1. Chaîne industrielle du polysilicium : le processus de production est complexe et l'aval se concentre sur les semi-conducteurs photovoltaïques
Le polysilicium est principalement produit à partir de silicium industriel, de chlore et d'hydrogène, et se situe en amont des chaînes industrielles du photovoltaïque et des semi-conducteurs.Selon les données du CPIA, la méthode de production actuelle de polysilicium la plus répandue dans le monde est la méthode Siemens modifiée, à l'exception de la Chine, plus de 95 % du polysilicium est produit par la méthode Siemens modifiée.Dans le processus de préparation du polysilicium par la méthode Siemens améliorée, le chlore gazeux est d'abord combiné avec de l'hydrogène gazeux pour générer du chlorure d'hydrogène, puis il réagit avec la poudre de silicium après concassage et broyage du silicium industriel pour générer du trichlorosilane, qui est encore réduit par de l'hydrogène gazeux pour générer du polysilicium.Le silicium polycristallin peut être fondu et refroidi pour fabriquer des lingots de silicium polycristallin, et le silicium monocristallin peut également être produit par Czochralski ou par fusion de zone.Comparé au silicium polycristallin, le silicium monocristallin est composé de grains cristallins avec la même orientation cristalline, ce qui lui confère une meilleure conductivité électrique et une meilleure efficacité de conversion.Les lingots de silicium polycristallin et les tiges de silicium monocristallin peuvent ensuite être découpés et transformés en tranches et cellules de silicium, qui à leur tour deviennent des éléments clés des modules photovoltaïques et sont utilisées dans le domaine photovoltaïque.De plus, des tranches de silicium monocristallin peuvent également être transformées en tranches de silicium par meulage, polissage, épitaxie, nettoyage et autres processus répétés, qui peuvent être utilisées comme matériaux de substrat pour des dispositifs électroniques à semi-conducteurs.
La teneur en impuretés de polysilicium est strictement requise et l'industrie présente les caractéristiques d'un investissement en capital élevé et de barrières techniques élevées.Étant donné que la pureté du polysilicium affectera sérieusement le processus d’étirage du silicium monocristallin, les exigences de pureté sont extrêmement strictes.La pureté minimale du polysilicium est de 99,9999 % et la plus élevée est infiniment proche de 100 %.En outre, les normes nationales chinoises imposent des exigences claires en matière de teneur en impuretés et, sur cette base, le silicium polycristallin est divisé en grades I, II et III, dont la teneur en bore, phosphore, oxygène et carbone constitue un indice de référence important.Les « Conditions d'accès à l'industrie du polysilicium » stipulent que les entreprises doivent disposer d'un système d'inspection et de gestion de la qualité solide et que les normes de produits sont strictement conformes aux normes nationales ;en outre, les conditions d'accès exigent également l'échelle et la consommation d'énergie des entreprises de production de polysilicium, telles que le polysilicium de qualité solaire et électronique. L'échelle du projet est supérieure à 3 000 tonnes/an et 1 000 tonnes/an respectivement, et le ratio de capital minimum dans l'investissement dans de nouvelles constructions et dans des projets de reconstruction et d'agrandissement ne doit pas être inférieur à 30 %, le polysilicium est donc une industrie à forte intensité de capital.Selon les statistiques de la CPIA, le coût d'investissement de l'équipement d'une ligne de production de polysilicium de 10 000 tonnes mis en service en 2021 a légèrement augmenté pour atteindre 103 millions de yuans/kt.La raison en est la hausse du prix des matériaux métalliques en vrac.On s'attend à ce que le coût d'investissement à l'avenir augmente avec les progrès de la technologie des équipements de production et que les monomères diminuent à mesure que la taille augmente.Selon la réglementation, la consommation électrique du polysilicium pour la réduction Czochralski de qualité solaire et électronique devrait être inférieure à 60 kWh/kg et 100 kWh/kg respectivement, et les exigences en matière d'indicateurs de consommation d'énergie sont relativement strictes.La production de polysilicium appartient généralement à l’industrie chimique.Le processus de production est relativement complexe et les seuils en matière d'itinéraires techniques, de sélection des équipements, de mise en service et d'exploitation sont élevés.Le processus de production implique de nombreuses réactions chimiques complexes et le nombre de nœuds de contrôle dépasse 1 000.Il est difficile pour les nouveaux arrivants de maîtriser rapidement un savoir-faire mature.Par conséquent, il existe des barrières financières et techniques élevées dans l’industrie de la production de polysilicium, ce qui encourage également les fabricants de polysilicium à procéder à une optimisation technique stricte du flux de processus, du processus d’emballage et de transport.
