Lograr una planificación a largo plazo para la reducción de las emisiones de carbono y aumentar la proporción de energías renovables se ha convertido en un consenso mundial. todos los países tienen sus propios planes de desarrollo, y nuestro país también ha respondido positivamente, dando el objetivo de alcanzar el pico de carbono 2030 y la neutralidad de carbono 2060. Al mismo tiempo, con el fin de implementarlo en el momento prescrito, nuestro país también ha introducido una serie de políticas para favorecer las nuevas fuentes de energía desde este año, e incluso ha anclado los objetivos de proporción de energía no fósil del 20% y el 25% en 2025 y 2030, respectivamente.
Como parte muy importante de la nueva generación de energía, su papel obviamente no puede ser ignorado, pero después de que la industria fotovoltaica marcó el comienzo del pico de capacidad instalada en el cuarto trimestre del año pasado, la nueva capacidad instalada en el primer semestre de este año fue de 24.306 millones de kilovatios, básicamente el mismo aumento que en el mismo período del año pasado, mientras que la capacidad instalada mensual en el tercer trimestre disminuyó gradualmente, una de las razones detrás de la escasez de materias primas importantes, el silicio.
En los últimos años, la tasa de crecimiento de la escala instalada fotovoltaica mundial ha seguido aumentando, lo que también ha hecho que toda la cadena industrial se encuentre en la etapa de expansión, pero en comparación con las pastillas de silicio, las baterías y otros enlaces, la escala general de expansión de la producción de silicio es pequeña y el ciclo de expansión Es más largo, por lo que la tasa de crecimiento de la expansión aguas abajo es mayor que la de silicio, lo que ha desencadenado una situación de escasez y alto precio de silicio. Desde este año, el precio nacional del silicio ha seguido aumentando, de 90 yuanes / kg a principios de año a 265 yuanes / kg hoy en día, un aumento del 194%, un aumento del 179% en comparación con el mismo período del año pasado, el alto precio del silicio incluso desencadenó un juego aguas arriba y aguas abajo.
Aquí se hablan de dos rutas técnicas de silicio: el método Siemens mejorado y el método de lecho fluidizado de Silano de silicio granular, que han atraído la atención del mercado y los inversores en lo que va de año.
La disputa por la doble tecnología de los materiales de silicio
Al igual que las baterías de energía también se dividen en baterías de fosfato de hierro de litio y baterías de litio ternário, las tecnologías de fabricación de silicio también se dividen principalmente en dos tipos, ninguna de las cuales es una nueva tecnología, el método Siemens mejorado y el método de lecho fluidizado de silano, y las formas de los dos productos son silicio en forma de barra y silicio granular, respectivamente.
La imagen muestra el método Siemens mejorado.
La imagen muestra el método de lecho fluidizado de silano.
Pero a diferencia de las baterías de fosfato de hierro y litio y las baterías de litio ternário, que se encuentran en una situación continua de "persecución y confrontación entre sí, durante mucho tiempo en el pasado, la mejora del método Siemens ha sido el proceso principal en la preparación de silicio policristalino en el mercado debido a su propia velocidad de reducción de costos muy rápida y el proceso de producción superpuesto relativamente maduro. Se puede decir que en la última década, un gran número de proyectos en el país y en el extranjero han utilizado el método Siemens mejorado. según los datos de 2020, el silicio en forma de barra producido por el método Siemens mejorado representa aproximadamente el 97,2% de la producción total nacional.
Anteriormente, no era que ninguna empresa en el país y en el extranjero estuviera haciendo silicio granular, pero no era satisfactorio. hasta los últimos años, especialmente a partir de este año, el método de lecho fluidizado de Silano de silicio granular comenzó a atraer la atención del mercado, principalmente porque la empresa fotovoltaica nacional Poly xiexin dijo que su costo de producción de silicio granular comenzó a disminuir y logró la localización de equipos clave y la sustitución de materiales clave, lo que finalmente permitió que el proyecto de silicio granular tuviera las condiciones técnicas para la producción a cierta escala. Recientemente, Poly xiexin dijo que la nueva capacidad de producción de 20000 toneladas de silicio granular había completado la infraestructura a finales de octubre de 2021 y se puso oficialmente en funcionamiento el 10 de noviembre.
Comparación integral de las dos tecnologías
Los dos métodos de fabricación de silicio mejoran el método Siemens y el método de lecho fluidizado de silano. a juzgar por la historia pasada, no hay duda de que el método Siemens mejorado es mejor. esta vez, el silicio granular ha vuelto con la Alta prosperidad de la escasez de silicio este año. ¿ cuáles son sus ventajas y confianza? Se puede comparar desde tres aspectos: costo, consumo de energía y calidad.
