1, Končno povpraševanje po fotovoltaiki: povpraševanje po nameščeni fotovoltaični zmogljivosti je veliko, povpraševanje po polisiliciju pa je obrnjeno na podlagi napovedi nameščene zmogljivosti
1.1.Poraba polisilicija: globalnaobseg porabe vztrajno narašča, predvsem za fotovoltaično proizvodnjo električne energije
Zadnjih deset let, globalnopolisilicijporaba je še naprej naraščala, delež Kitajske pa se je še naprej povečeval, na čelu s fotovoltaično industrijo.Od leta 2012 do 2021 je svetovna poraba polisilicija na splošno kazala trend naraščanja in se je povečala z 237.000 ton na približno 653.000 ton.Leta 2018 je bila na Kitajskem uvedena nova politika 531 fotovoltaike, ki je očitno znižala stopnjo subvencije za proizvodnjo fotovoltaične energije.Novo instalirane fotovoltaične zmogljivosti so se medletno zmanjšale za 18 %, prizadeto pa je bilo tudi povpraševanje po polisiliciju.Od leta 2019 je država uvedla številne politike za spodbujanje omrežne paritete fotovoltaike.S hitrim razvojem fotovoltaične industrije je tudi povpraševanje po polisiliciju vstopilo v obdobje hitre rasti.V tem obdobju je delež kitajske porabe polisilicija v skupni svetovni porabi še naprej naraščal, z 61,5 % leta 2012 na 93,9 % leta 2021, predvsem zaradi hitro razvijajoče se fotovoltaične industrije na Kitajskem.Z vidika vzorca svetovne porabe različnih vrst polisilicija leta 2021 bodo silicijevi materiali, ki se uporabljajo za fotonapetostne celice, predstavljali vsaj 94 %, od tega polisilicij sončne kakovosti in zrnat silicij 91 % oziroma 3 %, medtem ko polisilicij elektronske kakovosti, ki se lahko uporablja za čipe, predstavlja 94 %.Razmerje je 6 %, kar kaže, da trenutno povpraševanje po polisiliciju prevladuje po fotovoltaiki.Pričakuje se, da bo s segrevanjem dvoogljične politike povpraševanje po fotonapetostnih inštaliranih zmogljivostih postalo večje, poraba in delež solarnega polisilicija pa se bosta še povečevala.
1.2.Silicijeva rezina: monokristalna silicijeva rezina zavzema glavni tok in neprekinjena tehnologija Czochralski se hitro razvija
Neposredna nadaljnja povezava polisilicija so silicijeve rezine, Kitajska pa trenutno prevladuje na svetovnem trgu silicijevih rezin.Od leta 2012 do 2021 sta se svetovna in kitajska proizvodna zmogljivost in proizvodnja silicijevih rezin še naprej povečevali, fotovoltaična industrija pa je še naprej cvetela.Silicijeve rezine služijo kot most, ki povezuje silicijeve materiale in baterije, in ni obremenitve proizvodnih zmogljivosti, zato še naprej privablja veliko število podjetij, da vstopijo v industrijo.Leta 2021 so se kitajski proizvajalci silicijevih rezin znatno razširiliproizvodnjazmogljivost na 213,5 GW, kar je povzročilo povečanje svetovne proizvodnje silicijevih rezin na 215,4 GW.Glede na obstoječe in na novo povečane proizvodne zmogljivosti na Kitajskem se pričakuje, da bo letna stopnja rasti v naslednjih nekaj letih ohranila 15-25 %, kitajska proizvodnja rezin pa bo še vedno ohranila absolutno prevladujoč položaj v svetu.
Polikristalni silicij je mogoče izdelati v polikristalne silicijeve ingote ali monokristalne silicijeve palice.Proizvodni proces ingotov polikristalnega silicija vključuje predvsem metodo litja in metodo neposrednega taljenja.Trenutno je druga vrsta glavna metoda, stopnja izgube pa se v bistvu ohranja na približno 5 %.Metoda ulivanja je v glavnem taljenje silicijevega materiala v lončku in nato ulivanje v drug predhodno ogret lonček za hlajenje.Z nadzorom hitrosti hlajenja se polikristalni silicijev ingot ulije s tehnologijo usmerjenega strjevanja.Postopek vročega taljenja pri metodi neposrednega taljenja je enak kot pri metodi vlivanja, pri kateri se polisilicij najprej neposredno stopi v lončku, vendar se stopnja ohlajanja razlikuje od metode ulivanja.Čeprav sta si metodi po naravi zelo podobni, metoda neposrednega taljenja potrebuje le en lonček, proizvedeni polisilikonski izdelek pa je dobre kakovosti, kar vodi k rasti ingotov polikristalnega silicija z boljšo orientacijo, proces rasti pa je enostaven za avtomatizirati, kar lahko zmanjša notranji položaj kristala Error.Trenutno vodilna podjetja v industriji materialov za sončno energijo na splošno uporabljajo metodo neposrednega taljenja za izdelavo ingotov polikristalnega silicija, vsebnosti ogljika in kisika pa so relativno nizke, nadzorovane pod 10 ppma in 16 ppma.V prihodnosti bo v proizvodnji ingotov polikristalnega silicija še vedno prevladovala metoda neposrednega taljenja, stopnja izgube pa bo v petih letih ostala okoli 5%.