2. Classification du polysilicium : la pureté détermine l'utilisation et la qualité solaire occupe le courant dominant
Le silicium polycristallin, une forme de silicium élémentaire, est composé de grains cristallins avec différentes orientations cristallines et est principalement purifié par un traitement industriel du silicium.L'apparence du polysilicium est un éclat métallique gris et le point de fusion est d'environ 1410 ℃.Il est inactif à température ambiante et plus actif à l’état fondu.Le polysilicium a des propriétés semi-conductrices et constitue un matériau semi-conducteur extrêmement important et excellent, mais une petite quantité d'impuretés peut grandement affecter sa conductivité.Il existe de nombreuses méthodes de classification du polysilicium.En plus de la classification mentionnée ci-dessus selon les normes nationales chinoises, trois méthodes de classification plus importantes sont présentées ici.Selon différentes exigences de pureté et utilisations, le polysilicium peut être divisé en polysilicium de qualité solaire et en polysilicium de qualité électronique.Le polysilicium de qualité solaire est principalement utilisé dans la production de cellules photovoltaïques, tandis que le polysilicium de qualité électronique est largement utilisé dans l'industrie des circuits intégrés comme matière première pour les puces et autres produits.La pureté du polysilicium de qualité solaire est de 6 ~ 8N, c'est-à-dire que la teneur totale en impuretés doit être inférieure à 10 -6 et la pureté du polysilicium doit atteindre 99,9999 % ou plus.Les exigences de pureté du polysilicium de qualité électronique sont plus strictes, avec un minimum de 9N et un maximum actuel de 12N.La production de polysilicium de qualité électronique est relativement difficile.Rares sont les entreprises chinoises qui maîtrisent la technologie de production de polysilicium de qualité électronique, et elles restent relativement dépendantes des importations.À l’heure actuelle, la production du polysilicium de qualité solaire est bien supérieure à celle du polysilicium de qualité électronique, et le premier est environ 13,8 fois supérieur à celui du second.
Selon la différence entre les impuretés dopantes et le type de conductivité du matériau en silicium, il peut être divisé en type P et type N.Lorsque le silicium est dopé avec des éléments d'impuretés accepteurs, tels que le bore, l'aluminium, le gallium, etc., il est dominé par la conduction par trous et est de type P.Lorsque le silicium est dopé avec des éléments d'impuretés donneurs, tels que le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, etc., il est dominé par la conduction électronique et est de type N.Les batteries de type P comprennent principalement les batteries BSF et les batteries PERC.En 2021, les batteries PERC représenteront plus de 91 % du marché mondial et les batteries BSF seront éliminées.Au cours de la période où le PERC a remplacé le BSF, le rendement de conversion des cellules de type P est passé de moins de 20 % à plus de 23 %, ce qui est sur le point de se rapprocher de la limite supérieure théorique de 24,5 %, tandis que la limite supérieure théorique de N- Les cellules de type N sont de 28,7 % et les cellules de type N ont un rendement de conversion élevé. En raison des avantages d'un rapport bifacial élevé et d'un faible coefficient de température, les entreprises ont commencé à déployer des lignes de production de masse pour les batteries de type N.Selon les prévisions du CPIA, la proportion de batteries de type N augmentera considérablement, passant de 3 % à 13,4 % en 2022. On s'attend à ce qu'au cours des cinq prochaines années, l'itération des batteries de type N vers les batteries de type P soit inaugurée. Selon les différentes qualités de surface, il peut être divisé en matériau dense, en chou-fleur et en corail.La surface du matériau dense a le degré de concavité le plus bas, inférieur à 5 mm, aucune anomalie de couleur, aucune couche intermédiaire d'oxydation et le prix le plus élevé ;la surface du chou-fleur a un degré modéré de concavité, 5-20 mm, la section est modérée et le prix est moyen ;tandis que la surface du matériau corallien a une concavité plus sérieuse, la profondeur est supérieure à 20 mm, la section est lâche et le prix est le plus bas.Le matériau dense est principalement utilisé pour dessiner du silicium monocristallin, tandis que le matériau de chou-fleur et le matériau de corail sont principalement utilisés pour fabriquer des plaquettes de silicium polycristallin.Dans la production quotidienne des entreprises, le matériau dense peut être dopé avec pas moins de 30 % de chou-fleur pour produire du silicium monocristallin.Le coût des matières premières peut être économisé, mais l'utilisation de chou-fleur réduira dans une certaine mesure l'efficacité de l'extraction des cristaux.Les entreprises doivent choisir le taux de dopage approprié après avoir pesé les deux.Récemment, la différence de prix entre les matériaux denses et les matériaux de chou-fleur s'est fondamentalement stabilisée à 3 RMB/kg.Si la différence de prix s'élargit encore, les entreprises pourraient envisager de doper davantage de matériau de chou-fleur dans le tirage de silicium monocristallin.
