1, Demanda final fotovoltaica: la demanda de capacitat instal·lada fotovoltaica és forta i la demanda de polisilici s'inverteix en funció de la previsió de capacitat instal·lada
1.1.Consum de polisilici: el globalel volum de consum augmenta constantment, principalment per a la generació d'energia fotovoltaica
Els últims deu anys, el globalpolisiliciel consum ha continuat augmentant i la proporció de la Xina ha continuat creixent, liderada per la indústria fotovoltaica.Del 2012 al 2021, el consum mundial de polisilici va mostrar, en general, una tendència a l'alça, passant de 237.000 tones a unes 653.000 tones.El 2018, es va introduir la nova política fotovoltaica 531 de la Xina, que va reduir clarament la taxa de subvenció per a la generació d'energia fotovoltaica.La capacitat fotovoltaica de nova instal·lació es va reduir un 18% interanual, i la demanda de polisilici es va veure afectada.Des del 2019, l'estat ha introduït una sèrie de polítiques per promoure la paritat de xarxa de la fotovoltaica.Amb el ràpid desenvolupament de la indústria fotovoltaica, la demanda de polisilici també ha entrat en un període de ràpid creixement.Durant aquest període, la proporció del consum de polisilici de la Xina en el consum global total va continuar augmentant, del 61,5% el 2012 al 93,9% el 2021, principalment a causa del ràpid desenvolupament de la indústria fotovoltaica de la Xina.Des de la perspectiva del patró de consum global de diferents tipus de polisilici el 2021, els materials de silici utilitzats per a cèl·lules fotovoltaiques representaran almenys el 94%, dels quals el polisilici de grau solar i el silici granular representen el 91% i el 3%, respectivament, mentre que El polisilici de grau electrònic que es pot utilitzar per a xips representa el 94%.La ràtio és del 6%, fet que demostra que la demanda actual de polisilici està dominada per la fotovoltaica.S'espera que amb l'escalfament de la política de doble carboni, la demanda de capacitat instal·lada fotovoltaica sigui més forta i el consum i la proporció de polisilici de grau solar continuïn augmentant.
1.2.Hòstia de silici: l'hòstia de silici monocristal·lí ocupa el corrent principal i la tecnologia Czochralski contínua es desenvolupa ràpidament
L'enllaç directe aigües avall del polisilici són les hòsties de silici i actualment la Xina domina el mercat global de les hòsties de silici.Del 2012 al 2021, la capacitat de producció i la producció d'hòsties de silici mundials i xineses van continuar augmentant, i la indústria fotovoltaica va continuar creixent.Les hòsties de silici serveixen de pont que connecta materials de silici i bateries, i no hi ha cap càrrega per a la capacitat de producció, de manera que segueix atraient un gran nombre d'empreses per entrar a la indústria.El 2021, els fabricants xinesos d'hòsties de silici s'havien expandit significativamentproducciócapacitat fins a 213,5 GW de producció, que va impulsar la producció global d'hòsties de silici a augmentar fins a 215,4 GW.D'acord amb la capacitat de producció existent i recentment augmentada a la Xina, s'espera que la taxa de creixement anual es mantingui entre el 15 i el 25% en els propers anys i la producció d'hòsties de la Xina encara mantingui una posició dominant absoluta al món.
El silici policristalí es pot fer en lingots de silici policristalí o en barres de silici monocristal·lí.El procés de producció de lingots de silici policristalí inclou principalment el mètode de fosa i el mètode de fusió directa.Actualment, el segon tipus és el mètode principal, i la taxa de pèrdua es manté bàsicament al voltant del 5%.El mètode de fosa consisteix principalment a fondre primer el material de silici al gresol i després llançar-lo en un altre gresol preescalfat per refredar-lo.Mitjançant el control de la velocitat de refredament, el lingot de silici policristalí és fos mitjançant la tecnologia de solidificació direccional.El procés de fusió en calent del mètode de fusió directa és el mateix que el del mètode de fosa, en què primer el polisilici es fon directament al gresol, però el pas de refrigeració és diferent del mètode de colada.Tot i que els dos mètodes són de naturalesa molt similar, el mètode de fusió directa només necessita un gresol, i el producte de polisilici produït és de bona qualitat, la qual cosa afavoreix el creixement de lingots de silici policristalí amb una millor orientació i el procés de creixement és fàcil de fer. automatitzar, que pot fer que la posició interna del cristall redueixi l'error.Actualment, les empreses líders de la indústria de materials d'energia solar utilitzen generalment el mètode de fusió directa per fer lingots de silici policristalí, i els continguts de carboni i oxigen són relativament baixos, que es controlen per sota de 10 ppma i 16 ppma.En el futur, la producció de lingots de silici policristalí encara estarà dominada pel mètode de fusió directa i la taxa de pèrdua es mantindrà al voltant del 5% en cinc anys.
