1. Chuỗi công nghiệp Polysilicon: Quy trình sản xuất phức tạp, hạ nguồn tập trung vào chất bán dẫn quang điện
Polysilicon chủ yếu được sản xuất từ silicon, clo và hydro công nghiệp, nằm ở thượng nguồn của chuỗi công nghiệp quang điện và bán dẫn.Theo dữ liệu của CPIA, phương pháp sản xuất polysilicon phổ biến hiện nay trên thế giới là phương pháp Siemens cải tiến, ngoại trừ Trung Quốc, hơn 95% polysilicon được sản xuất theo phương pháp Siemens cải tiến.Trong quá trình điều chế polysilicon bằng phương pháp cải tiến của Siemens, trước tiên, khí clo được kết hợp với khí hydro để tạo ra hydro clorua, sau đó nó phản ứng với bột silicon sau khi nghiền và nghiền silicon công nghiệp để tạo ra trichlorosilane, chất này được khử thêm bằng cách khí hydro để tạo ra polysilicon.Silicon đa tinh thể có thể được nấu chảy và làm lạnh để tạo ra các thỏi silicon đa tinh thể, và silicon đơn tinh thể cũng có thể được sản xuất bằng phương pháp Czochralski hoặc nung chảy vùng.So với silicon đa tinh thể, silicon đơn tinh thể bao gồm các hạt tinh thể có cùng hướng tinh thể nên có độ dẫn điện và hiệu suất chuyển đổi tốt hơn.Cả thỏi silicon đa tinh thể và thanh silicon đơn tinh thể đều có thể được cắt tiếp và xử lý thành các tấm silicon và tế bào, từ đó trở thành bộ phận chính của mô-đun quang điện và được sử dụng trong lĩnh vực quang điện.Ngoài ra, các tấm silicon đơn tinh thể cũng có thể được tạo thành các tấm silicon bằng cách mài, đánh bóng, epit Wax, làm sạch và các quá trình khác nhiều lần, có thể được sử dụng làm vật liệu nền cho các thiết bị điện tử bán dẫn.
Hàm lượng tạp chất polysilicon được yêu cầu nghiêm ngặt và ngành này có đặc điểm là đầu tư vốn cao và rào cản kỹ thuật cao.Vì độ tinh khiết của polysilicon sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình vẽ silicon đơn tinh thể nên các yêu cầu về độ tinh khiết là cực kỳ nghiêm ngặt.Độ tinh khiết tối thiểu của polysilicon là 99,9999% và cao nhất là gần 100%.Ngoài ra, tiêu chuẩn quốc gia của Trung Quốc đưa ra các yêu cầu rõ ràng về hàm lượng tạp chất và dựa trên đó, polysilicon được chia thành loại I, II và III, trong đó hàm lượng boron, phốt pho, oxy và carbon là chỉ số tham khảo quan trọng."Điều kiện tiếp cận ngành Polysilicon" quy định doanh nghiệp phải có hệ thống quản lý và kiểm tra chất lượng hợp lý, tiêu chuẩn sản phẩm tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn quốc gia;Ngoài ra, các điều kiện tiếp cận cũng yêu cầu quy mô và mức tiêu thụ năng lượng của các doanh nghiệp sản xuất polysilicon, chẳng hạn như polysilicon cấp năng lượng mặt trời, cấp điện tử. Quy mô dự án lần lượt lớn hơn 3000 tấn/năm và 1000 tấn/năm và tỷ lệ vốn tối thiểu trong đầu tư xây dựng mới và các dự án tái thiết, mở rộng không thấp hơn 30%, vì vậy polysilicon là ngành thâm dụng vốn.Theo thống kê của CPIA, chi phí đầu tư của thiết bị dây chuyền sản xuất polysilicon 10.000 tấn đưa vào hoạt động vào năm 2021 đã tăng nhẹ lên 103 triệu nhân dân tệ/kt.Nguyên nhân là do giá vật liệu kim loại số lượng lớn tăng cao.Dự kiến chi phí đầu tư trong tương lai sẽ tăng lên cùng với tiến bộ của công nghệ thiết bị sản xuất và monome giảm khi kích thước tăng lên.Theo quy định, mức tiêu thụ điện năng của polysilicon để giảm Czochralski cấp năng lượng mặt trời và cấp điện tử lần lượt phải nhỏ hơn 60 kWh/kg và 100 kWh/kg, đồng thời các yêu cầu về chỉ số tiêu thụ năng lượng tương đối nghiêm ngặt.Sản xuất Polysilicon có xu hướng thuộc về ngành hóa chất.Quy trình sản xuất tương đối phức tạp và yêu cầu cao về các lộ trình kỹ thuật, lựa chọn thiết bị, vận hành và vận hành.Quá trình sản xuất bao gồm nhiều phản ứng hóa học phức tạp và số lượng nút điều khiển lên tới hơn 1.000.Người mới vào nghề khó có thể nhanh chóng thành thạo tay nghề thuần thục.Do đó, có những rào cản về vốn và kỹ thuật cao trong ngành sản xuất polysilicon, điều này cũng thúc đẩy các nhà sản xuất polysilicon thực hiện tối ưu hóa kỹ thuật nghiêm ngặt về quy trình, quy trình đóng gói và vận chuyển.