(1) calidad
Debido a que la mejora anterior del método Siemens ocupaba una posición dominante absoluta, la calidad aquí se basa en la mejora del método siemens. El método Siemens se divide en dos estándares, el primero es el estándar de nivel solar y el segundo es el estándar de nivel electrónico. Entre ellos, el estándar de nivel solar se divide en cuatro niveles, a saber, productos especiales, productos de primer nivel, productos de segundo nivel y productos de tercer nivel, así como productos extranjeros como este. En comparación con la pureza del 999999% del polisilicio de grado solar utilizado en la industria fotovoltaica, el polisilicio de grado electrónico requiere una pureza más alta, hasta 999999999%.
Las normas nacionales de calidad requieren que los productos cumplan con el contenido de impurezas somáticas, metales diversos superficiales y las concentraciones de carbono y oxígeno para evitar el impacto fatal de los centros fuertemente compuestos formados por impurezas de metales pesados en las propiedades eléctricas de las baterías y las consecuencias negativas para el control posterior de la producción. Aunque el silicio granular no ha estado en funcionamiento durante mucho tiempo, según los datos de Poly gcl, la concentración de carbono del silicio granular es inferior a 0,4 ppma, y la concentración media de impurezas metálicas totales es inferior a 10 ppbw, que básicamente puede cumplir con el estándar de productos especiales de grado solar. Sin embargo, el proceso de producción de silicio granular determina que el contenido de impurezas es difícil de controlar. después de la producción continua a gran escala, la calidad de los productos de silicio granular es difícil de mantener completamente la misma, y la calidad del silicio mostrará ciertas diferencias.
En cuanto al estándar de los productos electrónicos de polisilicio primario, el nivel de impurezas a granel y superficiales está dentro de 7ppbw y el contenido de carbono está dentro de 0,02 ppma. en la actualidad, el silicio granular no puede cumplir con este estándar por el momento, pero el límite superior de impurezas a granel y superficiales de polisilicio del método Siemens de La empresa líder de polisilicio en el mismo período ha pasado por alrededor de 0,9 ppbw, un orden de magnitud inferior al silicio granular, que ha alcanzado el estándar electrónico. obviamente, la calidad del silicio granular todavía tiene una cierta brecha en comparación con el método Siemens mejorado.
Según el análisis de Deng yongkang, nuevo Jefe de Minsheng securities, algunos problemas en el silicio granular todavía necesitan algún tiempo para resolverse, principalmente debido al alto contenido de hidrógeno y carbono, por lo que el uso actual de la cantidad de las empresas es dopado, con una parte del silicio metálico y otra parte del silicio granular. El precio del silicio granular en realidad refleja este problema, y aún no se ha vendido al mismo nivel de precio que el material denso monocristalino.
Silicio granular
(2) consumo de energía
Teniendo en cuenta el objetivo de alcanzar el pico de carbono 2030 y la neutralidad de carbono 2060 dado por nuestro país, es obvio que el consumo de energía es una parte clave que debe compararse. El mercado cree actualmente que el consumo de energía del silicio granular es mucho menor que el método Siemens mejorado, pero este consumo de energía puede ser necesario considerarlo de manera integral.
A juzgar por las últimas estadísticas de expertos técnicos relevantes, solo mirando el consumo de electricidad y agua en el enlace de silicio, debido a que la temperatura de reacción para la producción de silicio granular por lecho fluidizado de Silano es de unos 700 grados, la tasa de conversión es superior al 98,5%, mientras que debido a la simplificación del proceso general, el consumo de agua nueva y electricidad es menor, el consumo de electricidad es de solo 20 - 30 kWh / kg - si, mientras que el consumo de agua nueva es de aproximadamente el 25% - 35% de polisilicio, convertido en 17 kg / kg.si.
Por su parte, la mejora del método Siemens requiere la reducción del triclorosilicato de alta pureza con hidrógeno de alta pureza en núcleos de silicio de alta pureza por encima de los 1.000 grados, con una tasa de conversión única más baja de solo el 13%, lo que indirectamente conduce a un alto consumo de energía, por lo que el consumo general de electricidad Es básicamente de unos 50 kWh / kg - si, mientras que el consumo de agua se mantiene básicamente en unos 67 kg / kg.si.