La producció de barres de silici monocristal·lí es basa principalment en el mètode Czochralski, complementat pel mètode de fusió de la zona de suspensió vertical, i els productes produïts pels dos tenen usos diferents.El mètode Czochralski utilitza la resistència del grafit per escalfar silici policristalí en un gresol de quars d'alta puresa en un sistema tèrmic de tub recte per fondre-lo, després inserir el cristall de llavors a la superfície de la fosa per a la fusió i girar el cristall de llavors mentre inverteix el gresol., el cristall de llavors s'eleva lentament cap amunt i s'obté silici monocristal·lí mitjançant els processos de sembra, amplificació, gir d'espatlla, creixement d'igual diàmetre i acabat.El mètode de fusió de la zona flotant vertical es refereix a fixar el material policristalí columnar d'alta puresa a la cambra del forn, movent la bobina metàl·lica lentament al llarg de la direcció de la longitud policristalina i passant pel policristalí columnar i passant un corrent de radiofreqüència d'alta potència al metall. bobina per fer Part de l'interior de la bobina del pilar policristalí es fon, i després de moure la bobina, la fosa es recristal·litza per formar un únic cristall.A causa dels diferents processos de producció, hi ha diferències en els equips de producció, els costos de producció i la qualitat del producte.Actualment, els productes obtinguts pel mètode de fusió de zones tenen una puresa elevada i es poden utilitzar per a la fabricació de dispositius semiconductors, mentre que el mètode Czochralski pot complir les condicions per produir silici monocristal per a cèl·lules fotovoltaiques i té un cost més baix, per la qual cosa és el mètode principal.El 2021, la quota de mercat del mètode d'extracció directa és d'aproximadament el 85% i s'espera que augmenti lleugerament en els propers anys.Es preveu que les quotes de mercat el 2025 i el 2030 siguin del 87% i del 90%, respectivament.Pel que fa a la fusió de silici monocristal de districte, la concentració de la indústria de silici monocristal de fusió de districte és relativament alta al món.adquisició), TOPSIL (Dinamarca).En el futur, l'escala de sortida del silici monocristall no augmentarà significativament.El motiu és que les tecnologies relacionades amb la Xina estan relativament endarrerides en comparació amb el Japó i Alemanya, especialment la capacitat dels equips de calefacció d'alta freqüència i les condicions del procés de cristal·lització.La tecnologia del monocristall de silici fos en una àrea de gran diàmetre requereix que les empreses xineses continuïn explorant per elles mateixes.
El mètode Czochralski es pot dividir en tecnologia d'extracció de cristall contínua (CCZ) i tecnologia d'extracció de cristall repetida (RCZ).Actualment, el mètode principal a la indústria és RCZ, que es troba en l'etapa de transició de RCZ a CCZ.Els passos d'extracció i alimentació d'un cristall únic de RZC són independents els uns dels altres.Abans de cada estirada, el lingot de cristall únic s'ha de refredar i treure a la cambra de la porta, mentre que CCZ pot adonar-se de l'alimentació i la fusió mentre estira.RCZ és relativament madur, i hi ha poc marge de millora tecnològica en el futur;mentre que CCZ té els avantatges de la reducció de costos i la millora de l'eficiència, i es troba en una etapa de ràpid desenvolupament.En termes de cost, en comparació amb RCZ, que triga unes 8 hores abans de treure una sola vareta, CCZ pot millorar molt l'eficiència de producció, reduir el cost del gresol i el consum d'energia eliminant aquest pas.La producció total d'un sol forn és més d'un 20% superior a la de RCZ.El cost de producció és més d'un 10% més baix que RCZ.Pel que fa a l'eficiència, CCZ pot completar el dibuix de 8-10 barres de silici d'un sol cristall dins del cicle de vida del gresol (250 hores), mentre que RCZ només pot completar-ne unes 4, i l'eficiència de producció es pot augmentar en un 100-150% .Pel que fa a la qualitat, CCZ té una resistivitat més uniforme, un menor contingut d'oxigen i una acumulació més lenta d'impureses metàl·liques, de manera que és més adequat per a la preparació d'hòsties de silici d'un sol cristall de tipus n, que també es troben en un període de ràpid desenvolupament.Actualment, algunes empreses xineses han anunciat que tenen tecnologia CCZ i la ruta de les hòsties de silici monocristal·lí de tipus CCZ granular ha estat bàsicament clara i fins i tot ha començat a utilitzar materials de silici 100% granular..En el futur, CCZ substituirà bàsicament RCZ, però caldrà un procés determinat.
El procés de producció de hòsties de silici monocristal·lí es divideix en quatre passos: estirar, tallar, tallar, netejar i classificar.L'aparició del mètode de tall de filferro de diamant ha reduït molt la taxa de pèrdua de tall.El procés d'extracció del cristall s'ha descrit anteriorment.El procés de tall inclou operacions de truncat, quadrat i xamfranat.El tall és utilitzar una màquina de tallar per tallar el silici columnar en hòsties de silici.La neteja i la classificació són els darrers passos en la producció de plaques de silici.El mètode de tall de filferro de diamant té avantatges evidents respecte al mètode tradicional de tall de filferro de morter, que es reflecteix principalment en el curt consum de temps i la baixa pèrdua.La velocitat del fil de diamant és cinc vegades la del tall tradicional.Per exemple, per al tall d'una sola hòstia, el tall tradicional de filferro de morter triga unes 10 hores i el tall de filferro de diamant només triga unes 2 hores.La pèrdua de tall de filferro de diamant també és relativament petita, i la capa de dany causada pel tall de filferro de diamant és més petita que la del tall de filferro de morter, la qual cosa afavoreix el tall d'hòsties de silici més primes.En els darrers anys, per reduir les pèrdues de tall i els costos de producció, les empreses han recorregut als mètodes de tall de filferro de diamant, i el diàmetre de les barres de bus de filferro de diamant és cada cop més baix.L'any 2021, el diàmetre de la barra de filferro de diamant serà de 43-56 μm, i el diàmetre de la barra de cable de diamant utilitzada per a les hòsties de silici monocristal·lí disminuirà molt i continuarà disminuint.S'estima que el 2025 i el 2030, els diàmetres de les barres de fil de diamant utilitzats per tallar hòsties de silici monocristal·lí seran de 36 μm i 33 μm, respectivament, i els diàmetres de les barres de fil de diamant utilitzats per tallar hòsties de silici policristalí seran de 51 μm. i 51 μm, respectivament.Això és degut a que hi ha molts defectes i impureses a les hòsties de silici policristalí, i els cables prims són propensos a trencar-se.Per tant, el diàmetre de la barra colectora de filferro de diamant que s'utilitza per al tall de hòsties de silici policristalí és més gran que el de les hòsties de silici monocristal·lí i, a mesura que la quota de mercat de les hòsties de silici policristalí disminueix gradualment, s'utilitza per al silici policristalí La reducció del diàmetre del diamant les barres de cable tallades per rodanxes s'han alentit.