2. Phân loại Polysilicon: độ tinh khiết quyết định việc sử dụng và loại năng lượng mặt trời chiếm xu hướng chủ đạo
Silicon đa tinh thể, một dạng silicon nguyên tố, bao gồm các hạt tinh thể có hướng tinh thể khác nhau và chủ yếu được tinh chế bằng quá trình xử lý silicon công nghiệp.Sự xuất hiện của polysilicon là ánh kim loại màu xám và điểm nóng chảy khoảng 1410oC.Nó không hoạt động ở nhiệt độ phòng và hoạt động mạnh hơn ở trạng thái nóng chảy.Polysilicon có đặc tính bán dẫn và là vật liệu bán dẫn cực kỳ quan trọng và tuyệt vời, nhưng một lượng nhỏ tạp chất có thể ảnh hưởng lớn đến độ dẫn điện của nó.Có nhiều phương pháp phân loại cho polysilicon.Ngoài cách phân loại nêu trên theo tiêu chuẩn quốc gia của Trung Quốc, ba phương pháp phân loại quan trọng hơn cũng được giới thiệu ở đây.Theo các yêu cầu và cách sử dụng độ tinh khiết khác nhau, polysilicon có thể được chia thành polysilicon cấp năng lượng mặt trời và polysilicon cấp điện tử.Polysilicon cấp năng lượng mặt trời chủ yếu được sử dụng trong sản xuất tế bào quang điện, trong khi polysilicon cấp điện tử được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp mạch tích hợp làm nguyên liệu thô cho chip và sản xuất khác.Độ tinh khiết của polysilicon cấp năng lượng mặt trời là 6 ~ 8N, nghĩa là tổng hàm lượng tạp chất phải thấp hơn 10 -6 và độ tinh khiết của polysilicon phải đạt 99,9999% trở lên.Các yêu cầu về độ tinh khiết của polysilicon cấp điện tử nghiêm ngặt hơn, tối thiểu là 9N và tối đa hiện tại là 12N.Việc sản xuất polysilicon cấp điện tử tương đối khó khăn.Có rất ít doanh nghiệp Trung Quốc làm chủ được công nghệ sản xuất polysilicon cấp điện tử và vẫn còn tương đối phụ thuộc vào nhập khẩu.Hiện tại, sản lượng của polysilicon cấp năng lượng mặt trời lớn hơn nhiều so với polysilicon cấp điện tử, và sản lượng trước gấp khoảng 13,8 lần so với sản phẩm sau.
Theo sự khác biệt của tạp chất pha tạp và loại dẫn điện của vật liệu silicon, nó có thể được chia thành loại P và loại N.Khi silicon được pha tạp các nguyên tố tạp chất chấp nhận, chẳng hạn như boron, nhôm, gali, v.v., nó bị chi phối bởi độ dẫn lỗ và thuộc loại P.Khi silicon được pha tạp các nguyên tố tạp chất của nhà tài trợ, chẳng hạn như phốt pho, asen, antimon, v.v., nó bị chi phối bởi sự dẫn điện tử và thuộc loại N.Pin loại P chủ yếu bao gồm pin BSF và pin PERC.Vào năm 2021, pin PERC sẽ chiếm hơn 91% thị trường toàn cầu và pin BSF sẽ bị loại bỏ.Trong giai đoạn PERC thay thế BSF, hiệu suất chuyển đổi của tế bào loại P đã tăng từ dưới 20% lên hơn 23%, sắp đạt đến giới hạn trên lý thuyết là 24,5%, trong khi giới hạn trên lý thuyết của N- tế bào loại N là 28,7% và tế bào loại N có hiệu suất chuyển đổi cao. Do ưu điểm về tỷ lệ hai mặt cao và hệ số nhiệt độ thấp, các công ty đã bắt đầu triển khai dây chuyền sản xuất hàng loạt pin loại N.Theo dự báo của CPIA, tỷ trọng pin loại N sẽ tăng đáng kể từ 3% lên 13,4% vào năm 2022. Dự kiến trong 5 năm tới, việc chuyển đổi pin loại N sang pin loại P sẽ được mở ra. Theo chất lượng bề mặt khác nhau, nó có thể được chia thành vật liệu dày đặc, vật liệu súp lơ và vật liệu san hô.Bề mặt của vật liệu dày đặc có độ lõm thấp nhất, dưới 5mm, không có màu sắc bất thường, không có lớp xen kẽ oxy hóa và giá cao nhất;bề mặt của chất liệu súp lơ có độ lõm vừa phải, 5-20mm, tiết diện vừa phải, giá thành tầm trung;trong khi bề mặt của vật liệu san hô có độ lõm nghiêm trọng hơn, Độ sâu lớn hơn 20 mm, mặt cắt lỏng lẻo và giá thấp nhất.Vật liệu dày đặc chủ yếu được sử dụng để tạo ra silicon đơn tinh thể, trong khi vật liệu súp lơ và vật liệu san hô chủ yếu được sử dụng để chế tạo tấm silicon đa tinh thể.Trong sản xuất hàng ngày của các doanh nghiệp, vật liệu dày đặc có thể được pha tạp với không dưới 30% nguyên liệu súp lơ để sản xuất silicon đơn tinh thể.Chi phí nguyên liệu thô có thể tiết kiệm được nhưng việc sử dụng nguyên liệu súp lơ sẽ làm giảm hiệu quả kéo tinh thể ở một mức độ nhất định.Doanh nghiệp cần lựa chọn tỷ lệ pha tạp phù hợp sau khi cân nhắc cả hai.Gần đây, chênh lệch giá giữa nguyên liệu đặc và nguyên liệu súp lơ về cơ bản đã ổn định ở mức 3 RMB/kg.Nếu chênh lệch giá ngày càng mở rộng, các công ty có thể xem xét pha tạp nhiều vật liệu súp lơ hơn trong việc kéo silicon đơn tinh thể.
