos é de 98,5 GW, com muito poucas importações.Em termos de composição do valor das exportações, as exportações de módulos em 2021 atingirão 24,61 mil milhões de dólares, representando 86%, seguidas por pastilhas de silício e baterias.Em 2021, a produção global de wafers de silício, células fotovoltaicas e módulos fotovoltaicos atingirá 97,3%, 85,1% e 82,3%, respectivamente.Espera-se que a indústria fotovoltaica global continue a concentrar-se na China nos próximos três anos, e o volume de produção e exportação de cada ligação será considerável.Portanto, estima-se que de 2022 a 2025, a quantidade de polissilício utilizado para processamento e produção de produtos a jusante e exportado para o exterior aumentará gradualmente.É estimado subtraindo a produção estrangeira da demanda externa de polissilício.Em 2025, estima-se que o polissilício produzido através do processamento em produtos a jusante exportará 583.000 toneladas da China para países estrangeiros
4, Resumo e Perspectiva
A demanda global de polissilício está concentrada principalmente no campo fotovoltaico, e a demanda no campo de semicondutores não é uma ordem de grandeza.A demanda por polissilício é impulsionada pelas instalações fotovoltaicas, e é gradualmente transmitida ao polissilício através da ligação de módulos fotovoltaicos-célula-wafer, gerando demanda por ele.No futuro, com a expansão da capacidade instalada fotovoltaica global, a procura de polissilício é geralmente optimista.De forma optimista, as instalações fotovoltaicas recentemente aumentadas na China e no estrangeiro, causando a procura de polissilício em 2025, serão de 36,96 GW e 73,93 GW, respectivamente, e a procura em condições conservadoras também atingirá 30,24 GW e 60,49 GW, respectivamente.Em 2021, a oferta e a procura globais de polissilício serão reduzidas, resultando em elevados preços globais do polissilício.Esta situação pode continuar até 2022, e gradualmente passar para a fase de falta de oferta após 2023. No segundo semestre de 2020, o impacto da epidemia começou a enfraquecer, e a expansão da produção a jusante impulsionou a procura de polissilício, e algumas empresas líderes planearam para expandir a produção.Porém, o ciclo de expansão de mais de um ano e meio resultou na liberação de capacidade produtiva no final de 2021 e 2022, resultando em um aumento de 4,24% em 2021. Há uma lacuna de oferta de 10.000 toneladas, então os preços subiram bruscamente.Prevê-se que em 2022, sob as condições optimistas e conservadoras da capacidade instalada fotovoltaica, a lacuna entre a oferta e a procura será de -156.500 toneladas e 2.400 toneladas, respectivamente, e a oferta global ainda estará num estado de oferta relativamente curta.Em 2023 e além, os novos projetos que iniciaram a construção no final de 2021 e início de 2022 iniciarão a produção e alcançarão um aumento na capacidade de produção.A oferta e a procura diminuirão gradualmente e os preços poderão estar sob pressão descendente.No seguimento, deverá ser dada atenção ao impacto da guerra russo-ucraniana no padrão energético global, que poderá alterar o plano global para a capacidade fotovoltaica recentemente instalada, o que afectará a procura de polissilício.
(Este artigo é apenas para referência dos clientes da UrbanMines e não representa qualquer conselho de investimento)