Actualment, les hòsties de silici es divideixen principalment en dos tipus: hòsties de silici policristalí i hòsties de silici monocristal·lí.Les hòsties de silici monocristal·lí tenen els avantatges d'una llarga vida útil i una alta eficiència de conversió fotoelèctrica.Les hòsties de silici policristalí es componen de grans de cristall amb diferents orientacions del plànol de cristall, mentre que les hòsties de silici d'un sol cristall estan fetes de silici policristalí com a matèries primeres i tenen la mateixa orientació del pla cristal·lí.En aparença, les hòsties de silici policristalí i les hòsties de silici d'un sol cristall són de color blau-negre i negre-marró.Com que els dos es tallen a partir de lingots de silici policristalí i varetes de silici monocristal·lí, respectivament, les formes són quadrades i quasi quadrades.La vida útil de les hòsties de silici policristalí i les hòsties de silici monocristal·lí és d'uns 20 anys.Si el mètode d'embalatge i l'entorn d'ús són adequats, la vida útil pot arribar als 25 anys.En termes generals, la vida útil de les hòsties de silici monocristal·lí és lleugerament més llarga que la de les hòsties de silici policristalí.A més, les hòsties de silici monocristal·lí també són lleugerament millors en eficiència de conversió fotoelèctrica, i la seva densitat de dislocació i les impureses metàl·liques són molt més petites que les de les hòsties de silici policristalí.L'efecte combinat de diversos factors fa que la vida útil del portador minoritari dels cristalls simples desenes de vegades sigui superior a la de les hòsties de silici policristalí.Mostrant així l'avantatge de l'eficiència de conversió.El 2021, l'eficiència de conversió més alta de les hòsties de silici policristalí serà al voltant del 21%, i la de les hòsties de silici monocristal·lí arribarà fins al 24,2%.
A més de la llarga vida útil i l'alta eficiència de conversió, les hòsties de silici monocristal·lí també tenen l'avantatge d'aprimar-se, la qual cosa afavoreix la reducció del consum de silici i els costos de les hòsties de silici, però presteu atenció a l'augment de la taxa de fragmentació.L'aprimament de les hòsties de silici ajuda a reduir els costos de fabricació, i el procés de tall actual pot satisfer completament les necessitats d'aprimament, però el gruix de les hòsties de silici també ha de satisfer les necessitats de la fabricació de cèl·lules i components aigües avall.En general, el gruix de les hòsties de silici ha anat disminuint en els últims anys i el gruix de les hòsties de silici policristalí és significativament més gran que el de les hòsties de silici monocristal·lí.Les hòsties de silici monocristal·lí es divideixen a més en hòsties de silici de tipus n i hòsties de silici de tipus p, mentre que les hòsties de silici de tipus n inclouen principalment l'ús de la bateria TOPCon i l'ús de la bateria HJT.El 2021, el gruix mitjà de les hòsties de silici policristalí és de 178 μm, i la manca de demanda en el futur les farà continuar aprimant-se.Per tant, es preveu que el gruix disminuirà lleugerament del 2022 al 2024, i el gruix es mantindrà al voltant dels 170 μm després del 2025;el gruix mitjà de les hòsties de silici monocristal·lí de tipus p és d'uns 170 μm, i s'espera que baixi a 155 μm i 140 μm el 2025 i el 2030. Entre les hòsties de silici monocristal·lí de tipus n, el gruix de les hòsties de silici utilitzades per a les cèl·lules HJT és d'aproximadament 150 μm i el gruix mitjà de les hòsties de silici de tipus n utilitzades per a les cèl·lules TOPCon és de 165 μm.135 μm.
A més, la producció d'hòsties de silici policristalí consumeix més silici que les hòsties de silici monocristal·lí, però els passos de producció són relativament senzills, la qual cosa aporta avantatges de costos a les hòsties de silici policristalí.El silici policristalí, com a matèria primera comuna per a hòsties de silici policristalí i hòsties de silici monocristal·lí, té un consum diferent en la producció de les dues, que es deu a les diferències en els passos de puresa i producció dels dos.El 2021, el consum de silici del lingot policristalí és d'1,10 kg/kg.S'espera que la limitada inversió en recerca i desenvolupament comportarà petits canvis en el futur.El consum de silici de la barra de tracció és d'1,066 kg/kg i hi ha un cert marge d'optimització.S'espera que sigui d'1,05 kg/kg i 1,043 kg/kg el 2025 i el 2030, respectivament.En el procés d'estirament d'un sol cristall, es pot aconseguir la reducció del consum de silici de la vareta d'estirament reduint la pèrdua de neteja i trituració, controlant estrictament l'entorn de producció, reduint la proporció d'imprimacions, millorant el control de precisió i optimitzant la classificació. i tecnologia de processament de materials de silici degradats.Tot i que el consum de silici de les hòsties de silici policristalí és elevat, el cost de producció de les hòsties de silici policristalí és relativament elevat perquè els lingots de silici policristalí es produeixen mitjançant la fosa de lingot de fusió en calent, mentre que els lingots de silici monocristal·lí solen produir-se per un creixement lent als forns de cristall simple Czochralski. que consumeix una potència relativament elevada.Baix.El 2021, el cost mitjà de producció de les hòsties de silici monocristal·lí serà d'uns 0,673 iuans/W, i el de les hòsties de silici policristalí serà de 0,66 iuans/W.