3. Quy trình: Phương pháp của Siemens chiếm vị trí chủ đạo và mức tiêu thụ điện năng trở thành chìa khóa cho sự thay đổi công nghệ
Quy trình sản xuất polysilicon được chia thành hai bước.Bước đầu tiên, bột silicon công nghiệp được phản ứng với hydro clorua khan để thu được trichlorosilane và hydro.Sau nhiều lần chưng cất và tinh chế, trichlorosilane dạng khí, dichlorodihydrosilicon và Silane;Bước thứ hai là khử khí có độ tinh khiết cao nói trên thành silicon tinh thể, và bước khử khác nhau ở phương pháp Siemens đã sửa đổi và phương pháp tầng sôi silan.Phương pháp cải tiến của Siemens có công nghệ sản xuất hoàn thiện và chất lượng sản phẩm cao, hiện là công nghệ sản xuất được sử dụng rộng rãi nhất.Phương pháp sản xuất truyền thống của Siemens là sử dụng clo và hydro để tổng hợp hydro clorua khan, hydro clorua và silicon công nghiệp dạng bột để tổng hợp trichlorosilane ở nhiệt độ nhất định, sau đó tách, tinh chỉnh và tinh chế trichlorosilane.Silicon trải qua phản ứng khử nhiệt trong lò khử hydro để thu được silicon nguyên tố lắng đọng trên lõi silicon.Trên cơ sở đó, quy trình cải tiến của Siemens cũng được trang bị quy trình hỗ trợ tái chế một lượng lớn sản phẩm phụ như hydro, hydro clorua và silicon tetrachloride được tạo ra trong quá trình sản xuất, chủ yếu bao gồm giảm thu hồi khí đuôi và tái sử dụng silicon tetrachloride. công nghệ.Hydro, hydro clorua, trichlorosilane và silicon tetrachloride trong khí thải được tách ra bằng phương pháp thu hồi khô.Hydro và hydro clorua có thể được tái sử dụng để tổng hợp và tinh chế bằng trichlorosilane, và trichlorosilane được tái chế trực tiếp thành quá trình khử nhiệt.Quá trình tinh chế được thực hiện trong lò và silicon tetrachloride được hydro hóa để tạo ra trichlorosilane, có thể được sử dụng để tinh chế.Bước này còn được gọi là xử lý hydro hóa lạnh.Bằng cách thực hiện sản xuất khép kín, doanh nghiệp có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ nguyên liệu thô và điện, từ đó tiết kiệm chi phí sản xuất một cách hiệu quả.
Chi phí sản xuất polysilicon theo phương pháp cải tiến của Siemens tại Trung Quốc bao gồm nguyên liệu thô, tiêu thụ năng lượng, khấu hao, chi phí xử lý, v.v. Tiến bộ công nghệ trong ngành đã giúp chi phí giảm đáng kể.Nguyên liệu thô chủ yếu đề cập đến silicon công nghiệp và trichlorosilane, mức tiêu thụ năng lượng bao gồm điện và hơi nước, và chi phí xử lý đề cập đến chi phí kiểm tra và sửa chữa thiết bị sản xuất.Theo thống kê của Baichuan Yingfu về chi phí sản xuất polysilicon vào đầu tháng 6 năm 2022, nguyên liệu thô là mặt hàng có giá thành cao nhất, chiếm 41% tổng chi phí, trong đó silicon công nghiệp là nguồn cung cấp silicon chính.Mức tiêu thụ đơn vị silicon thường được sử dụng trong ngành thể hiện lượng silicon tiêu thụ trên một đơn vị sản phẩm silicon có độ tinh khiết cao.Phương pháp tính toán là chuyển đổi tất cả các vật liệu chứa silicon như bột silicon công nghiệp và trichlorosilane gia công thành silicon nguyên chất, sau đó khấu trừ chlorosilane gia công theo lượng silicon nguyên chất được chuyển đổi từ tỷ lệ hàm lượng silicon.Theo dữ liệu của CPIA, mức tiêu thụ silicon sẽ giảm 0,01 kg/kg-Si xuống còn 1,09 kg/kg-Si vào năm 2021. Dự kiến, với sự cải thiện trong quá trình xử lý hydro hóa lạnh và tái chế sản phẩm phụ, dự kiến sẽ giảm xuống còn 1,07 kg/kg vào năm 2030. kg-Si.Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, mức tiêu thụ silicon của 5 công ty hàng đầu Trung Quốc trong ngành polysilicon thấp hơn mức trung bình của ngành.Được biết, hai trong số đó sẽ tiêu thụ lần lượt 1,08 kg/kg-Si và 1,05 kg/kg-Si vào năm 2021. Tỷ trọng cao thứ hai là tiêu hao năng lượng, chiếm 32% tổng lượng, trong đó điện chiếm 30% tổng chi phí, cho thấy giá điện và hiệu suất vẫn là những yếu tố quan trọng để sản xuất polysilicon.Hai chỉ số chính để đo lường hiệu quả sử dụng điện là mức tiêu thụ điện năng toàn diện và mức tiêu thụ điện năng giảm.Việc giảm mức tiêu thụ điện năng đề cập đến quá trình khử trichlorosilane và hydro để tạo ra vật liệu silicon có độ tinh khiết cao.Việc tiêu thụ điện năng bao gồm làm nóng sơ bộ và lắng đọng lõi silicon., bảo quản nhiệt, thông gió cuối và tiêu thụ năng lượng quá trình khác.Vào năm 2021, với tiến bộ công nghệ và sử dụng năng lượng toàn diện, mức tiêu thụ điện năng toàn diện trung bình của sản xuất polysilicon sẽ giảm 5,3% so với cùng kỳ xuống còn 63kWh/kg-Si và mức tiêu thụ điện năng giảm trung bình sẽ giảm 6,1% mỗi năm- so với cùng kỳ xuống còn 46kWh/kg-Si, dự kiến sẽ giảm hơn nữa trong tương lai..Ngoài ra, khấu hao cũng là một khoản mục quan trọng trong chi phí, chiếm tỷ trọng 17%.Điều đáng chú ý là, theo dữ liệu của Baichuan Yingfu, tổng chi phí sản xuất polysilicon vào đầu tháng 6 năm 2022 là khoảng 55.816 nhân dân tệ/tấn, giá polysilicon trung bình trên thị trường là khoảng 260.000 nhân dân tệ/tấn và tỷ suất lợi nhuận gộp là khoảng 260.000 nhân dân tệ/tấn. cao tới 70% trở lên nên thu hút được một lượng lớn Doanh nghiệp đầu tư xây dựng năng lực sản xuất polysilicon.