3. Processus : la méthode Siemens occupe le devant de la scène et la consommation d'énergie devient la clé du changement technologique
Le processus de production du polysilicium est grossièrement divisé en deux étapes.Dans la première étape, de la poudre de silicium industrielle réagit avec du chlorure d’hydrogène anhydre pour obtenir du trichlorosilane et de l’hydrogène.Après distillation et purification répétées, trichlorosilane gazeux, dichlorodihydrosilicium et silane ;la deuxième étape consiste à réduire le gaz de haute pureté mentionné ci-dessus en silicium cristallin, et l'étape de réduction est différente dans le procédé Siemens modifié et dans le procédé à lit fluidisé au silane.La méthode Siemens améliorée dispose d'une technologie de production mature et d'une qualité de produit élevée, et constitue actuellement la technologie de production la plus largement utilisée.La méthode de production traditionnelle de Siemens consiste à utiliser du chlore et de l'hydrogène pour synthétiser du chlorure d'hydrogène anhydre, du chlorure d'hydrogène et du silicium industriel en poudre afin de synthétiser du trichlorosilane à une certaine température, puis à séparer, rectifier et purifier le trichlorosilane.Le silicium subit une réaction de réduction thermique dans un four de réduction à hydrogène pour obtenir du silicium élémentaire déposé sur le noyau de silicium.Sur cette base, le procédé Siemens amélioré est également équipé d'un processus de support pour recycler une grande quantité de sous-produits tels que l'hydrogène, le chlorure d'hydrogène et le tétrachlorure de silicium produits dans le processus de production, comprenant principalement la récupération des gaz résiduaires de réduction et la réutilisation du tétrachlorure de silicium. technologie.L'hydrogène, le chlorure d'hydrogène, le trichlorosilane et le tétrachlorure de silicium présents dans les gaz d'échappement sont séparés par récupération à sec.L'hydrogène et le chlorure d'hydrogène peuvent être réutilisés pour la synthèse et la purification avec le trichlorosilane, et le trichlorosilane est directement recyclé en réduction thermique.La purification est effectuée dans le four et le tétrachlorure de silicium est hydrogéné pour produire du trichlorosilane, qui peut être utilisé pour la purification.Cette étape est également appelée traitement d'hydrogénation à froid.En réalisant une production en circuit fermé, les entreprises peuvent réduire considérablement la consommation de matières premières et d'électricité, réduisant ainsi efficacement les coûts de production.