A mesura que el gruix de l'hòstia de silici disminueixi i el diàmetre de la barra de filferro de diamant disminueix, la producció de barres/lingots de silici d'igual diàmetre per quilogram augmentarà i el nombre de barres de silici de cristall simple del mateix pes serà més gran que això. de lingots de silici policristalí.Pel que fa a la potència, la potència utilitzada per cada hòstia de silici varia segons el tipus i la mida.El 2021, la producció de barres quadrades monocristal·lines tipus p de 166 mm és d'unes 64 peces per quilogram, i la producció de lingots quadrats policristalins és d'unes 59 peces.Entre les hòsties de silici d'un sol cristall de tipus p, la sortida de les barres quadrades monocristal·lines de 158,75 mm és d'unes 70 peces per quilogram, la sortida de les barres quadrades d'un sol cristall de 182 mm de tipus p és d'unes 53 peces per quilogram i la sortida de p -Tipus de 210 mm de mida de varetes de cristall simple per quilogram és d'unes 53 peces.La sortida de la barra quadrada és d'unes 40 peces.Del 2022 al 2030, l'aprimament continu de les hòsties de silici comportarà, sens dubte, un augment del nombre de barres/lingots de silici del mateix volum.El diàmetre més petit de la barra de filferro de diamant i la mida mitjana de les partícules també ajudaran a reduir les pèrdues de tall, augmentant així el nombre d'hòsties produïdes.quantitat.S'estima que el 2025 i el 2030, la producció de varetes quadrades monocristal·lines de mida p de 166 mm és d'unes 71 i 78 peces per quilogram, i la producció de lingots quadrats policristalins és d'unes 62 i 62 peces, que es deu al mercat baix. quota d'hòsties de silici policristalí És difícil provocar un progrés tecnològic significatiu.Hi ha diferències en la potència de diferents tipus i mides de hòsties de silici.Segons les dades de l'anunci, la potència mitjana de les hòsties de silici de 158,75 mm és d'uns 5,8 W/peça, la potència mitjana de les hòsties de silici de 166 mm és d'uns 6,25 W/peça i la potència mitjana de les hòsties de silici de 182 mm és d'uns 6,25 W/peça. .La potència mitjana de l'hòstia de silici de mida és d'uns 7,49 W/peça, i la potència mitjana de l'hòstia de silici de mida de 210 mm és d'uns 10 W/peça.
En els darrers anys, les hòsties de silici s'han desenvolupat gradualment en la direcció de la mida gran, i la mida gran afavoreix l'augment de la potència d'un sol xip, diluint així el cost de les cèl·lules sense silici.Tanmateix, l'ajust de la mida de les hòsties de silici també ha de tenir en compte els problemes de concordança i estandardització aigües amunt i aigües avall, especialment la càrrega i els problemes de corrent elevat.Actualment, hi ha dos camps al mercat pel que fa a la direcció de desenvolupament futura de la mida de les hòsties de silici, és a dir, la mida de 182 mm i la mida de 210 mm.La proposta de 182 mm és principalment des de la perspectiva de la integració vertical de la indústria, basada en la consideració de la instal·lació i el transport de cèl·lules fotovoltaiques, la potència i l'eficiència dels mòduls i la sinergia entre aigües amunt i aigües avall;mentre que 210 mm és principalment des de la perspectiva del cost de producció i el cost del sistema.La producció de hòsties de silici de 210 mm va augmentar més d'un 15% en el procés de dibuix de varetes d'un sol forn, el cost de producció de la bateria aigües avall es va reduir en uns 0,02 iuans/W i el cost total de la construcció de la central elèctrica es va reduir en uns 0,1 iuans/ W.En els propers anys, s'espera que les hòsties de silici amb una mida inferior a 166 mm s'eliminin gradualment;els problemes de concordança aigües amunt i aigües avall de les hòsties de silici de 210 mm es solucionaran gradualment de manera eficaç i el cost es convertirà en un factor més important que afectarà la inversió i la producció de les empreses.Per tant, augmentarà la quota de mercat de les hòsties de silici de 210 mm.Pujada constant;L'hòstia de silici de 182 mm es convertirà en la mida principal del mercat en virtut dels seus avantatges en la producció integrada verticalment, però amb el desenvolupament innovador de la tecnologia d'aplicació d'hòsties de silici de 210 mm, 182 mm li donaran pas.A més, és difícil que les hòsties de silici de mida més gran s'utilitzin àmpliament al mercat en els propers anys, perquè el cost laboral i el risc d'instal·lació de les hòsties de silici de gran mida augmentarà molt, cosa que és difícil de compensar amb la estalvi en costos de producció i costos del sistema..El 2021, les mides de les hòsties de silici al mercat inclouen 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm, etc. Entre elles, la mida de 158,75 mm i 166 mm representava el 50% del total i la mida de 156,7 mm. es va reduir al 5%, que es reemplaçarà gradualment en el futur;166 mm és la solució de mida més gran que es pot actualitzar per a la línia de producció de bateries existent, que serà la mida més gran dels últims dos anys.Pel que fa a la mida de la transició, s'espera que la quota de mercat sigui inferior al 2% el 2030;la mida combinada de 182 mm i 210 mm representarà el 45% el 2021 i la quota de mercat augmentarà ràpidament en el futur.S'espera que la quota de mercat total el 2030 superi el 98%.
En els darrers anys, la quota de mercat del silici monocristal·lí ha continuat augmentant i ha ocupat la posició principal al mercat.Del 2012 al 2021, la proporció de silici monocristal·lí va passar de menys del 20% al 93,3%, un augment significatiu.El 2018, les hòsties de silici al mercat són principalment hòsties de silici policristalí, que representen més del 50%.El motiu principal és que els avantatges tècnics de les hòsties de silici monocristal·lí no poden cobrir els inconvenients de cost.Des del 2019, com que l'eficiència de conversió fotoelèctrica de les hòsties de silici monocristal·lí ha superat significativament la de les hòsties de silici policristalí i el cost de producció de les hòsties de silici monocristal·lí ha continuat disminuint amb el progrés tecnològic, la quota de mercat de les hòsties de silici monocristal·lí ha continuat augmentant, convertint-se en el corrent principal del mercat.producte.S'espera que la proporció d'hòsties de silici monocristal·lí arribi al voltant del 96% el 2025 i la quota de mercat de les hòsties de silici monocristal·lí arribi al 97,7% el 2030. (Font de l'informe: Future Think Tank)
1.3.Bateries: les bateries PERC dominen el mercat i el desenvolupament de bateries de tipus n augmenta la qualitat del producte
L'enllaç mitjà de la cadena de la indústria fotovoltaica inclou cèl·lules fotovoltaiques i mòduls de cèl·lules fotovoltaiques.El processament de les hòsties de silici en cèl·lules és el pas més important per realitzar la conversió fotoelèctrica.Es necessiten uns set passos per processar una cèl·lula convencional a partir d'una hòstia de silici.Primer, poseu l'hòstia de silici en àcid fluorhídric per produir una estructura de camussa semblant a una piràmide a la seva superfície, reduint així la reflectivitat de la llum solar i augmentant l'absorció de la llum;el segon és que el fòsfor es difon a la superfície d'un costat de la hòstia de silici per formar una unió PN, i la seva qualitat afecta directament l'eficiència de la cèl·lula;el tercer és eliminar la unió PN formada al costat de l'hòstia de silici durant l'etapa de difusió per evitar curtcircuits de la cèl·lula;Una capa de pel·lícula de nitrur de silici està recoberta al costat on es forma la unió PN per reduir la reflexió de la llum i alhora augmentar l'eficiència;el cinquè és imprimir elèctrodes metàl·lics a la part davantera i posterior de la hòstia de silici per recollir els portadors minoritaris generats per la fotovoltaica;El circuit imprès a l'etapa d'impressió està sinteritzat i format, i s'integra amb l'hòstia de silici, és a dir, la cèl·lula;finalment, es classifiquen les cèl·lules amb diferents eficiències.