Có hai cách để các nhà sản xuất polysilicon giảm chi phí, một là giảm chi phí nguyên liệu thô, hai là giảm tiêu thụ điện năng.Về nguyên liệu thô, nhà sản xuất có thể giảm chi phí nguyên liệu thô bằng cách ký thỏa thuận hợp tác lâu dài với các nhà sản xuất silicon công nghiệp hoặc xây dựng năng lực sản xuất tích hợp từ thượng nguồn đến hạ nguồn.Ví dụ, các nhà máy sản xuất polysilicon về cơ bản dựa vào nguồn cung cấp silicon công nghiệp của chính họ.Về tiêu thụ điện, các nhà sản xuất có thể giảm chi phí điện nhờ giá điện thấp và cải thiện mức tiêu thụ năng lượng một cách toàn diện.Khoảng 70% mức tiêu thụ điện toàn diện là giảm tiêu thụ điện và việc giảm cũng là mắt xích quan trọng trong việc sản xuất silicon tinh thể có độ tinh khiết cao.Do đó, hầu hết năng lực sản xuất polysilicon ở Trung Quốc đều tập trung ở các khu vực có giá điện thấp như Tân Cương, Nội Mông, Tứ Xuyên và Vân Nam.Tuy nhiên, với sự tiến bộ của chính sách hai carbon, rất khó để có được một lượng lớn nguồn năng lượng chi phí thấp.Vì vậy, giảm tiêu thụ điện năng để giảm chi phí là giải pháp giảm chi phí khả thi hơn hiện nay.Đường.Hiện tại, cách hiệu quả để giảm mức tiêu thụ điện năng là tăng số lượng lõi silicon trong lò khử, từ đó mở rộng sản lượng của một đơn vị.Hiện nay, các loại lò khử chủ đạo ở Trung Quốc là 36 cặp thanh, 40 cặp thanh và 48 cặp thanh.Loại lò được nâng cấp lên 60 cặp que và 72 cặp que nhưng đồng thời cũng đặt ra yêu cầu cao hơn về trình độ công nghệ sản xuất của doanh nghiệp.
So với phương pháp cải tiến của Siemens, phương pháp tầng sôi silane có ba ưu điểm, một là tiêu thụ điện năng thấp, hai là sản lượng kéo tinh thể cao và thứ ba là thuận lợi hơn khi kết hợp với công nghệ Czochralski liên tục CCZ tiên tiến hơn.Theo dữ liệu của Chi nhánh Công nghiệp Silicon, mức tiêu thụ điện năng toàn diện của phương pháp tầng sôi silane là 33,33% so với phương pháp Siemens cải tiến và mức tiêu thụ điện năng giảm là 10% so với phương pháp Siemens cải tiến.Phương pháp tầng sôi silane có lợi thế tiêu thụ năng lượng đáng kể.Về mặt kéo tinh thể, các tính chất vật lý của silicon dạng hạt có thể giúp việc đổ đầy hoàn toàn chén nung thạch anh vào liên kết thanh kéo silicon đơn tinh thể dễ dàng hơn.Silicon đa tinh thể và silicon dạng hạt có thể tăng công suất nạp của nồi nấu kim loại đơn lên 29%, đồng thời giảm thời gian sạc xuống 41%, cải thiện đáng kể hiệu suất kéo của silicon đơn tinh thể.Ngoài ra, silicon dạng hạt có đường kính nhỏ và tính lưu động tốt, phù hợp hơn với phương pháp Czochralski liên tục CCZ.Hiện nay, công nghệ chính của việc kéo tinh thể đơn ở vùng giữa và dưới là phương pháp đúc lại tinh thể đơn RCZ, nghĩa là nạp lại và kéo tinh thể sau khi kéo một thanh silicon đơn tinh thể.Việc vẽ được thực hiện đồng thời, giúp tiết kiệm thời gian làm mát của thanh silicon đơn tinh thể nên hiệu quả sản xuất cao hơn.Sự phát triển nhanh chóng của phương pháp Czochralski liên tục CCZ cũng sẽ thúc đẩy nhu cầu về silicon dạng hạt.Mặc dù silicon dạng hạt có một số nhược điểm, chẳng hạn như nhiều bột silicon được tạo ra do ma sát, diện tích bề mặt lớn và dễ hấp thụ các chất ô nhiễm và hydro kết hợp thành hydro trong quá trình nóng chảy, dễ gây ra bỏ qua, nhưng theo thông báo mới nhất của silicon dạng hạt có liên quan doanh nghiệp, những vấn đề này đang được cải thiện và đã đạt được một số tiến bộ.