Proizvodnja monokristalnih silicijevih palic temelji predvsem na metodi Czochralskega, ki jo dopolnjuje metoda taljenja v navpični coni suspenzije, izdelki, ki jih proizvajata obe, pa imajo različne uporabe.Metoda Czochralski uporablja odpornost na grafit za segrevanje polikristalnega silicija v kremenčevem lončku visoke čistosti v termičnem sistemu z ravnimi cevmi, da ga stali, nato vstavi zarodni kristal na površino taline za zlitje in zavrti zarodni kristal, medtem ko obrača lonček., se zarodni kristal počasi dvigne navzgor in monokristalni silicij se pridobi s postopki kalitve, ojačanja, obračanja ramen, rasti enakega premera in končne obdelave.Metoda taljenja v navpični plavajoči coni se nanaša na fiksiranje stolpičnega polikristalnega materiala visoke čistosti v komori peči, počasno premikanje kovinske tuljave vzdolž smeri dolžine polikristalnega materiala in prehajanje skozi stebrasti polikristalni material ter prehajanje visokozmogljivega radiofrekvenčnega toka v kovino tuljava za izdelavo Del notranjosti polikristalne stebričaste tuljave se stopi in po premikanju tuljave se talina prekristalizira in tvori en kristal.Zaradi različnih proizvodnih procesov prihaja do razlik v proizvodni opremi, proizvodnih stroških in kakovosti izdelkov.Trenutno so izdelki, pridobljeni z metodo conskega taljenja, visoke čistosti in se lahko uporabljajo za izdelavo polprevodniških naprav, medtem ko lahko metoda Czochralskega izpolnjuje pogoje za proizvodnjo monokristalnega silicija za fotovoltaične celice in ima nižje stroške, zato je mainstream metoda.Leta 2021 je tržni delež metode straight pull približno 85 %, v naslednjih nekaj letih pa naj bi se nekoliko povečal.Tržna deleža v letih 2025 in 2030 naj bi znašala 87 % oziroma 90 %.V smislu okrožnega taljenja monokristalnega silicija je industrijska koncentracija okrožnega taljenja monokristalnega silicija v svetu razmeroma visoka.pridobitev), TOPSIL (Danska) .V prihodnosti se proizvodnja staljenega enokristalnega silicija ne bo bistveno povečala.Razlog je v tem, da so s tem povezane tehnologije na Kitajskem razmeroma zaostale v primerjavi z Japonsko in Nemčijo, zlasti zmogljivost opreme za visokofrekvenčno ogrevanje in pogoji procesa kristalizacije.Tehnologija monokristala taljenega silicija na območju velikega premera zahteva, da kitajska podjetja še naprej raziskujejo sama.
Metodo Czochralskega lahko razdelimo na tehnologijo kontinuiranega vlečenja kristalov (CCZ) in tehnologijo ponavljajočega vlečenja kristalov (RCZ).Trenutno je glavna metoda v industriji RCZ, ki je v fazi prehoda iz RCZ v CCZ.Koraki vlečenja in podajanja monokristalov RZC so neodvisni drug od drugega.Pred vsakim vlečenjem je treba monokristalni ingot ohladiti in odstraniti v zaporni komori, medtem ko lahko CCZ izvede dovajanje in taljenje med vlečenjem.RCZ je razmeroma zrel, prostora za tehnološke izboljšave v prihodnosti pa bo malo;medtem ko ima CCZ prednosti zmanjšanja stroškov in izboljšanja učinkovitosti ter je v fazi hitrega razvoja.Kar zadeva stroške, lahko CCZ v primerjavi z RCZ, ki traja približno 8 ur, preden se izvleče ena palica, močno izboljša učinkovitost proizvodnje, zmanjša stroške lončka in porabo energije z odpravo tega koraka.Skupna proizvodnja posamezne peči je več kot 20 % višja kot pri RCZ.Proizvodni stroški so več kot 10% nižji od RCZ.Kar zadeva učinkovitost, lahko CCZ dokonča vlečenje 8-10 monokristalnih silicijevih palic v življenjskem ciklu lončka (250 ur), medtem ko lahko RCZ dokonča le približno 4, učinkovitost proizvodnje pa se lahko poveča za 100-150 %. .Kar zadeva kakovost, ima CCZ enakomernejšo upornost, nižjo vsebnost kisika in počasnejše kopičenje kovinskih nečistoč, zato je primernejši za pripravo enokristalnih silicijevih rezin tipa n, ki so tudi v obdobju hitrega razvoja.Trenutno so nekatera kitajska podjetja objavila, da imajo tehnologijo CCZ, in pot zrnatih silicijevih monokristalnih silicijevih rezin tipa CCZ-n je v bistvu jasna in so celo začela uporabljati 100-odstotno zrnate silicijeve materiale..V prihodnosti bo CCZ v bistvu nadomestil RCZ, vendar bo zahteval določen proces.
Proizvodni proces monokristalnih silicijevih rezin je razdeljen na štiri korake: vlečenje, rezanje, rezanje, čiščenje in sortiranje.Pojav metode rezanja z diamantno žico je močno zmanjšal stopnjo izgube pri rezanju.Postopek vlečenja kristalov je bil opisan zgoraj.Postopek rezanja vključuje operacije prirezovanja, kvadranja in posnemanja.Rezanje je uporaba stroja za rezanje stebrastega silicija na silicijeve rezine.Čiščenje in sortiranje sta zadnja koraka v proizvodnji silicijevih rezin.Metoda rezanja diamantne žice ima očitne prednosti pred tradicionalno metodo rezanja žice za malto, kar se odraža predvsem v kratki porabi časa in nizki izgubi.Hitrost diamantne žice je petkrat večja od hitrosti tradicionalnega rezanja.Na primer, za rezanje enojne rezine traja tradicionalno rezanje žice za malto približno 10 ur, rezanje diamantne žice pa le približno 2 uri.Izguba pri rezanju z diamantno žico je prav tako razmeroma majhna, poškodovana plast, ki jo povzroči rezanje z diamantno žico, pa je manjša kot pri rezanju z žico iz malte, kar je ugodno za rezanje tanjših silikonskih rezin.V zadnjih letih so se podjetja za zmanjšanje izgub pri rezanju in proizvodnih stroškov obrnila na metode rezanja diamantne žice, premer palic diamantne žice pa postaja čedalje manjši.Leta 2021 bo premer zbiralke diamantne žice 43–56 μm, premer zbiralke diamantne žice, ki se uporablja za monokristalne silicijeve rezine, pa se bo močno zmanjšal in še naprej upadal.Ocenjuje se, da bosta leta 2025 in 2030 premera diamantnih žičnih vodil, ki se uporabljajo za rezanje monokristalnih silicijevih rezin, 36 μm oziroma 33 μm, premeri diamantnih žičnih vodil, ki se uporabljajo za rezanje polikristalnih silicijevih rezin, pa 51 μm. in 51 μm.To je zato, ker je v polikristalnih silicijevih rezinah veliko napak in nečistoč, tanke žice pa so nagnjene k zlomu.Zato je premer zbiralke diamantne žice, ki se uporablja za rezanje polikristalnih silicijevih rezin, večji od premera monokristalnih silicijevih rezin, in ko se tržni delež polikristalnih silicijevih rezin postopoma zmanjšuje, se uporablja za polikristalni silicij Zmanjšanje premera diamanta žične zbiralke, razrezane na rezine, se je upočasnila.