Les cèl·lules de silici cristal·lí es fan normalment amb hòsties de silici com a substrats i es poden dividir en cèl·lules de tipus p i cèl·lules de tipus n segons el tipus d'hòsties de silici.Entre elles, les cèl·lules de tipus n tenen una eficiència de conversió més alta i estan substituint gradualment les cèl·lules de tipus p en els darrers anys.Les hòsties de silici de tipus P es fan dopant silici amb bor, i les hòsties de silici de tipus n estan fetes de fòsfor.Per tant, la concentració d'element de bor a la hòstia de silici de tipus n és més baixa, inhibint així la unió dels complexos bor-oxigen, millorant la vida útil del portador minoritari del material de silici i, al mateix temps, no hi ha atenuació fotoinduïda. a la bateria.A més, els portadors minoritaris de tipus n són forats, els portadors minoritaris de tipus p són electrons i la secció transversal de captura de la majoria dels àtoms d'impureses per als forats és més petita que la dels electrons.Per tant, la vida útil del portador minoritari de la cèl·lula de tipus n és més alta i la taxa de conversió fotoelèctrica és més alta.Segons les dades del laboratori, el límit superior de l'eficiència de conversió de les cèl·lules de tipus p és del 24,5% i l'eficiència de conversió de les cèl·lules de tipus n és de fins al 28,7%, de manera que les cèl·lules de tipus n representen la direcció de desenvolupament de la tecnologia futura.El 2021, les cèl·lules de tipus n (incloent principalment cèl·lules d'heterounió i cèl·lules TOPCon) tenen costos relativament elevats i l'escala de producció en massa encara és petita.La quota de mercat actual és d'aproximadament el 3%, que és bàsicament la mateixa que l'any 2020.
El 2021, l'eficiència de conversió de les cèl·lules de tipus n millorarà significativament i s'espera que hi hagi més marge per al progrés tecnològic en els propers cinc anys.El 2021, la producció a gran escala de cèl·lules monocristal·lines de tipus p utilitzarà la tecnologia PERC i l'eficiència de conversió mitjana arribarà al 23,1%, un augment de 0,3 punts percentuals en comparació amb el 2020;l'eficiència de conversió de les cèl·lules de silici negre policristalí amb tecnologia PERC arribarà al 21,0%, en comparació amb el 2020. Augment anual de 0,2 punts percentuals;La millora de l'eficiència de les cèl·lules de silici negre policristal·lí convencional no és forta, l'eficiència de conversió el 2021 serà d'uns 19,5%, només 0,1 punts percentuals més alta, i l'espai de millora de l'eficiència futura és limitat;l'eficiència de conversió mitjana de les cèl·lules PERC monocristal·lines de lingot és del 22,4%, que és 0,7 punts percentuals inferior a la de les cèl·lules PERC monocristal·lines;l'eficiència de conversió mitjana de les cèl·lules TOPCon de tipus n arriba al 24%, i l'eficiència de conversió mitjana de les cèl·lules d'heterounió arriba al 24,2%, totes dues s'han millorat molt en comparació amb el 2020, i l'eficiència de conversió mitjana de les cèl·lules IBC arriba al 24,2%.Amb el desenvolupament de la tecnologia en el futur, les tecnologies de bateries com TBC i HBC també poden continuar avançant.En el futur, amb la reducció dels costos de producció i la millora del rendiment, les bateries de tipus n seran una de les principals direccions de desenvolupament de la tecnologia de les bateries.
Des de la perspectiva de la ruta de la tecnologia de la bateria, l'actualització iterativa de la tecnologia de la bateria ha passat principalment per BSF, PERC, TOPCon basat en la millora de PERC i HJT, una nova tecnologia que subverteix PERC;TOPCon es pot combinar encara més amb IBC per formar TBC, i HJT també es pot combinar amb IBC per convertir-se en HBC.Les cèl·lules monocristal·lines de tipus P utilitzen principalment la tecnologia PERC, les cèl·lules policristalines de tipus p inclouen cèl·lules de silici negre policristalí i cèl·lules monocristal·lines de lingot, aquesta última es refereix a l'addició de cristalls de llavors monocristal·lines sobre la base del procés de lingot policristalí convencional, solidificació direccional. Es forma un lingot de silici quadrat i es fa una hòstia de silici barrejada amb monocristal i policristalina mitjançant una sèrie de processos de processament.Com que utilitza essencialment una ruta de preparació policristalina, s'inclou a la categoria de cèl·lules policristalines de tipus p.Les cèl·lules de tipus n inclouen principalment cèl·lules monocristal·lines TOPCon, cèl·lules monocristal·lines HJT i cèl·lules monocristal·lines IBC.El 2021, les noves línies de producció massiva encara estaran dominades per les línies de producció de cèl·lules PERC i la quota de mercat de les cèl·lules PERC augmentarà encara més fins al 91,2%.Com que la demanda de productes per a projectes a l'aire lliure i domèstics s'ha concentrat en productes d'alta eficiència, la quota de mercat de les bateries BSF baixarà del 8,8% al 5% el 2021.