Le coût de production du polysilicium selon la méthode améliorée de Siemens en Chine comprend les matières premières, la consommation d'énergie, l'amortissement, les coûts de traitement, etc. Les progrès technologiques dans l'industrie ont considérablement réduit les coûts.Les matières premières se réfèrent principalement au silicium industriel et au trichlorosilane, la consommation d'énergie comprend l'électricité et la vapeur, et les coûts de traitement se réfèrent aux coûts d'inspection et de réparation des équipements de production.Selon les statistiques de Baichuan Yingfu sur les coûts de production du polysilicium début juin 2022, les matières premières constituent le poste de coût le plus élevé, représentant 41 % du coût total, dont le silicium industriel est la principale source de silicium.La consommation unitaire de silicium couramment utilisée dans l'industrie représente la quantité de silicium consommée par unité de produits en silicium de haute pureté.La méthode de calcul consiste à convertir tous les matériaux contenant du silicium tels que la poudre de silicium industriel externalisée et le trichlorosilane en silicium pur, puis à déduire le chlorosilane externalisé selon la quantité de silicium pur convertie à partir du rapport de teneur en silicium.Selon les données du CPIA, le niveau de consommation de silicium diminuera de 0,01 kg/kg-Si à 1,09 kg/kg-Si en 2021. On s'attend à ce qu'avec l'amélioration du traitement d'hydrogénation à froid et du recyclage des sous-produits, on s'attend à ce qu'elle diminuer à 1,07 kg/kg d’ici 2030. kg-Si.Selon des statistiques incomplètes, la consommation de silicium des cinq plus grandes entreprises chinoises du secteur du polysilicium est inférieure à la moyenne du secteur.On sait que deux d’entre eux consommeront respectivement 1,08 kg/kg-Si et 1,05 kg/kg-Si en 2021. La deuxième plus grande proportion est la consommation d’énergie, qui représente 32 % au total, dont l’électricité représente 30 % de la consommation. coût total, ce qui indique que le prix et l’efficacité de l’électricité restent des facteurs importants pour la production de polysilicium.Les deux principaux indicateurs permettant de mesurer l’efficacité énergétique sont la consommation d’énergie globale et la réduction de la consommation d’énergie.La réduction de la consommation d'énergie fait référence au processus de réduction du trichlorosilane et de l'hydrogène pour générer un matériau de silicium de haute pureté.La consommation électrique comprend le préchauffage et le dépôt du noyau de silicium., conservation de la chaleur, ventilation finale et autre consommation d'énergie du processus.En 2021, grâce aux progrès technologiques et à l'utilisation globale de l'énergie, la consommation d'énergie globale moyenne de la production de polysilicium diminuera de 5,3 % sur un an pour atteindre 63 kWh/kg-Si, et la consommation d'énergie moyenne de réduction diminuera de 6,1 % par an. en glissement annuel à 46 kWh/kg-Si, chiffre qui devrait encore diminuer à l'avenir..Par ailleurs, l'amortissement constitue également un poste de coût important, représentant 17 %.Il convient de noter que, selon les données de Baichuan Yingfu, le coût total de production du polysilicium début juin 2022 était d'environ 55 816 yuans/tonne, le prix moyen du polysilicium sur le marché était d'environ 260 000 yuans/tonne et la marge bénéficiaire brute était d'environ 260 000 yuans/tonne. jusqu'à 70 % ou plus, ce qui a attiré un grand nombre d'entreprises qui investissent dans la construction d'une capacité de production de polysilicium.
Il existe deux manières pour les fabricants de polysilicium de réduire leurs coûts : l’une consiste à réduire les coûts des matières premières et l’autre consiste à réduire la consommation d’énergie.En termes de matières premières, les fabricants peuvent réduire le coût des matières premières en signant des accords de coopération à long terme avec des fabricants industriels de silicium ou en construisant des capacités de production intégrées en amont et en aval.Par exemple, les usines de production de polysilicium dépendent essentiellement de leur propre approvisionnement en silicium industriel.En termes de consommation d'électricité, les fabricants peuvent réduire leurs coûts d'électricité grâce à des prix d'électricité bas et à une amélioration globale de la consommation d'énergie.Environ 70 % de la consommation globale d'électricité correspond à la réduction de la consommation électrique, et la réduction est également un maillon clé dans la production de silicium cristallin de haute pureté.Par conséquent, la majeure partie de la capacité de production de polysilicium en Chine est concentrée dans les régions où les prix de l’électricité sont bas, comme le Xinjiang, la Mongolie intérieure, le Sichuan et le Yunnan.Cependant, avec l'avancement de la politique à deux carbones, il est difficile d'obtenir une grande quantité de ressources énergétiques à faible coût.Par conséquent, réduire la consommation d’énergie à des fins de réduction constitue aujourd’hui une réduction des coûts plus réalisable.Chemin.À l'heure actuelle, le moyen efficace de réduire la consommation d'énergie de réduction consiste à augmenter le nombre de noyaux de silicium dans le four de réduction, augmentant ainsi la production d'une seule unité.À l'heure actuelle, les principaux types de fours de réduction en Chine sont 36 paires de tiges, 40 paires de tiges et 48 paires de tiges.Le type de four est amélioré à 60 paires de tiges et 72 paires de tiges, mais en même temps, il impose également des exigences plus élevées en matière de niveau technologique de production des entreprises.