Trenutno so silicijeve rezine v glavnem razdeljene na dve vrsti: polikristalne silicijeve rezine in monokristalne silicijeve rezine.Monokristalne silicijeve rezine imajo prednosti dolge življenjske dobe in visoke učinkovitosti fotoelektrične pretvorbe.Polikristalne silicijeve rezine so sestavljene iz kristalnih zrn z različnimi orientacijami kristalne ravnine, medtem ko so enokristalne silicijeve rezine izdelane iz polikristalnega silicija kot surovine in imajo enako orientacijo kristalne ravnine.Po videzu so polikristalne silicijeve rezine in monokristalne silicijeve rezine modro-črne in črno-rjave.Ker sta oba izrezana iz ingotov polikristalnega silicija oziroma monokristalnih silicijevih palic, sta obliki kvadratni in kvazikvadratni.Življenjska doba polikristalnih silicijevih rezin in monokristalnih silicijevih rezin je približno 20 let.Če sta način pakiranja in okolje uporabe primerna, lahko življenjska doba doseže več kot 25 let.Na splošno je življenjska doba monokristalnih silicijevih rezin nekoliko daljša od življenjske dobe polikristalnih silicijevih rezin.Poleg tega so monokristalne silicijeve rezine nekoliko boljše pri učinkovitosti fotoelektrične pretvorbe, njihova gostota dislokacij in kovinske nečistoče pa so veliko manjše kot pri polikristalnih silicijevih rezinah.Zaradi skupnega učinka različnih dejavnikov je življenjska doba manjšinskega nosilca monokristalov več desetkrat višja kot pri polikristalnih silicijevih rezinah.S tem se pokaže prednost učinkovitosti pretvorbe.Leta 2021 bo najvišja učinkovitost pretvorbe polikristalnih silicijevih rezin okoli 21 %, monokristalnih silicijevih rezin pa do 24,2 %.
Poleg dolge življenjske dobe in visoke učinkovitosti pretvorbe imajo monokristalne silicijeve rezine tudi prednost redčenja, kar prispeva k zmanjšanju porabe silicija in stroškov silicijevih rezin, vendar bodite pozorni na povečanje stopnje fragmentacije.Tanjšanje silicijevih rezin pomaga zmanjšati proizvodne stroške in trenutni postopek rezanja lahko v celoti zadosti potrebam redčenja, vendar mora debelina silicijevih rezin izpolnjevati tudi potrebe nadaljnje proizvodnje celic in komponent.Na splošno se debelina silicijevih rezin v zadnjih letih zmanjšuje, debelina polikristalnih silicijevih rezin pa je bistveno večja od monokristalnih silicijevih rezin.Monokristalne silicijeve rezine so nadalje razdeljene na silicijeve rezine n-tipa in silicijeve rezine p-tipa, medtem ko silicijeve rezine n-tipa večinoma vključujejo porabo baterije TOPCon in porabo baterije HJT.Leta 2021 je povprečna debelina polikristalnih silicijevih rezin 178 μm in pomanjkanje povpraševanja v prihodnosti jih bo vodilo k temu, da se bodo še naprej tanjšale.Zato je predvideno, da se bo debelina od leta 2022 do leta 2024 rahlo zmanjšala, po letu 2025 pa bo debelina ostala približno 170 μm;povprečna debelina monokristalnih silicijevih rezin p-tipa je približno 170 μm, leta 2025 in 2030 pa naj bi padla na 155 μm in 140 μm. Med monokristalnimi silicijevimi rezinami n-tipa je debelina silicijevih rezin, ki se uporabljajo za celice HJT, približno 150 μm, povprečna debelina silicijevih rezin tipa n, ki se uporabljajo za celice TOPCon, pa je 165 μm.135 μm.
Poleg tega proizvodnja polikristalnih silicijevih rezin porabi več silicija kot monokristalne silicijeve rezine, vendar so proizvodni koraki razmeroma preprosti, kar polikristalnim silicijevim rezinam prinaša stroškovne prednosti.Polikristalni silicij, kot običajna surovina za polikristalne silicijeve rezine in monokristalne silicijeve rezine, ima različno porabo pri proizvodnji obeh, kar je posledica razlik v čistosti in proizvodnih korakih obeh.Leta 2021 je poraba silicija polikristalnega ingota 1,10 kg/kg.Pričakuje se, da bo omejeno vlaganje v raziskave in razvoj povzročilo majhne spremembe v prihodnosti.Poraba silicija vlečne palice je 1,066 kg/kg in obstaja določen prostor za optimizacijo.Leta 2025 naj bi znašala 1,05 kg/kg, leta 2030 pa 1,043 kg/kg.V procesu vlečenja enega kristala je mogoče zmanjšanje porabe silicija vlečne palice doseči z zmanjšanjem izgube pri čiščenju in drobljenju, strogim nadzorom proizvodnega okolja, zmanjšanjem deleža temeljnih premazov, izboljšanjem natančnega nadzora in optimizacijo razvrščanja in tehnologija obdelave degradiranih silicijevih materialov.Čeprav je poraba silicija pri polikristalnih silicijevih rezinah visoka, so proizvodni stroški polikristalnih silicijevih rezin razmeroma visoki, ker se polikristalni silicijevi ingoti proizvajajo z vročim talilnim litjem, medtem ko se monokristalni silicijevi ingoti običajno proizvajajo s počasno rastjo v Czochralski monokristalnih pečeh, ki porabi relativno veliko energije.Nizka.Leta 2021 bodo povprečni proizvodni stroški monokristalnih silicijevih rezin približno 0,673 juana/W, polikristalnih silicijevih rezin pa 0,66 juanov/W.