Quá trình tầng sôi silane đã trưởng thành ở Châu Âu và Hoa Kỳ, và nó đang ở giai đoạn sơ khai sau khi các doanh nghiệp Trung Quốc giới thiệu.Ngay từ những năm 1980, silicon dạng hạt nước ngoài do REC và MEMC đại diện đã bắt đầu khám phá việc sản xuất silicon dạng hạt và thực hiện sản xuất quy mô lớn.Trong số đó, tổng công suất sản xuất silicon dạng hạt của REC đạt 10.500 tấn/năm vào năm 2010 và so với các đối tác Siemens trong cùng thời kỳ, REC có lợi thế về chi phí ít nhất là 2-3 USD/kg.Do nhu cầu kéo tinh thể đơn, hoạt động sản xuất silicon dạng hạt của công ty bị đình trệ và cuối cùng ngừng sản xuất, chuyển sang liên doanh với Trung Quốc để thành lập doanh nghiệp sản xuất tham gia sản xuất silicon dạng hạt.
4. Nguyên liệu thô: Silicon công nghiệp là nguyên liệu thô cốt lõi và nguồn cung có thể đáp ứng nhu cầu mở rộng polysilicon
Silicon công nghiệp là nguyên liệu cốt lõi để sản xuất polysilicon.Dự kiến sản lượng silicon công nghiệp của Trung Quốc sẽ tăng trưởng ổn định từ năm 2022 đến năm 2025. Từ năm 2010 đến 2021, sản lượng silicon công nghiệp của Trung Quốc đang trong giai đoạn mở rộng, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm về năng lực sản xuất và sản lượng lần lượt đạt 7,4% và 8,6%. .Theo dữ liệu SMM, mức tăng mớinăng lực sản xuất silicon công nghiệpở Trung Quốc sẽ là 890.000 tấn và 1,065 triệu tấn vào năm 2022 và 2023.Giả sử rằng các công ty silicon công nghiệp vẫn sẽ duy trì tỷ lệ sử dụng công suất và tỷ lệ vận hành khoảng 60% trong tương lai, mức tăng mới của Trung Quốc sẽnăng lực sản xuất năm 2022 và 2023 sẽ mang lại sản lượng tăng lần lượt là 320.000 tấn và 383.000 tấn.Theo ước tính của GFCI,Năng lực sản xuất silicon công nghiệp của Trung Quốc trong ngày 23/22/24/25 là khoảng 5,90/697/6,71/6,5 triệu tấn, tương ứng với 3,55/391/4,18/4,38 triệu tấn.
Tốc độ tăng trưởng của hai khu vực hạ nguồn silicon công nghiệp chồng chất còn lại tương đối chậm và sản xuất silicon công nghiệp của Trung Quốc về cơ bản có thể đáp ứng được việc sản xuất polysilicon.Năm 2021, năng lực sản xuất silicon công nghiệp của Trung Quốc sẽ là 5,385 triệu tấn, tương ứng với sản lượng 3,213 triệu tấn, trong đó polysilicon, silicon hữu cơ và hợp kim nhôm sẽ tiêu thụ lần lượt 623.000 tấn, 898.000 tấn và 649.000 tấn.Ngoài ra, gần 780.000 tấn sản phẩm được sử dụng cho xuất khẩu.Vào năm 2021, mức tiêu thụ polysilicon, silicon hữu cơ và hợp kim nhôm sẽ lần lượt chiếm 19%, 28% và 20% lượng silicon công nghiệp.Từ năm 2022 đến năm 2025, tốc độ tăng trưởng sản xuất silicon hữu cơ dự kiến sẽ duy trì ở mức khoảng 10% và tốc độ tăng trưởng sản xuất hợp kim nhôm thấp hơn 5%.Vì vậy, chúng tôi tin rằng lượng silicon công nghiệp có thể sử dụng cho polysilicon trong năm 2022-2025 là tương đối đủ, có thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu về polysilicon.nhu cầu sản xuất.