1.4.Mòduls: el cost de les cèl·lules representa la part principal i la potència dels mòduls depèn de les cèl·lules
Les etapes de producció dels mòduls fotovoltaics inclouen principalment la interconnexió i la laminació de cèl·lules, i les cèl·lules representen una part important del cost total del mòdul.Com que el corrent i la tensió d'una sola cèl·lula són molt petits, les cèl·lules s'han d'interconnectar mitjançant barres de bus.Aquí, es connecten en sèrie per augmentar la tensió, i després es connecten en paral·lel per obtenir un corrent elevat, i després el vidre fotovoltaic, EVA o POE, full de bateria, EVA o POE, la làmina posterior es segella i es premeu amb calor en un ordre determinat. , i finalment protegit per marc d'alumini i vora de segellat de silicona.Des de la perspectiva de la composició dels costos de producció dels components, el cost del material representa el 75%, ocupant la posició principal, seguit del cost de fabricació, el cost de rendiment i el cost laboral.El cost dels materials està liderat pel cost de les cèl·lules.Segons els anuncis de moltes empreses, les cèl·lules representen aproximadament 2/3 del cost total dels mòduls fotovoltaics.
Els mòduls fotovoltaics solen dividir-se segons el tipus de cèl·lula, la mida i la quantitat.Hi ha diferències en la potència dels diferents mòduls, però tots estan en fase ascendent.La potència és un indicador clau dels mòduls fotovoltaics, que representa la capacitat del mòdul per convertir l'energia solar en electricitat.Es pot veure a partir de les estadístiques de potència de diferents tipus de mòduls fotovoltaics que, quan la mida i el nombre de cèl·lules del mòdul són iguals, la potència del mòdul és monocristal de tipus n > monocristal de tipus p > policristalina;Com més gran sigui la mida i la quantitat, més gran serà la potència del mòdul;per als mòduls de cristall únic TOPCon i els mòduls d'heterounió de la mateixa especificació, la potència d'aquest últim és més gran que la del primer.Segons la previsió de CPIA, la potència del mòdul augmentarà entre 5 i 10 W per any en els propers anys.A més, l'embalatge del mòdul comportarà una certa pèrdua de potència, incloent principalment pèrdues òptiques i pèrdues elèctriques.El primer és causat per la transmitància i el desajust òptic dels materials d'embalatge com el vidre fotovoltaic i l'EVA, i el segon es refereix principalment a l'ús de cèl·lules solars en sèrie.La pèrdua de circuit causada per la resistència de la cinta de soldadura i la pròpia barra de bus, i la pèrdua de desajust actual causada per la connexió en paral·lel de les cèl·lules, la pèrdua total de potència de les dues representa al voltant del 8%.
1.5.Capacitat instal·lada fotovoltaica: òbviament, les polítiques de diversos països estan impulsades i hi ha un gran espai per a la nova capacitat instal·lada en el futur
El món bàsicament ha arribat a un consens sobre les emissions netes zero sota l'objectiu de protecció del medi ambient, i l'economia dels projectes fotovoltaics superposats ha sorgit gradualment.Els països estan explorant activament el desenvolupament de la generació d'energia renovable.En els darrers anys, països d'arreu del món s'han compromès a reduir les emissions de carboni.La majoria dels principals emissors de gasos d'efecte hivernacle han formulat els corresponents objectius d'energia renovable, i la capacitat instal·lada d'energia renovable és enorme.Basant-se en l'objectiu de control de temperatura d'1,5 ℃, IRENA preveu que la capacitat global d'energia renovable instal·lada arribarà als 10,8 TW el 2030. A més, segons les dades de WOODMac, el nivell de cost de l'electricitat (LCOE) de la generació d'energia solar a la Xina, l'Índia, els Estats Units i altres països ja és inferior a l'energia fòssil més barata, i seguirà disminuint en el futur.La promoció activa de polítiques en diversos països i l'economia de la generació d'energia fotovoltaica han donat lloc a un augment constant de la capacitat instal·lada acumulada de la fotovoltaica al món i a la Xina en els darrers anys.Del 2012 al 2021, la capacitat instal·lada acumulada de la fotovoltaica al món augmentarà de 104,3 GW a 849,5 GW, i la capacitat instal·lada acumulada de la fotovoltaica a la Xina augmentarà de 6,7 GW a 307 GW, un augment de més de 44 vegades.A més, la capacitat fotovoltaica de nova instal·lació de la Xina representa més del 20% de la capacitat instal·lada total del món.El 2021, la capacitat fotovoltaica de nova instal·lació de la Xina és de 53 GW, que representa al voltant del 40% de la capacitat nova instal·lada del món.Això es deu principalment a l'abundant i uniforme distribució dels recursos d'energia lleugera a la Xina, als ben desenvolupats aigües amunt i avall i al fort suport de les polítiques nacionals.Durant aquest període, la Xina ha tingut un paper important en la generació d'energia fotovoltaica i la capacitat instal·lada acumulada ha representat menys del 6,5%.va saltar fins al 36,14%.
A partir de l'anàlisi anterior, el CPIA ha donat la previsió d'instal·lacions fotovoltaiques recentment augmentades del 2022 al 2030 a tot el món.S'estima que tant en condicions optimistes com conservadores, la capacitat global de nova instal·lació el 2030 serà de 366 i 315 GW respectivament, i la capacitat de nova instal·lació de la Xina serà de 128, 105 GW.A continuació, pronosticarem la demanda de polisilici en funció de l'escala de la nova capacitat instal·lada cada any.