Ker se debelina silicijeve rezine zmanjšuje in premer zbiralke diamantne žice, se bo proizvodnja silicijevih palic/ingotov enakega premera na kilogram povečala, število enokristalnih silicijevih palic enake teže pa bo večje od tega ingotov polikristalnega silicija.Kar zadeva moč, se moč, ki jo porabi vsaka silicijeva rezina, razlikuje glede na vrsto in velikost.Leta 2021 je proizvodnja monokristalnih kvadratnih palic p-tipa velikosti 166 mm približno 64 kosov na kilogram, proizvodnja polikristalnih kvadratnih ingotov pa približno 59 kosov.Med monokristalnimi silicijevimi rezinami p-tipa je proizvodnja monokristalnih kvadratnih palic velikosti 158,75 mm približno 70 kosov na kilogram, proizvodnja monokristalnih kvadratnih palic velikosti p-tipa 182 mm je približno 53 kosov na kilogram in proizvodnja p -monokristalne palice velikosti 210 mm na kilogram je približno 53 kosov.Proizvodnja kvadratne palice je približno 40 kosov.Od leta 2022 do 2030 bo nenehno tanjšanje silicijevih rezin nedvomno povzročilo povečanje števila silicijevih palic/ingotov enake prostornine.Manjši premer zbiralke z diamantno žico in srednja velikost delcev bosta prav tako pomagala zmanjšati izgube pri rezanju, s čimer se bo povečalo število proizvedenih rezin.količino.Ocenjuje se, da je v letih 2025 in 2030 proizvodnja monokristalnih kvadratnih palic p-tipa velikosti 166 mm približno 71 in 78 kosov na kilogram, proizvodnja polikristalnih kvadratnih ingotov pa približno 62 in 62 kosov, kar je posledica nizkega trga delež polikristalnih silicijevih rezin Težko povzroči pomemben tehnološki napredek.Obstajajo razlike v moči različnih vrst in velikosti silicijevih rezin.Po podatkih iz objave je povprečna moč silicijevih rezin velikosti 158,75 mm približno 5,8 W/kos, povprečna moč silicijevih rezin velikosti 166 mm približno 6,25 W/kos, povprečna moč silicijevih rezin 182 mm pa približno 6,25 W/kos. .Povprečna moč silicijeve rezine velikosti je približno 7,49 W/kos, povprečna moč silikonske rezine velikosti 210 mm pa približno 10 W/kos.
V zadnjih letih so se silicijeve rezine postopoma razvile v smeri velike velikosti, velika velikost pa je ugodna za povečanje moči enega samega čipa, s čimer se zmanjšajo nesilicijevi stroški celic.Vendar pa je treba pri prilagoditvi velikosti silicijevih rezin upoštevati tudi vprašanja ujemanja in standardizacije navzgor in navzdol, zlasti težave z obremenitvijo in visokim tokom.Trenutno sta na trgu dva tabora glede prihodnje razvojne smeri velikosti silicijeve rezine, in sicer velikosti 182 mm in velikosti 210 mm.Predlog 182 mm je v glavnem z vidika vertikalne industrijske integracije, ki temelji na upoštevanju namestitve in transporta fotovoltaičnih celic, moči in učinkovitosti modulov ter sinergije med zgornjim in spodnjim delom;medtem ko je 210 mm predvsem z vidika proizvodnih stroškov in stroškov sistema.Proizvodnja 210-milimetrskih silicijevih rezin se je povečala za več kot 15 % v procesu vlečenja palic z eno pečjo, stroški proizvodnje baterij na nižji stopnji so se znižali za približno 0,02 juana/W, skupni stroški gradnje elektrarne pa so se zmanjšali za približno 0,1 juana/ W.V naslednjih nekaj letih se pričakuje, da bodo silicijeve rezine z velikostjo pod 166 mm postopoma izločene;problemi ujemanja 210 mm silicijevih rezin navzgor in navzdol bodo postopoma učinkovito rešeni, stroški pa bodo postali pomembnejši dejavnik, ki vpliva na naložbe in proizvodnjo podjetij.Zato se bo povečal tržni delež 210 mm silicijevih rezin.Enakomeren dvig;182 mm silicijeva rezina bo zaradi svojih prednosti v vertikalno integrirani proizvodnji postala glavna velikost na trgu, vendar se ji bo s prodornim razvojem tehnologije uporabe silicijeve rezine 182 mm umaknila.Poleg tega je težko, da bi se večje silicijeve rezine v naslednjih nekaj letih široko uporabljale na trgu, ker se bodo stroški dela in tveganje namestitve velikih silicijevih rezin močno povečali, kar je težko nadomestiti z prihranek pri proizvodnih stroških in sistemskih stroških..V letu 2021 velikosti silicijevih rezin na trgu vključujejo 156,75 mm, 157 mm, 158,75 mm, 166 mm, 182 mm, 210 mm itd. Med njimi je velikost 158,75 mm in 166 mm predstavljala 50 % celotnega števila, velikost pa 156,75 mm znižala na 5 %, kar bo v prihodnosti postopoma nadomeščeno;166 mm je največja velikostna rešitev, ki jo je mogoče nadgraditi za obstoječo proizvodno linijo baterij, kar bo največja velikost v zadnjih dveh letih.Glede na velikost prehoda se pričakuje, da bo tržni delež leta 2030 manjši od 2 %;skupna velikost 182 mm in 210 mm bo leta 2021 predstavljala 45 %, tržni delež pa se bo v prihodnosti hitro povečal.Pričakuje se, da bo skupni tržni delež leta 2030 presegel 98 %.
V zadnjih letih se je tržni delež monokristalnega silicija še naprej povečeval in zasedel vodilni položaj na trgu.Od leta 2012 do 2021 se je delež monokristalnega silicija povečal z manj kot 20 % na 93,3 %, kar je znatno povečanje.V letu 2018 so silicijeve rezine na trgu večinoma polikristalne silicijeve rezine, ki predstavljajo več kot 50 %.Glavni razlog je, da tehnične prednosti monokristalnih silicijevih rezin ne morejo pokriti stroškovnih pomanjkljivosti.Od leta 2019, ko je učinkovitost fotoelektrične pretvorbe monokristalnih silicijevih rezin znatno presegla učinkovitost polikristalnih silicijevih rezin in so proizvodni stroški monokristalnih silicijevih rezin še naprej upadali s tehnološkim napredkom, se je tržni delež monokristalnih silicijevih rezin še naprej povečeval in postal mainstream na trgu.izdelek.Pričakuje se, da bo delež monokristalnih silicijevih rezin leta 2025 dosegel približno 96 %, tržni delež monokristalnih silicijevih rezin pa bo leta 2030 dosegel 97,7 %. (Vir poročila: Future Think Tank)
1.3.Baterije: baterije PERC prevladujejo na trgu, razvoj baterij tipa n pa povečuje kakovost izdelkov
Vmesni člen verige fotovoltaične industrije vključuje fotovoltaične celice in module fotovoltaičnih celic.Predelava silicijevih rezin v celice je najpomembnejši korak pri uresničevanju fotoelektrične pretvorbe.Obdelava običajne celice iz silicijeve rezine traja približno sedem korakov.Najprej dajte silicijevo rezino v fluorovodikovo kislino, da ustvarite piramidasto strukturo semiša na njeni površini, s čimer zmanjšate odbojnost sončne svetlobe in povečate absorpcijo svetlobe;drugi je fosfor, ki je razpršen na površini ene strani silicijeve rezine, da tvori PN spoj, njegova kakovost pa neposredno vpliva na učinkovitost celice;tretji je odstraniti PN spoj, ki je nastal na strani silicijeve rezine med difuzijsko stopnjo, da se prepreči kratek stik celice;Plast silicijevega nitridnega filma je prevlečena na strani, kjer je oblikovan PN spoj, da se zmanjša odboj svetlobe in hkrati poveča učinkovitost;peti je tiskanje kovinskih elektrod na sprednji in zadnji strani silicijeve rezine za zbiranje manjšinskih nosilcev, ki jih generira fotovoltaika;Vezje, natisnjeno v fazi tiskanja, je sintrano in oblikovano ter integrirano s silicijevo rezino, to je celico;nazadnje so razvrščene celice z različnimi izkoristki.