Par rapport à la méthode Siemens améliorée, la méthode à lit fluidisé au silane présente trois avantages : l'un est une faible consommation d'énergie, l'autre est un rendement d'extraction de cristaux élevé et le troisième est qu'il est plus favorable de la combiner avec la technologie Czochralski continue CCZ plus avancée.Selon les données de la Silicon Industry Branch, la consommation d'énergie globale de la méthode à lit fluidisé au silane représente 33,33 % de la méthode Siemens améliorée, et la réduction de la consommation d'énergie représente 10 % de la méthode Siemens améliorée.La méthode du lit fluidisé au silane présente des avantages significatifs en termes de consommation d’énergie.En termes d'extraction de cristaux, les propriétés physiques du silicium granulaire peuvent faciliter le remplissage complet du creuset en quartz dans la tige de traction en silicium monocristallin.Le silicium polycristallin et le silicium granulaire peuvent augmenter la capacité de charge du creuset à four unique de 29 %, tout en réduisant le temps de charge de 41 %, améliorant ainsi considérablement l'efficacité d'extraction du silicium monocristallin.De plus, le silicium granulaire a un petit diamètre et une bonne fluidité, ce qui est plus adapté à la méthode Czochralski continue CCZ.À l'heure actuelle, la principale technologie de traction de monocristal dans les parties moyenne et inférieure est la méthode de refonte du monocristal RCZ, qui consiste à réalimenter et à tirer le cristal après avoir tiré une tige de silicium monocristallin.L'étirage est effectué en même temps, ce qui permet d'économiser le temps de refroidissement de la tige de silicium monocristallin, de sorte que l'efficacité de production est plus élevée.Le développement rapide de la méthode Czochralski continue CCZ entraînera également une augmentation de la demande de silicium granulaire.Bien que le silicium granulaire présente certains inconvénients, tels qu'une plus grande quantité de poudre de silicium générée par friction, une grande surface et une adsorption facile des polluants, et l'hydrogène combiné en hydrogène lors de la fusion, ce qui est facile à provoquer un saut, mais selon les dernières annonces du silicium granulaire concerné entreprises, ces problèmes sont en train d'être améliorés et certains progrès ont été réalisés.
Le procédé à lit fluidisé au silane est mature en Europe et aux États-Unis, et il en est à ses balbutiements après l'introduction des entreprises chinoises.Dès les années 1980, les sociétés étrangères de silicium granulaire représentées par REC et MEMC ont commencé à explorer la production de silicium granulaire et ont réalisé une production à grande échelle.Parmi eux, la capacité totale de production de silicium granulaire de REC a atteint 10 500 tonnes/an en 2010, et par rapport à ses homologues de Siemens au cours de la même période, elle présentait un avantage en termes de coûts d'au moins 2 à 3 USD/kg.En raison des besoins d'extraction de monocristaux, la production de silicium granulaire de l'entreprise a stagné et a finalement arrêté la production, et s'est tournée vers une coentreprise avec la Chine pour créer une entreprise de production chargée de se lancer dans la production de silicium granulaire.
4. Matières premières : le silicium industriel est la matière première de base et l'approvisionnement peut répondre aux besoins d'expansion du polysilicium.