5. Cung cấp polysilicon:Trung Quốcchiếm vị trí thống lĩnh, sản xuất dần tập trung về doanh nghiệp dẫn đầu
Trong những năm gần đây, sản lượng polysilicon toàn cầu đã tăng lên hàng năm và dần tập trung ở Trung Quốc.Từ năm 2017 đến năm 2021, sản lượng polysilicon hàng năm trên toàn cầu đã tăng từ 432.000 tấn lên 631.000 tấn, với mức tăng trưởng nhanh nhất vào năm 2021, với tốc độ tăng trưởng 21,11%.Trong giai đoạn này, sản xuất polysilicon toàn cầu dần tập trung ở Trung Quốc và tỷ trọng sản xuất polysilicon của Trung Quốc đã tăng từ 56,02% năm 2017 lên 80,03% vào năm 2021. So sánh 10 công ty hàng đầu về năng lực sản xuất polysilicon toàn cầu năm 2010 và 2021, có thể nhận thấy số lượng công ty Trung Quốc đã tăng từ 4 lên 8 và tỷ lệ năng lực sản xuất của một số công ty Mỹ và Hàn Quốc đã giảm đáng kể, rơi khỏi top 10 đội như HEMOLOCK , OCI, REC và MEMC;mức độ tập trung của ngành đã tăng lên đáng kể và tổng năng lực sản xuất của 10 công ty hàng đầu trong ngành đã tăng từ 57,7% lên 90,3%.Năm 2021, có 5 công ty Trung Quốc chiếm hơn 10% năng lực sản xuất, chiếm tổng cộng 65,7%..Có ba lý do chính cho việc chuyển dần dần ngành công nghiệp polysilicon sang Trung Quốc.Đầu tiên, các nhà sản xuất polysilicon Trung Quốc có lợi thế đáng kể về nguyên liệu thô, điện và chi phí nhân công.Lương của công nhân thấp hơn so với nước ngoài nên tổng chi phí sản xuất ở Trung Quốc thấp hơn nhiều so với nước ngoài và sẽ tiếp tục giảm theo tiến bộ công nghệ;thứ hai, chất lượng của các sản phẩm polysilicon của Trung Quốc không ngừng được cải thiện, hầu hết đều ở cấp độ hạng nhất cấp năng lượng mặt trời và các doanh nghiệp tiên tiến riêng lẻ đều đáp ứng yêu cầu về độ tinh khiết.Những đột phá đã được thực hiện trong công nghệ sản xuất polysilicon cấp điện tử cao hơn, dần dần mở ra việc thay thế polysilicon cấp điện tử trong nước bằng nhập khẩu và các doanh nghiệp hàng đầu của Trung Quốc đang tích cực thúc đẩy xây dựng các dự án polysilicon cấp điện tử.Sản lượng sản xuất tấm silicon ở Trung Quốc chiếm hơn 95% tổng sản lượng toàn cầu, điều này đã làm tăng dần tỷ lệ tự cung cấp polysilicon cho Trung Quốc, điều này đã gây sức ép nhất định lên thị trường của các doanh nghiệp polysilicon ở nước ngoài.
Từ năm 2017 đến năm 2021, sản lượng polysilicon hàng năm ở Trung Quốc sẽ tăng đều đặn, chủ yếu ở các khu vực giàu tài nguyên điện như Tân Cương, Nội Mông và Tứ Xuyên.Năm 2021, sản lượng polysilicon của Trung Quốc sẽ tăng từ 392.000 tấn lên 505.000 tấn, tăng 28,83%.Về năng lực sản xuất, năng lực sản xuất polysilicon của Trung Quốc nhìn chung có xu hướng tăng, nhưng đã giảm vào năm 2020 do một số nhà sản xuất đóng cửa.Ngoài ra, tỷ lệ sử dụng công suất của các doanh nghiệp polysilicon Trung Quốc đã tăng liên tục kể từ năm 2018 và tỷ lệ sử dụng công suất vào năm 2021 sẽ đạt 97,12%.Xét theo tỉnh thành, sản lượng polysilicon của Trung Quốc năm 2021 chủ yếu tập trung ở các khu vực có giá điện thấp như Tân Cương, Nội Mông và Tứ Xuyên.Sản lượng của Tân Cương là 270.400 tấn, bằng hơn một nửa tổng sản lượng của Trung Quốc.
Ngành công nghiệp polysilicon của Trung Quốc được đặc trưng bởi mức độ tập trung cao, với giá trị CR6 là 77% và sẽ có xu hướng tăng hơn nữa trong tương lai.Sản xuất Polysilicon là ngành có vốn lớn và rào cản kỹ thuật cao.Chu kỳ xây dựng và sản xuất của dự án thường là từ hai năm trở lên.Rất khó để các nhà sản xuất mới gia nhập ngành.Đánh giá từ kế hoạch mở rộng đã biết và các dự án mới trong ba năm tới, các nhà sản xuất độc quyền trong ngành sẽ tiếp tục mở rộng năng lực sản xuất nhờ lợi thế về quy mô và công nghệ của riêng họ, đồng thời vị thế độc quyền của họ sẽ tiếp tục tăng.
Người ta ước tính rằng nguồn cung polysilicon của Trung Quốc sẽ mở ra sự tăng trưởng quy mô lớn từ năm 2022 đến năm 2025 và sản lượng polysilicon sẽ đạt 1,194 triệu tấn vào năm 2025, thúc đẩy việc mở rộng quy mô sản xuất polysilicon toàn cầu.Năm 2021, với việc giá polysilicon tại Trung Quốc tăng mạnh, các nhà sản xuất lớn đã đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất mới, đồng thời thu hút các nhà sản xuất mới tham gia vào ngành.Vì các dự án polysilicon sẽ mất ít nhất một năm rưỡi đến hai năm từ khi xây dựng đến sản xuất nên việc xây dựng mới sẽ được hoàn thành vào năm 2021.Năng lực sản xuất thường được đưa vào sản xuất vào nửa cuối năm 2022 và 2023. Điều này rất phù hợp với kế hoạch dự án mới được các nhà sản xuất lớn công bố hiện nay.Năng lực sản xuất mới trong giai đoạn 2022-2025 chủ yếu tập trung vào năm 2022 và 2023. Sau đó, khi cung cầu polysilicon và giá cả dần ổn định, tổng năng lực sản xuất trong ngành sẽ dần ổn định.Xuống, tức là tốc độ tăng trưởng năng lực sản xuất giảm dần.Ngoài ra, tỷ lệ sử dụng công suất của các doanh nghiệp Polysilicon vẫn ở mức cao trong hai năm qua, nhưng sẽ cần thời gian để tăng cường năng lực sản xuất của các dự án mới và những người mới tham gia sẽ phải mất một quá trình để làm chủ được năng lực sản xuất của các dự án mới. công nghệ chuẩn bị phù hợp.Do đó, tỷ lệ sử dụng công suất của các dự án polysilicon mới trong vài năm tới sẽ thấp.Từ đó có thể dự đoán được sản lượng polysilicon vào năm 2022-2025 và sản lượng polysilicon vào năm 2025 dự kiến là khoảng 1,194 triệu tấn.