Kristalne silicijeve celice so običajno izdelane s silicijevimi rezinami kot substrati in jih lahko razdelimo na celice p-tipa in celice n-tipa glede na vrsto silicijevih rezin.Med njimi imajo celice n-tipa večjo učinkovitost pretvorbe in v zadnjih letih postopoma nadomeščajo celice p-tipa.Silicijeve rezine tipa P so izdelane z dopiranjem silicija z borom, silicijeve rezine tipa n pa so izdelane iz fosforja.Zato je koncentracija elementa bora v silicijevi rezini n-tipa nižja, s čimer se zavira vezava kompleksov bor-kisik, izboljša življenjska doba manjšinskega nosilca silicijevega materiala, hkrati pa ni foto-inducirane dušenja v bateriji.Poleg tega so manjšinski nosilci n-tipa luknje, manjšinski nosilci p-tipa so elektroni, presek ujetja večine atomov nečistoč za luknje pa je manjši od prereza elektronov.Zato je življenjska doba manjšinskega nosilca celice n-tipa višja in stopnja fotoelektrične pretvorbe je višja.Po laboratorijskih podatkih je zgornja meja pretvorbenega izkoristka p-tipa celic 24,5 %, pretvorbeni izkoristek n-tipa celic pa do 28,7 %, zato predstavljajo n-tipi celice razvojno smer tehnologije prihodnosti.Leta 2021 imajo celice n-tipa (večinoma vključno s heterojunkcijskimi celicami in celicami TOPCon) relativno visoke stroške, obseg množične proizvodnje pa je še vedno majhen.Trenutni tržni delež je približno 3 %, kar je v bistvu enako kot leta 2020.
Leta 2021 bo učinkovitost pretvorbe celic n-tipa bistveno izboljšana, v naslednjih petih letih pa naj bi bilo več prostora za tehnološki napredek.Leta 2021 bo obsežna proizvodnja monokristalnih celic p-tipa uporabljala tehnologijo PERC, povprečna učinkovitost pretvorbe pa bo dosegla 23,1 %, kar je 0,3 odstotne točke več kot v letu 2020;učinkovitost pretvorbe celic iz polikristalnega črnega silicija s tehnologijo PERC bo dosegla 21,0 % v primerjavi z letom 2020. Letno povečanje za 0,2 odstotne točke;izboljšanje učinkovitosti običajnih polikristalnih črnih silicijevih celic ni močno, učinkovitost pretvorbe leta 2021 bo približno 19,5 %, le 0,1 odstotne točke višja, prihodnji prostor za izboljšanje učinkovitosti pa je omejen;povprečna učinkovitost pretvorbe ingotnih monokristalnih celic PERC je 22,4 %, kar je za 0,7 odstotne točke manj kot pri monokristalnih celicah PERC;povprečna učinkovitost pretvorbe celic TOPCon n-tipa doseže 24 %, povprečna učinkovitost pretvorbe heterojunkcijskih celic pa 24,2 %, oboje pa je bilo močno izboljšano v primerjavi z letom 2020, povprečna učinkovitost pretvorbe celic IBC pa doseže 24,2 %.Z razvojem tehnologije v prihodnosti bodo tehnologije baterij, kot sta TBC in HBC, morda še naprej napredovale.V prihodnosti bodo z znižanjem proizvodnih stroškov in izboljšanjem izkoristka baterije n-tipa ena glavnih razvojnih usmeritev baterijske tehnologije.
Z vidika poti tehnologije baterij je iterativna posodobitev tehnologije baterij v glavnem šla skozi BSF, PERC, TOPCon, ki temelji na izboljšavi PERC, in HJT, novo tehnologijo, ki spodkopava PERC;TOPCon je mogoče nadalje kombinirati z IBC, da nastane TBC, HJT pa se lahko združi tudi z IBC, da postane HBC.Monokristalne celice P-tipa večinoma uporabljajo tehnologijo PERC, polikristalne celice p-tipa vključujejo polikristalne celice iz črnega silicija in ingotne monokristalne celice, slednje se nanašajo na dodajanje monokristalnih semenskih kristalov na podlagi običajnega postopka polikristalnega ingota, usmerjeno strjevanje Po tem, Oblikuje se kvadratni silicijev ingot in silicijeva rezina, pomešana z monokristalom in polikristalom, se naredi skozi vrsto procesov obdelave.Ker v bistvu uporablja polikristalno pripravo, je vključena v kategorijo polikristalnih celic p-tipa.Celice tipa n vključujejo predvsem monokristalne celice TOPCon, monokristalne celice HJT in monokristalne celice IBC.V letu 2021 bodo nove množične proizvodne linije še vedno prevladovale proizvodne linije celic PERC, tržni delež celic PERC pa se bo še povečal na 91,2 %.Ker se je povpraševanje po izdelkih za zunanje in gospodinjske projekte osredotočilo na izdelke z visoko učinkovitostjo, bo tržni delež baterij BSF leta 2021 padel z 8,8 % na 5 %.