Le silicium industriel est la matière première principale pour la production de polysilicium.On s'attend à ce que la production industrielle de silicium de la Chine augmente régulièrement entre 2022 et 2025. De 2010 à 2021, la production industrielle de silicium de la Chine est en phase d'expansion, avec un taux de croissance annuel moyen de la capacité de production et de la production atteignant respectivement 7,4 % et 8,6 %. .Selon les données de SMM, la nouvelle augmentationcapacité de production industrielle de siliciumen Chine sera de 890 000 tonnes et 1,065 millions de tonnes en 2022 et 2023 .En supposant que les entreprises de silicium industriel maintiendront toujours un taux d'utilisation de leurs capacités et un taux d'exploitation d'environ 60 % à l'avenir, la nouvelle augmentation de la Chinela capacité de production en 2022 et 2023 entraînera une augmentation de la production de 320 000 tonnes et 383 000 tonnes.Selon les estimations du GFCI,La capacité de production industrielle de silicium de la Chine au 22/23/24/25 est d'environ 5,90/697/6,71/6,5 millions de tonnes, correspondant à 3,55/391/4,18/4,38 millions de tonnes.
Le taux de croissance des deux autres zones en aval de silicium industriel superposé est relativement lent, et la production industrielle de silicium de la Chine peut essentiellement répondre à la production de polysilicium.En 2021, la capacité de production industrielle de silicium de la Chine sera de 5,385 millions de tonnes, correspondant à une production de 3,213 millions de tonnes, dont 623 000 tonnes, 898 000 tonnes et 649 000 tonnes de polysilicium, de silicium organique et d'alliages d'aluminium.En outre, près de 780 000 tonnes de production sont destinées à l'exportation.En 2021, la consommation de polysilicium, de silicium organique et d’alliages d’aluminium représentera respectivement 19 %, 28 % et 20 % du silicium industriel.De 2022 à 2025, le taux de croissance de la production de silicium organique devrait rester autour de 10 % et celui de la production d’alliages d’aluminium est inférieur à 5 %.Par conséquent, nous pensons que la quantité de silicium industriel pouvant être utilisée pour le polysilicium d’ici 2022-2025 est relativement suffisante, ce qui peut pleinement répondre aux besoins du polysilicium.besoins de production.
5. Fourniture de polysilicium :Chineoccupe une position dominante et la production se concentre progressivement vers les entreprises leaders
Ces dernières années, la production mondiale de polysilicium a augmenté d'année en année et s'est progressivement concentrée en Chine.De 2017 à 2021, la production annuelle mondiale de polysilicium est passée de 432 000 tonnes à 631 000 tonnes, avec la croissance la plus rapide en 2021, avec un taux de croissance de 21,11 %.Au cours de cette période, la production mondiale de polysilicium s'est progressivement concentrée en Chine et la proportion de la production chinoise de polysilicium a augmenté de 56,02 % en 2017 à 80,03 % en 2021. En comparant les dix premières entreprises en termes de capacité de production mondiale de polysilicium en 2010 et 2021, on peut a constaté que le nombre d'entreprises chinoises est passé de 4 à 8 et que la proportion de la capacité de production de certaines entreprises américaines et coréennes a considérablement diminué, tombant des dix premières équipes, telles que HEMOLOCK, OCI, REC et MEMC ;la concentration de l'industrie a considérablement augmenté et la capacité de production totale des dix principales entreprises de l'industrie est passée de 57,7 % à 90,3 %.En 2021, cinq entreprises chinoises représentent plus de 10 % de la capacité de production, soit un total de 65,7 %..Trois raisons principales expliquent le transfert progressif de l'industrie du polysilicium vers la Chine.Premièrement, les fabricants chinois de polysilicium disposent d’avantages significatifs en termes de coûts de matières premières, d’électricité et de main d’œuvre.Les salaires des travailleurs sont inférieurs à ceux des pays étrangers, de sorte que le coût de production global en Chine est bien inférieur à celui des pays étrangers et continuera de diminuer avec le progrès technologique ;Deuxièmement, la qualité des produits chinois en polysilicium s'améliore constamment, dont la plupart sont au niveau de première classe de qualité solaire, et les entreprises avancées individuelles répondent aux exigences de pureté.Des avancées ont été réalisées dans la technologie de production de polysilicium de qualité électronique supérieure, ouvrant progressivement la voie au remplacement des importations par le polysilicium de qualité électronique national, et les principales entreprises chinoises promeuvent activement la construction de projets de polysilicium de qualité électronique.La production de plaquettes de silicium en Chine représente plus de 95 % de la production mondiale totale, ce qui a progressivement augmenté le taux d'autosuffisance en polysilicium pour la Chine, ce qui a dans une certaine mesure comprimé le marché des entreprises étrangères de silicium polycristallin.