Sự tập trung năng lực sản xuất ở nước ngoài tương đối cao, tốc độ và tốc độ tăng sản xuất trong 3 năm tới sẽ không cao bằng Trung Quốc.Năng lực sản xuất polysilicon ở nước ngoài chủ yếu tập trung ở 4 công ty hàng đầu, còn lại chủ yếu là năng lực sản xuất nhỏ.Về năng lực sản xuất, Wacker Chem chiếm một nửa năng lực sản xuất polysilicon ở nước ngoài.Các nhà máy của hãng ở Đức và Hoa Kỳ có công suất sản xuất lần lượt là 60.000 tấn và 20.000 tấn.Việc mở rộng mạnh mẽ năng lực sản xuất polysilicon toàn cầu vào năm 2022 trở đi có thể gây ra lo ngại về tình trạng dư cung, công ty vẫn đang trong tình trạng chờ xem và chưa có kế hoạch bổ sung năng lực sản xuất mới.Gã khổng lồ polysilicon Hàn Quốc OCI đang dần chuyển dây chuyền sản xuất polysilicon cấp năng lượng mặt trời sang Malaysia trong khi vẫn giữ dây chuyền sản xuất polysilicon cấp điện tử ban đầu ở Trung Quốc, dự kiến đạt 5.000 tấn vào năm 2022. Năng lực sản xuất của OCI tại Malaysia sẽ đạt 27.000 tấn và 30.000 tấn vào năm 2020 và 2021, đạt được chi phí tiêu thụ năng lượng thấp và trốn được mức thuế cao của Trung Quốc đối với polysilicon ở Hoa Kỳ và Hàn Quốc.Công ty có kế hoạch sản xuất 95.000 tấn nhưng chưa rõ ngày bắt đầu.Dự kiến sẽ tăng ở mức 5.000 tấn mỗi năm trong bốn năm tới.Công ty REC của Na Uy có hai cơ sở sản xuất tại bang Washington và Montana, Hoa Kỳ, với công suất sản xuất hàng năm là 18.000 tấn polysilicon cấp năng lượng mặt trời và 2.000 tấn polysilicon cấp điện tử.REC đang gặp khó khăn tài chính sâu sắc nên đã chọn tạm dừng sản xuất, sau đó được kích thích bởi sự bùng nổ của giá polysilicon vào năm 2021, công ty quyết định khởi động lại sản xuất tại các dự án 18.000 tấn ở bang Washington và 2.000 tấn ở Montana vào cuối năm 2023 và có thể hoàn thành việc tăng cường năng lực sản xuất vào năm 2024. Hemlock là nhà sản xuất polysilicon lớn nhất tại Hoa Kỳ, chuyên về polysilicon cấp điện tử có độ tinh khiết cao.Rào cản công nghệ cao trong sản xuất khiến sản phẩm của công ty khó bị thay thế trên thị trường.Kết hợp với việc công ty không có kế hoạch xây dựng dự án mới trong vòng vài năm tới, dự kiến năng lực sản xuất của công ty sẽ là 2022-2025.Sản lượng hàng năm vẫn ở mức 18.000 tấn.Ngoài ra, năm 2021, năng lực sản xuất mới của các công ty ngoài 4 công ty trên sẽ là 5.000 tấn.Do sự thiếu hiểu biết về kế hoạch sản xuất của tất cả các công ty nên ở đây giả định rằng năng lực sản xuất mới sẽ là 5.000 tấn/năm từ năm 2022 đến năm 2025.