1.4.Moduli: Stroški celic predstavljajo glavnino, moč modulov pa je odvisna od celic
Proizvodni koraki fotovoltaičnih modulov v glavnem vključujejo medsebojno povezovanje celic in laminacijo, celice pa predstavljajo večji del skupnih stroškov modula.Ker sta tok in napetost posamezne celice zelo majhna, morajo biti celice medsebojno povezane prek vodil.Tukaj so povezani zaporedno, da povečajo napetost, nato pa so povezani vzporedno, da dobijo visok tok, nato pa se fotonapetostno steklo, EVA ali POE, baterijski list, EVA ali POE, zadnji list zapečati in toplotno stisne v določenem vrstnem redu. , in končno zaščiten z aluminijastim okvirjem in silikonskim tesnilnim robom.Z vidika sestave proizvodnih stroškov sestavnih delov stroški materiala predstavljajo 75 % in zavzemajo glavno mesto, sledijo proizvodni stroški, stroški delovanja in stroški dela.Stroški materiala so odvisni od stroškov celic.Po napovedih številnih podjetij predstavljajo celice približno 2/3 celotnega stroška fotovoltaičnih modulov.
Fotovoltaične module običajno delimo glede na tip celice, velikost in količino.Obstajajo razlike v moči različnih modulov, vendar so vsi v fazi naraščanja.Moč je ključni indikator fotonapetostnih modulov, ki predstavlja sposobnost modula za pretvorbo sončne energije v električno.Iz statistike moči različnih vrst fotonapetostnih modulov je razvidno, da je moč modula, ko sta velikost in število celic v modulu enaka, monokristal tipa n > monokristal tipa p > polikristalni;Večja kot sta velikost in količina, večja je moč modula;pri TOPCon monokristalnih modulih in heterojunkcijskih modulih iste specifikacije je moč slednjih večja od moči prvih.Po napovedi CPIA se bo moč modulov v naslednjih nekaj letih povečala za 5-10 W na leto.Poleg tega bo embalaža modula prinesla določeno izgubo moči, predvsem vključno z optično izgubo in električno izgubo.Prvi je posledica prepustnosti in optične neusklajenosti embalažnih materialov, kot sta fotovoltaično steklo in EVA, drugi pa se nanaša predvsem na uporabo sončnih celic v seriji.Izguba tokokroga, ki jo povzroči upor varilnega traku in vodila samega, ter izguba tokovne neusklajenosti, ki jo povzroči vzporedna povezava celic, skupna izguba moči obeh znaša približno 8%.
1.5.Fotovoltaične inštalirane zmogljivosti: Politike različnih držav so očitno usmerjene in v prihodnosti je veliko prostora za nove inštalirane zmogljivosti
Svet je v bistvu dosegel soglasje o ničelnih neto emisijah v okviru cilja varstva okolja in postopoma se je pojavila ekonomika superponiranih fotovoltaičnih projektov.Države aktivno raziskujejo razvoj proizvodnje električne energije iz obnovljivih virov.V zadnjih letih so se države po vsem svetu zavezale k zmanjšanju emisij ogljika.Večina večjih povzročiteljev toplogrednih plinov je oblikovala ustrezne cilje glede obnovljive energije, inštalirana zmogljivost obnovljive energije pa je ogromna.Na podlagi cilja nadzora temperature 1,5 ℃ IRENA napoveduje, da bo svetovna nameščena zmogljivost obnovljive energije leta 2030 dosegla 10,8 TW. Poleg tega so po podatkih WOODMac ravni stroškov električne energije (LCOE) za proizvodnjo sončne energije na Kitajskem, v Indiji, ZDA in drugih državah je že nižja od najcenejše fosilne energije in bo v prihodnosti še upadala.Aktivno spodbujanje politik v različnih državah in ekonomika fotovoltaične proizvodnje električne energije sta v zadnjih letih privedla do stalnega povečevanja skupne nameščene zmogljivosti fotovoltaike v svetu in na Kitajskem.Od leta 2012 do 2021 se bo skupna nameščena zmogljivost fotovoltaike na svetu povečala s 104,3 GW na 849,5 GW, kumulativna nameščena zmogljivost fotovoltaike na Kitajskem pa se bo povečala s 6,7 GW na 307 GW, kar je več kot 44-kratno povečanje.Poleg tega na novo postavljena kitajska fotovoltaična zmogljivost predstavlja več kot 20 % celotne svetovne nameščene zmogljivosti.Leta 2021 je novo nameščena fotovoltaična zmogljivost Kitajske 53 GW, kar predstavlja približno 40 % novo nameščene zmogljivosti na svetu.To je predvsem posledica obilne in enotne porazdelitve virov lahke energije na Kitajskem, dobro razvitega gorvodnega in spodnjega toka ter močne podpore nacionalnih politik.V tem obdobju je imela Kitajska pomembno vlogo pri proizvodnji fotovoltaične energije, skupna nameščena zmogljivost pa je znašala manj kot 6,5 %.poskočil na 36,14 %.
Na podlagi zgornje analize je CPIA podala napoved za novo povečane fotonapetostne naprave od leta 2022 do 2030 po vsem svetu.Ocenjuje se, da bo v optimističnih in konzervativnih razmerah svetovna na novo nameščena zmogljivost leta 2030 znašala 366 oziroma 315 GW, na novo nameščena zmogljivost Kitajske pa 128. , 105 GW.Spodaj bomo napovedali povpraševanje po polisiliciju na podlagi obsega na novo nameščenih zmogljivosti vsako leto.