1.6.Previsió de demanda de polisilici per a aplicacions fotovoltaiques
Del 2022 al 2030, basant-se en la previsió del CPIA per a les instal·lacions fotovoltaiques globals recentment augmentades en escenaris optimistes i conservadors, es pot predir la demanda de polisilici per a aplicacions fotovoltaiques.Les cèl·lules són un pas clau per realitzar la conversió fotoelèctrica, i les hòsties de silici són les matèries primeres bàsiques de les cèl·lules i la part baixa directa del polisilici, per la qual cosa és una part important de la previsió de la demanda de polisilici.El nombre ponderat de peces per quilogram de barres i lingots de silici es pot calcular a partir del nombre de peces per quilogram i la quota de mercat de barres i lingots de silici.Aleshores, segons la potència i la quota de mercat de les hòsties de silici de diferents mides, es pot obtenir la potència ponderada de les hòsties de silici i, a continuació, es pot estimar el nombre necessari d'hòsties de silici segons la capacitat fotovoltaica recentment instal·lada.A continuació, es pot obtenir el pes de les barres i lingots de silici necessaris segons la relació quantitativa entre el nombre d'hòsties de silici i el nombre ponderat de barres de silici i lingots de silici per quilogram.A més, combinat amb el consum ponderat de silici de barres de silici/lingots de silici, finalment es pot obtenir la demanda de polisilici per a la capacitat fotovoltaica de nova instal·lació.Segons els resultats de la previsió, la demanda global de polisilici per a noves instal·lacions fotovoltaiques en els últims cinc anys continuarà augmentant, arribarà a un màxim el 2027, i després disminuirà lleugerament en els propers tres anys.S'estima que en condicions optimistes i conservadores el 2025, la demanda global anual de polisilici per a instal·lacions fotovoltaiques serà de 1.108.900 tones i 907.800 tones respectivament, i la demanda global de polisilici per a aplicacions fotovoltaiques el 2030 serà de 1.042.100 tones en condicions optimistes i conservadores. ., 896.900 tones.Segons la Xinaproporció de la capacitat instal·lada fotovoltaica global,La demanda de la Xina de polisilici per a ús fotovoltaic el 2025s'espera que siguin 369.600 tones i 302.600 tones respectivament en condicions optimistes i conservadores, i 739.300 tones i 605.200 tones a l'estranger respectivament.
2, Demanda final de semiconductors: l'escala és molt més petita que la demanda en el camp fotovoltaic, i es pot esperar un creixement futur
A més de fabricar cèl·lules fotovoltaiques, el polisilici també es pot utilitzar com a matèria primera per fabricar xips i s'utilitza en el camp dels semiconductors, que es pot subdividir en fabricació d'automòbils, electrònica industrial, comunicacions electròniques, electrodomèstics i altres camps.El procés des del polisilici fins al xip es divideix principalment en tres passos.Primer, el polisilici es dibuixa en lingots de silici monocristal·lí i després es talla en hòsties fines de silici.Les hòsties de silici es produeixen mitjançant una sèrie d'operacions de mòlta, xamfranat i poliment., que és la matèria primera bàsica de la fàbrica de semiconductors.Finalment, la hòstia de silici es talla i es grava amb làser en diverses estructures de circuits per fer productes de xip amb determinades característiques.Les hòsties de silici habituals inclouen principalment hòsties polides, hòsties epitaxials i hòsties SOI.L'hòstia polida és un material de producció de xips amb una gran planitud obtinguda polint l'hòstia de silici per eliminar la capa danyada de la superfície, que es pot utilitzar directament per fer xips, hòsties epitaxials i hòsties de silici SOI.Les hòsties epitaxials s'obtenen mitjançant el creixement epitaxial de hòsties polides, mentre que les hòsties de silici SOI es fabriquen mitjançant unió o implantació d'ions sobre substrats d'hòsties polides, i el procés de preparació és relativament difícil.
Mitjançant la demanda de polisilici pel costat dels semiconductors el 2021, combinada amb la previsió de l'agència de la taxa de creixement de la indústria dels semiconductors en els propers anys, es pot estimar aproximadament la demanda de polisilici en el camp dels semiconductors del 2022 al 2025.El 2021, la producció mundial de polisilici de grau electrònic representarà al voltant del 6% de la producció total de polisilici, i el polisilici de grau solar i el silici granular representaran al voltant del 94%.La majoria de polisilici de grau electrònic s'utilitza en el camp dels semiconductors, i un altre polisilici s'utilitza bàsicament a la indústria fotovoltaica..Per tant, es pot suposar que la quantitat de polisilici utilitzat a la indústria dels semiconductors el 2021 és d'unes 37.000 tones.A més, d'acord amb la futura taxa de creixement compost de la indústria dels semiconductors prevista per FortuneBusiness Insights, la demanda de polisilici per a l'ús de semiconductors augmentarà a un ritme anual del 8,6% del 2022 al 2025. S'estima que el 2025, la demanda de el polisilici en el camp dels semiconductors serà d'unes 51.500 tones.(Font de l'informe: Future Think Tank)
3, Importació i exportació de polisilici: les importacions superen amb escreix les exportacions, amb Alemanya i Malàisia que representen una proporció més gran
El 2021, al voltant del 18,63% de la demanda de polisilici de la Xina vindrà de les importacions, i l'escala de les importacions supera amb escreix l'escala de les exportacions.Del 2017 al 2021, el patró d'importació i exportació de polisilici està dominat per les importacions, que pot ser degut a la forta demanda aigües avall de la indústria fotovoltaica que s'ha desenvolupat ràpidament en els últims anys, i la seva demanda de polisilici representa més del 94% de la indústria fotovoltaica. demanda total;A més, l'empresa encara no domina la tecnologia de producció de polisilici de qualitat electrònica d'alta puresa, de manera que alguns polisilici requerits per la indústria de circuits integrats encara han de dependre de les importacions.Segons les dades de la branca de la indústria del silici, el volum d'importació va continuar disminuint el 2019 i el 2020. El motiu fonamental de la disminució de les importacions de polisilici el 2019 va ser l'augment substancial de la capacitat de producció, que va passar de 388.000 tones el 2018 a 452.000 tones. el 2019. Al mateix temps, OCI, REC, HANWHA Algunes empreses estrangeres, com algunes empreses estrangeres, s'han retirat de la indústria del polisilici a causa de les pèrdues, de manera que la dependència de les importacions del polisilici és molt menor;tot i que la capacitat de producció no ha augmentat el 2020, l'impacte de l'epidèmia ha provocat retards en la construcció de projectes fotovoltaics, i el nombre de comandes de polisilici ha disminuït en el mateix període.El 2021, el mercat fotovoltaic de la Xina es desenvoluparà ràpidament i el consum aparent de polisilici arribarà a les 613.000 tones, la qual cosa farà que el volum d'importació repunti.En els últims cinc anys, el volum net d'importació de polisilici de la Xina ha estat d'entre 90.000 i 140.000 tones, de les quals unes 103.800 tones el 2021. S'espera que el volum net d'importació de polisilici de la Xina es mantingui al voltant de 100.000 tones anuals del 2022 al 2025.