Theo năng lực sản xuất ở nước ngoài, ước tính sản lượng polysilicon ở nước ngoài vào năm 2025 sẽ vào khoảng 176.000 tấn, giả định rằng tỷ lệ sử dụng năng lực sản xuất polysilicon ở nước ngoài không thay đổi.Sau khi giá polysilicon tăng mạnh vào năm 2021, các công ty Trung Quốc đã tăng cường sản xuất và mở rộng sản xuất.Ngược lại, các công ty nước ngoài thận trọng hơn trong kế hoạch cho các dự án mới.Điều này là do sự thống trị của ngành công nghiệp polysilicon đã nằm trong tầm kiểm soát của Trung Quốc và việc tăng sản lượng một cách mù quáng có thể mang lại thua lỗ.Về mặt chi phí, tiêu thụ năng lượng là thành phần lớn nhất trong chi phí của polysilicon, vì vậy giá điện rất quan trọng và Tân Cương, Nội Mông, Tứ Xuyên và các khu vực khác có lợi thế rõ ràng.Từ phía nhu cầu, với tư cách là nguồn trực tiếp của polysilicon, sản lượng wafer silicon của Trung Quốc chiếm hơn 99% tổng sản lượng của thế giới.Ngành công nghiệp hạ nguồn của polysilicon chủ yếu tập trung ở Trung Quốc.Giá polysilicon sản xuất thấp, chi phí vận chuyển thấp và nhu cầu được đảm bảo đầy đủ.Thứ hai, Trung Quốc đã áp đặt mức thuế chống bán phá giá tương đối cao đối với nhập khẩu polysilicon cấp năng lượng mặt trời từ Hoa Kỳ và Hàn Quốc, điều này đã ngăn chặn đáng kể việc tiêu thụ polysilicon từ Hoa Kỳ và Hàn Quốc.Hãy thận trọng trong việc xây dựng các dự án mới;Ngoài ra, trong những năm gần đây, các doanh nghiệp polysilicon ở nước ngoài của Trung Quốc chậm phát triển do ảnh hưởng của thuế quan, một số dây chuyền sản xuất bị cắt giảm hoặc thậm chí ngừng hoạt động, đồng thời tỷ trọng của chúng trong sản xuất toàn cầu cũng giảm dần qua từng năm. sẽ không thể so sánh với mức tăng giá polysilicon vào năm 2021 vì lợi nhuận cao của công ty Trung Quốc, điều kiện tài chính không đủ để hỗ trợ việc mở rộng năng lực sản xuất nhanh chóng và quy mô lớn.
Dựa trên các dự báo tương ứng về sản xuất polysilicon ở Trung Quốc và nước ngoài từ năm 2022 đến năm 2025, có thể tóm tắt giá trị dự đoán của sản lượng polysilicon toàn cầu.Người ta ước tính sản lượng polysilicon toàn cầu vào năm 2025 sẽ đạt 1,371 triệu tấn.Theo giá trị dự báo của sản xuất polysilicon, thị phần toàn cầu của Trung Quốc có thể đạt được một cách đại khái.Dự kiến, thị phần của Trung Quốc sẽ tăng dần từ năm 2022 đến năm 2025 và sẽ vượt 87% vào năm 2025.
6, Tóm tắt và Triển vọng
Polysilicon nằm ở hạ lưu silicon công nghiệp và thượng nguồn của toàn bộ chuỗi công nghiệp quang điện và bán dẫn, và vị thế của nó rất quan trọng.Chuỗi công nghiệp quang điện nói chung là công suất lắp đặt tấm wafer-cell-mô-đun-quang điện, và chuỗi công nghiệp bán dẫn nói chung là chip wafer-silicon wafer-silicon đa tinh thể-silicon.Các mục đích sử dụng khác nhau có các yêu cầu khác nhau về độ tinh khiết của polysilicon.Ngành công nghiệp quang điện chủ yếu sử dụng polysilicon cấp năng lượng mặt trời và ngành công nghiệp bán dẫn sử dụng polysilicon cấp điện tử.Loại trước có phạm vi độ tinh khiết từ 6N-8N, trong khi loại sau yêu cầu độ tinh khiết từ 9N trở lên.
Trong nhiều năm, quy trình sản xuất polysilicon chủ đạo là phương pháp cải tiến của Siemens trên toàn thế giới.Trong những năm gần đây, một số công ty đã tích cực khám phá phương pháp tầng sôi silane có chi phí thấp hơn, điều này có thể có tác động đến mô hình sản xuất.Polysilicon hình que được sản xuất theo phương pháp Siemens cải tiến có đặc điểm tiêu thụ năng lượng cao, chi phí cao và độ tinh khiết cao, trong khi silicon dạng hạt được sản xuất bằng phương pháp tầng sôi silane có đặc điểm tiêu thụ năng lượng thấp, chi phí thấp và độ tinh khiết tương đối thấp .Một số công ty Trung Quốc đã hiện thực hóa việc sản xuất hàng loạt silicon dạng hạt và công nghệ sử dụng silicon dạng hạt để kéo polysilicon, nhưng nó chưa được quảng bá rộng rãi.Liệu silicon dạng hạt có thể thay thế loại trước trong tương lai hay không phụ thuộc vào việc liệu lợi thế về chi phí có thể bù đắp được nhược điểm về chất lượng hay không, hiệu quả của các ứng dụng tiếp theo và sự cải thiện độ an toàn của silane.Trong những năm gần đây, sản lượng polysilicon toàn cầu đã tăng lên hàng năm và dần tập trung lại tại Trung Quốc.Từ năm 2017 đến năm 2021, sản lượng polysilicon hàng năm trên toàn cầu sẽ tăng từ 432.000 tấn lên 631.000 tấn, với mức tăng trưởng nhanh nhất vào năm 2021. Trong giai đoạn này, sản xuất polysilicon toàn cầu ngày càng tập trung hơn vào Trung Quốc và tỷ trọng sản xuất polysilicon của Trung Quốc tăng từ 56,02% vào năm 2017 lên 80,03% vào năm 2021. Từ năm 2022 đến năm 2025, nguồn cung polysilicon sẽ mở ra sự tăng trưởng trên quy mô lớn.Người ta ước tính rằng sản lượng polysilicon vào năm 2025 sẽ là 1,194 triệu tấn ở Trung Quốc và sản lượng ở nước ngoài sẽ đạt 176.000 tấn.Do đó, sản lượng polysilicon toàn cầu vào năm 2025 sẽ vào khoảng 1,37 triệu tấn.
(Bài viết này chỉ mang tính chất tham khảo cho khách hàng của UrbanMines và không mang tính chất tư vấn đầu tư)