Sin embargo, vale la pena señalar que, además del tópico consumo de electricidad y agua, la consideración integral del consumo de energía también necesita agregar el consumo de vapor. A diferencia del vapor de subproducto del método Siemens mejorado para la generación de energía, el consumo unitario de vapor se ha reducido básicamente a 0, y el método de lecho fluidizado de Silano también se utilizará para vapor, gas natural, etc., por lo que el consumo de energía de esta parte relacionada con el vapor de unos 25 kg / kg.si solo se producirá cuando se produzca silicio granular, que debe tenerse en cuenta de manera integral. por último, el consumo de energía integral no es muy diferente entre las dos tecnologías.
(3) costos
Debido a que el proceso es maduro y estable, el proceso es simple y controlable, el equipo está estandarizado, es fácil copiar y ampliar la escala, el costo de inversión del equipo de la línea de producción mejorada de Siemens en 2020 es de unos 850 millones de yuanes / 10000 toneladas, mientras que el proceso técnico de producción de Silano es más corto y el proceso es menor que el método Siemens mejorado, por lo que la inversión inicial en equipos debe ser menor que el método Siemens mejorado; Al mismo tiempo, debido a que el método de Silano no necesita ser roto en términos de proceso, el costo de rotura también se puede ahorrar, incluida la reducción del costo del consumo de electricidad mencionado anteriormente, lo que hace que el método de Silano sea aproximadamente un 20% más bajo que el método Siemens mejorado.
Pero también debemos ver que aunque el silicio granular tiene ventajas teóricas sobre el silicio a granel en términos de consumo de electricidad, inversión unitaria y costos laborales. Sin embargo, cuando se aplica a la práctica, debido a problemas como el "salto de hidrógeno" y la pared del impactador de silicio de partículas, se producirá la interrupción del proceso de producción y se causarán daños en el revestimiento a base de carbono, la bobina de calentamiento, el crisol de cuarzo y otros componentes, mientras que debido a la alta proporción de polvo En el proceso de producción, la tasa de producto terminado es baja, lo que generará mayores costos adicionales en el consumo unitario de silicio. Por supuesto, con la mejora de los procesos de producción y la tecnología de los fabricantes posteriores, se espera que estos problemas en la producción de silicio granular se resuelvan aún más.
¿¿ puede el silicio granular subvertir el mercado del polisilicio?
La imagen muestra polisilicio.
Lo que finalmente se elige utilizar aguas abajo debe considerarse desde muchos aspectos, como el costo, la calidad, el suministro estable, etc. en la actualidad, el silicio granular ha sido utilizado por algunos clientes, como longji, central, jingao y así sucesivamente, también se han firmado contratos. Sin embargo, es evidente que todavía hay algunos problemas que deben resolverse en términos de pureza del producto, estabilidad operativa y consistencia del producto, principalmente debido a su alto contenido de hidrógeno y carbono, pero debido a que el silicio granular es relativamente pequeño y la densidad de relleno es alta, mientras que la adición de silicio granular puede aumentar la producción única, reducir Los costos de producción y evitar el bloqueo de materiales grandes, por lo que el uso actual de la cantidad de las empresas pertenece al dopaje parcial, no al 100%, sino a una parte del silicio metálico, y luego a una parte del silicio granular, que en general equivale al uso de accesorios, la proporción actual de dopaje de silicio granular es de alrededor del 15% - 20%.
Con la liberación gradual de la capacidad de producción de silicio granular y la mejora de la tecnología, esta proporción puede aumentar en cierta medida, pero todavía no es realista subvertir completamente la tecnología dominante actual, el polisilicio siemens. Por un lado, la capacidad total de producción de silicio granular sigue siendo demasiado pequeña en comparación con el mercado de oferta y demanda de todo el material de silicio fotovoltaico, que todavía está en la etapa de escalada; Por otro lado, si los problemas actuales de calidad del silicio granular se pueden resolver perfectamente aguas abajo y si el costo puede seguir disminuyendo, todavía se mantiene una actitud de esperar y ver. el precio actual del silicio granular en realidad refleja este problema, que aún no se ha vendido al mismo nivel de precio que el material denso monocristalino.
Lo más importante es que a partir de las recientes políticas nacionales frecuentes de Nueva energía, se puede ver que el mercado futuro de la fotovoltaica sigue siendo muy grande, y la Alta prosperidad como material de silicio aguas arriba no se dispersará, y el gran espacio de mercado hace que las dos tecnologías compitan entre sí y se promuevan y beneficien mutuamente.
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