Les importacions de polisilici de la Xina provenen principalment d'Alemanya, Malàisia, Japó i Taiwan, Xina, i les importacions totals d'aquests quatre països representaran el 90,51% el 2021. Al voltant del 45% de les importacions de polisilici de la Xina provenen d'Alemanya, el 26% de Malàisia, El 13,5% del Japó, i el 6% de Taiwan.Alemanya posseeix el gegant mundial de polisilici WACKER, que és la font més gran de polisilici a l'estranger, que representa el 12,7% de la capacitat de producció global total el 2021;Malàisia té un gran nombre de línies de producció de polisilici de la companyia OCI de Corea del Sud, que prové de la línia de producció original a Malàisia de TOKUYAMA, una empresa japonesa adquirida per OCI.Hi ha fàbriques i algunes fàbriques que OCI va traslladar de Corea del Sud a Malàisia.El motiu del trasllat és que Malàisia ofereix espai gratuït a les fàbriques i el cost de l'electricitat és un terç inferior al de Corea del Sud;Japó i Taiwan, Xina tenen TOKUYAMA, GET i altres empreses, que ocupen una gran part de la producció de polisilici.un lloc.El 2021, la producció de polisilici serà de 492.000 tones, la qual la capacitat fotovoltaica recentment instal·lada i la demanda de producció de xips serà de 206.400 tones i 1.500 tones, respectivament, i les 284.100 tones restants s'utilitzaran principalment per al processament aigües avall i s'exportaran a l'estranger.En els enllaços aigües avall del polisilici, s'exporten principalment hòsties, cèl·lules i mòduls de silici, entre els quals destaca especialment l'exportació de mòduls.El 2021, s'havien produït 4.640 milions d'hòsties de silici i 3.200 milions de cèl·lules fotovoltaiques.exportatde la Xina, amb una exportació total de 22,6 GW i 10,3 GW respectivament, i l'exportació de mòduls fotovoltaics és de 98,5 GW, amb molt poques importacions.Pel que fa a la composició del valor d'exportació, les exportacions de mòduls el 2021 arribaran als 24.610 milions de dòlars EUA, que representen el 86%, seguides de les hòsties i les bateries de silici.El 2021, la producció global d'hòsties de silici, cèl·lules fotovoltaiques i mòduls fotovoltaics arribarà al 97,3%, 85,1% i 82,3%, respectivament.S'espera que la indústria fotovoltaica mundial es continuï concentrant a la Xina durant els propers tres anys, i el volum de producció i exportació de cada enllaç serà considerable.Per tant, s'estima que del 2022 al 2025 augmentarà gradualment la quantitat de polisilici utilitzat per processar i produir productes aigües avall i exportat a l'estranger.S'estima restant la producció a l'estranger de la demanda de polisilici a l'estranger.El 2025, es calcula que el polisilici produït mitjançant el processament en productes aigües avall exportarà 583.000 tones a països estrangers des de la Xina.
4, Resum i perspectives
La demanda global de polisilici es concentra principalment en el camp fotovoltaic, i la demanda en el camp dels semiconductors no és un ordre de magnitud.La demanda de polisilici és impulsada per instal·lacions fotovoltaiques, i es transmet gradualment al polisilici a través de l'enllaç de mòduls fotovoltaics-cèl·lula-hòstia, generant-ne demanda.En el futur, amb l'expansió de la capacitat instal·lada fotovoltaica global, la demanda de polisilici és generalment optimista.De manera optimista, les instal·lacions fotovoltaiques recentment augmentades a la Xina i a l'estranger que provoquen la demanda de polisilici el 2025 seran de 36,96 GW i 73,93 GW respectivament, i la demanda en condicions conservadores també arribarà a 30,24 GW i 60,49 GW respectivament.L'any 2021, l'oferta i la demanda mundials de polisilici seran reduïdes, cosa que donarà lloc a uns preus globals elevats de polisilici.Aquesta situació pot continuar fins al 2022 i passar gradualment a l'etapa de subministrament fluix després del 2023. A la segona meitat del 2020, l'impacte de l'epidèmia va començar a debilitar-se i l'expansió de la producció aigües avall va impulsar la demanda de polisilici, i algunes empreses líders van planificar per ampliar la producció.No obstant això, el cicle d'expansió de més d'un any i mig va donar lloc a l'alliberament de la capacitat de producció a finals de 2021 i 2022, la qual cosa va suposar un augment del 4,24% el 2021. Hi ha una bretxa d'oferta de 10.000 tones, per la qual cosa els preus han augmentat bruscament.Es preveu que l'any 2022, en les condicions optimistes i conservadores de la capacitat instal·lada fotovoltaica, la bretxa d'oferta i demanda serà de -156.500 tones i 2.400 tones, respectivament, i el subministrament global encara estarà en un estat d'oferta relativament escassa.L'any 2023 i més enllà, els nous projectes que van començar a construir-se a finals de 2021 i principis de 2022 iniciaran la producció i aconseguiran un augment de la capacitat de producció.L'oferta i la demanda aniran afluixant gradualment i els preus poden estar sota pressió a la baixa.En el seguiment, s'ha de parar atenció a l'impacte de la guerra rus-ucraïnesa en el patró energètic global, que pot canviar el pla global de capacitat fotovoltaica de nova instal·lació, que afectarà la demanda de polisilici.
(Aquest article és només per a la referència dels clients d'UrbanMines i no representa cap assessorament d'inversió)