1.6.Napoved povpraševanja po polisiliciju za fotovoltaične aplikacije
Od leta 2022 do 2030 je na podlagi napovedi CPIA za globalno na novo povečano število fotonapetostnih instalacij po optimističnem in konzervativnem scenariju mogoče predvideti povpraševanje po polisiliciju za fotonapetostne aplikacije.Celice so ključni korak za uresničitev fotoelektrične pretvorbe, silicijeve rezine pa so osnovne surovine za celice in neposredno dolvodno od polisilicija, zato je pomemben del napovedi povpraševanja po polisiliciju.Ponderirano število kosov na kilogram silicijevih palic in ingotov se lahko izračuna iz števila kosov na kilogram in tržnega deleža silicijevih palic in ingotov.Nato je mogoče glede na moč in tržni delež silicijevih rezin različnih velikosti pridobiti tehtano moč silicijevih rezin, nato pa je mogoče oceniti potrebno število silicijevih rezin glede na novo nameščeno fotovoltaično zmogljivost.Nato je mogoče dobiti težo zahtevanih silicijevih palic in ingotov glede na kvantitativno razmerje med številom silicijevih rezin in uteženim številom silicijevih palic in silicijevih ingotov na kilogram.Nadalje v kombinaciji s ponderirano porabo silicija silicijevih palic/silicijevih ingotov je mogoče končno pridobiti povpraševanje po polisiliciju za novo nameščeno fotovoltaično zmogljivost.Glede na rezultate napovedi bo svetovno povpraševanje po polisiliciju za nove fotonapetostne instalacije v zadnjih petih letih še naprej naraščalo in doseglo vrhunec leta 2027, nato pa se bo v naslednjih treh letih rahlo zmanjšalo.Ocenjuje se, da bo v optimističnih in konzervativnih razmerah leta 2025 svetovno letno povpraševanje po polisiliciju za fotonapetostne instalacije znašalo 1.108.900 ton oziroma 907.800 ton, svetovno povpraševanje po polisiliciju za fotovoltaične aplikacije pa bo leta 2030 1.042.100 ton pod optimističnimi in konzervativnimi pogoji. ., 896.900 ton.Po kitajskemdelež svetovne fotovoltaične nameščene zmogljivosti,Povpraševanje Kitajske po polisiliciju za fotovoltaično uporabo leta 2025pričakuje se, da bo 369.600 ton oziroma 302.600 ton pod optimističnimi in konzervativnimi pogoji ter 739.300 ton oziroma 605.200 ton v tujini.
2, Končno povpraševanje po polprevodnikih: Obseg je veliko manjši od povpraševanja na področju fotovoltaike, zato je mogoče pričakovati prihodnjo rast
Poleg izdelave fotovoltaičnih celic se polisilicij lahko uporablja tudi kot surovina za izdelavo čipov in se uporablja na področju polprevodnikov, ki ga lahko razdelimo na avtomobilsko proizvodnjo, industrijsko elektroniko, elektronske komunikacije, gospodinjske aparate in druga področja.Postopek od polisilicija do čipa je v glavnem razdeljen na tri korake.Najprej se polisilicij vleče v ingote monokristalnega silicija in nato razreže na tanke silicijeve rezine.Silicijeve rezine so izdelane z vrsto operacij brušenja, posnemanja robov in poliranja., ki je osnovna surovina tovarne polprevodnikov.Končno se silicijeva rezina razreže in lasersko vgravira v različne strukture vezja, da se izdelajo čipi z določenimi lastnostmi.Običajne silicijeve rezine vključujejo predvsem polirane rezine, epitaksialne rezine in rezine SOI.Polirana rezina je material za proizvodnjo čipov z visoko ravnostjo, pridobljen s poliranjem silicijeve rezine, da se odstrani poškodovana plast na površini, ki se lahko neposredno uporabi za izdelavo čipov, epitaksialnih rezin in silicijevih rezin SOI.Epitaksialne rezine so pridobljene z epitaksialno rastjo poliranih rezin, medtem ko so silicijeve rezine SOI izdelane z lepljenjem ali ionsko implantacijo na podlage poliranih rezin, postopek priprave pa je relativno težak.
S povpraševanjem po polisiliciju na strani polprevodnikov v letu 2021, v kombinaciji z napovedjo agencije o stopnji rasti polprevodniške industrije v naslednjih nekaj letih, je mogoče približno oceniti povpraševanje po polisiliciju na področju polprevodnikov od leta 2022 do 2025.Leta 2021 bo svetovna proizvodnja polisilicija elektronske kakovosti predstavljala približno 6 % celotne proizvodnje polisilicija, polisilicij sončne kakovosti in zrnat silicij pa bosta predstavljala približno 94 %.Večina polisilicija elektronske kakovosti se uporablja na področju polprevodnikov, drugi polisilicij pa se v bistvu uporablja v fotovoltaični industriji..Zato se lahko domneva, da je količina polisilicija, uporabljenega v industriji polprevodnikov leta 2021, približno 37.000 ton.Poleg tega se bo glede na prihodnjo stopnjo rasti polprevodniške industrije, ki jo napoveduje FortuneBusiness Insights, povpraševanje po polisiliciju za uporabo v polprevodnikih od leta 2022 do 2025 povečalo po letni stopnji 8,6 %. Ocenjuje se, da bo leta 2025 povpraševanje po polisilicija na področju polprevodnikov bo približno 51.500 ton.(Vir poročila: Future Think Tank)
3, Uvoz in izvoz polisilicija: uvoz močno presega izvoz, pri čemer Nemčija in Malezija predstavljata večji delež
Leta 2021 bo približno 18,63 % kitajskega povpraševanja po polisiliciju prihajalo iz uvoza, obseg uvoza pa daleč presega obseg izvoza.Od leta 2017 do leta 2021 v vzorcu uvoza in izvoza polisilicija prevladuje uvoz, kar je morda posledica močnega nadaljnjega povpraševanja po fotonapetostni industriji, ki se je v zadnjih letih hitro razvila, njeno povpraševanje po polisiliciju pa predstavlja več kot 94 % skupno povpraševanje;Poleg tega podjetje še ni obvladalo proizvodne tehnologije elektronskega polisilicija visoke čistosti, zato se mora nekaj polisilicija, ki ga potrebuje industrija integriranih vezij, še vedno zanašati na uvoz.Po podatkih Silicon Industry Branch se je obseg uvoza v letih 2019 in 2020 še naprej zmanjševal. Temeljni razlog za upad uvoza polisilicija v 2019 je bilo znatno povečanje proizvodnih zmogljivosti, ki so se s 388.000 ton v 2018 dvignile na 452.000 ton. leta 2019. Hkrati so se OCI, REC, HANWHA nekatera čezmorska podjetja, kot so nekatera čezmorska podjetja, umaknila iz industrije polisilicija zaradi izgub, zato je odvisnost od uvoza polisilicija veliko manjša;Čeprav se proizvodna zmogljivost v letu 2020 ni povečala, je vpliv epidemije povzročil zamude pri gradnji fotovoltaičnih projektov, število naročil polisilicija pa se je v istem obdobju zmanjšalo.Leta 2021 se bo kitajski fotovoltaični trg hitro razvijal in navidezna poraba polisilicija bo dosegla 613.000 ton, zaradi česar se bo obseg uvoza ponovno povečal.V zadnjih petih letih je bil obseg kitajskega neto uvoza polisilicija med 90.000 in 140.000 ton, od tega okoli 103.800 ton v letu 2021. Pričakuje se, da bo neto obseg uvoza kitajskega polisilicija od leta 2022 do 2025 ostal približno 100.000 ton na leto.
Kitajski uvoz polisilicija večinoma prihaja iz Nemčije, Malezije, Japonske in Tajvana na Kitajskem, skupni uvoz iz teh štirih držav pa bo leta 2021 znašal 90,51 %. Približno 45 % kitajskega uvoza polisilicija prihaja iz Nemčije, 26 % iz Malezije, 13,5 % iz Japonske in 6 % iz Tajvana.Nemčija ima v lasti svetovnega velikana polisilicija WACKER, ki je največji vir čezmorskega polisilicija in leta 2021 predstavlja 12,7 % celotne svetovne proizvodne zmogljivosti;Malezija ima veliko število proizvodnih linij polisilicija iz južnokorejskega podjetja OCI, ki izvira iz prvotne proizvodne linije v Maleziji japonskega podjetja TOKUYAMA, ki ga je kupil OCI.Obstajajo tovarne in nekatere tovarne, ki jih je OCI preselil iz Južne Koreje v Malezijo.Razlog za selitev je, da Malezija zagotavlja brezplačne tovarniške prostore in da so stroški električne energije za tretjino nižji kot v Južni Koreji;Japonska in Tajvan, Kitajska imajo TOKUYAMA, GET in druga podjetja, ki zavzemajo velik delež proizvodnje polisilicija.mesto.Leta 2021 bo proizvodnja polisilicija znašala 492.000 ton, pri čemer bo na novo nameščena fotonapetostna zmogljivost in povpraševanje po proizvodnji čipov znašalo 206.400 ton oziroma 1.500 ton, preostalih 284.100 ton pa bo v glavnem uporabljenih za nadaljnjo predelavo in izvoženih v tujino.V spodnjih povezavah polisilicija izvažajo predvsem silicijeve rezine, celice in module, med katerimi še posebej izstopa izvoz modulov.Leta 2021 je bilo izdelanih 4,64 milijarde silicijevih rezin in 3,2 milijarde fotovoltaičnih celic.izvoziliiz Kitajske s skupnim izvozom 22,6 GW oziroma 10,3 GW, izvoz fotovoltaičnih modulov pa 98,5 GW, z zelo malo uvoza.Kar zadeva sestavo vrednosti izvoza, bo izvoz modulov leta 2021 dosegel 24,61 milijarde USD, kar predstavlja 86 %, sledijo silicijeve rezine in baterije.Leta 2021 bo svetovna proizvodnja silicijevih rezin, fotovoltaičnih celic in fotonapetostnih modulov dosegla 97,3 %, 85,1 % oziroma 82,3 %.Pričakuje se, da se bo svetovna fotovoltaična industrija v naslednjih treh letih še naprej koncentrirala na Kitajskem, proizvodnja in obseg izvoza vsake povezave pa bosta precejšnja.Zato se ocenjuje, da se bo od leta 2022 do 2025 količina polisilicija, ki se uporablja za predelavo in proizvodnjo izdelkov na koncu proizvodne verige in izvaža v tujino, postopoma povečevala.Ocenjuje se z odštevanjem čezmorske proizvodnje od čezmorskega povpraševanja po polisiliciju.Ocenjuje se, da bo leta 2025 polisilicij, proizveden s predelavo v izdelke na koncu proizvodne verige, iz Kitajske izvozil 583.000 ton v tuje države.
4, Povzetek in Outlook
Globalno povpraševanje po polisiliciju je v glavnem skoncentrirano na področju fotovoltaike, povpraševanje na področju polprevodnikov pa ni tako velike.Povpraševanje po polisiliciju poganjajo fotovoltaične instalacije in se postopoma prenaša na polisilicij prek povezave fotonapetostni modul-celica-rezina, kar ustvarja povpraševanje po njem.V prihodnosti je s širitvijo globalne fotonapetostne instalirane zmogljivosti povpraševanje po polisiliciju na splošno optimistično.Optimistično bo na Kitajskem in v tujini na novo povečano število PV naprav, ki povzročajo povpraševanje po polisiliciju leta 2025, znašalo 36,96 GW oziroma 73,93 GW, povpraševanje pod konzervativnimi pogoji pa bo prav tako doseglo 30,24 GW oziroma 60,49 GW.Leta 2021 bosta svetovna ponudba in povpraševanje po polisiliciju tesna, kar bo povzročilo visoke svetovne cene polisilicija.To stanje se lahko nadaljuje do leta 2022 in po letu 2023 postopoma preide v fazo ohlapne ponudbe. V drugi polovici leta 2020 je vpliv epidemije začel slabeti, širitev proizvodnje na nižji stopnji pa je povzročila povpraševanje po polisiliciju, nekatera vodilna podjetja pa so načrtovala razširiti proizvodnjo.Vendar pa je cikel širitve, ki je trajal več kot leto in pol, povzročil sprostitev proizvodnih zmogljivosti ob koncu leta 2021 in 2022, kar je povzročilo 4,24-odstotno povečanje v letu 2021. Vrzel v ponudbi je 10.000 ton, zato so se cene dvignile ostro.Predvideva se, da bo leta 2022, pod optimističnimi in konzervativnimi pogoji fotonapetostne inštalirane zmogljivosti, vrzel v ponudbi in povpraševanju znašala -156.500 ton oziroma 2.400 ton, celotna ponudba pa bo še vedno v razmeroma nizki ponudbi.V letu 2023 in kasneje bodo novi projekti, ki so se začeli graditi konec leta 2021 in v začetku leta 2022, začeli s proizvodnjo in dosegli povečanje proizvodne zmogljivosti.Ponudba in povpraševanje bosta postopoma popustila, cene pa bodo morda pod pritiskom navzdol.V nadaljevanju je treba pozornost nameniti vplivu rusko-ukrajinske vojne na svetovni energetski vzorec, ki lahko spremeni globalni načrt za novo nameščene fotovoltaične kapacitete, kar bo vplivalo na povpraševanje po polisiliciju.
(Ta članek je samo za reference strank UrbanMines in ne predstavlja nobenih naložbenih nasvetov）