De 2017 à 2021, la production annuelle de polysilicium en Chine augmentera régulièrement, principalement dans les régions riches en ressources énergétiques telles que le Xinjiang, la Mongolie intérieure et le Sichuan.En 2021, la production chinoise de polysilicium passera de 392 000 tonnes à 505 000 tonnes, soit une augmentation de 28,83 %.En termes de capacité de production, la capacité de production de polysilicium de la Chine a généralement suivi une tendance à la hausse, mais elle a diminué en 2020 en raison de la fermeture de certains fabricants.En outre, le taux d'utilisation des capacités des entreprises chinoises de polysilicium n'a cessé d'augmenter depuis 2018 et le taux d'utilisation des capacités en 2021 atteindra 97,12 %.En termes de provinces, la production chinoise de polysilicium en 2021 est principalement concentrée dans les zones où les prix de l'électricité sont bas, comme le Xinjiang, la Mongolie intérieure et le Sichuan.La production du Xinjiang est de 270 400 tonnes, soit plus de la moitié de la production totale de la Chine.
L'industrie chinoise du polysilicium se caractérise par un degré élevé de concentration, avec une valeur CR6 de 77 %, et il y aura une nouvelle tendance à la hausse à l'avenir.La production de polysilicium est une industrie avec des capitaux élevés et des barrières techniques élevées.Le cycle de construction et de production du projet dure généralement deux ans ou plus.Il est difficile pour les nouveaux fabricants d’entrer dans l’industrie.À en juger par l'expansion prévue et les nouveaux projets connus au cours des trois prochaines années, les fabricants oligopolistiques du secteur continueront d'étendre leur capacité de production grâce à leur propre technologie et à leurs avantages d'échelle, et leur position de monopole continuera de croître.
On estime que l'offre de polysilicium de la Chine marquera le début d'une croissance à grande échelle entre 2022 et 2025, et que la production de polysilicium atteindra 1,194 million de tonnes en 2025, entraînant l'expansion de la production mondiale de polysilicium.En 2021, avec la forte hausse du prix du polysilicium en Chine, les principaux fabricants ont investi dans la construction de nouvelles lignes de production, et ont en même temps attiré de nouveaux fabricants à rejoindre l'industrie.Étant donné que les projets de polysilicium prendront au moins un an et demi à deux ans entre la construction et la production, les nouvelles constructions seront achevées en 2021.La capacité de production est généralement mise en production au second semestre 2022 et 2023. Ceci est tout à fait cohérent avec les nouveaux plans de projets annoncés actuellement par les grands fabricants.La nouvelle capacité de production en 2022-2025 est principalement concentrée en 2022 et 2023. Après cela, à mesure que l'offre et la demande de polysilicium et le prix se stabilisent progressivement, la capacité de production totale de l'industrie se stabilisera progressivement.En baisse, c'est-à-dire que le taux de croissance de la capacité de production diminue progressivement.En outre, le taux d'utilisation des capacités des entreprises de polysilicium est resté à un niveau élevé au cours des deux dernières années, mais il faudra du temps pour que la capacité de production des nouveaux projets augmente, et il faudra un processus pour que les nouveaux entrants maîtrisent le technologie de préparation pertinente.Par conséquent, le taux d’utilisation des capacités des nouveaux projets de polysilicium au cours des prochaines années sera faible.À partir de là, on peut prédire la production de polysilicium en 2022-2025, et la production de polysilicium en 2025 devrait être d'environ 1,194 million de tonnes.
La concentration des capacités de production à l'étranger est relativement élevée, et le taux et la vitesse d'augmentation de la production au cours des trois prochaines années ne seront pas aussi élevés qu'en Chine.La capacité de production de polysilicium à l'étranger est principalement concentrée dans quatre grandes entreprises, le reste étant principalement constitué de petites capacités de production.En termes de capacité de production, Wacker Chem occupe la moitié de la capacité de production de polysilicium à l'étranger.Ses usines en Allemagne et aux États-Unis ont des capacités de production respectives de 60 000 tonnes et 20 000 tonnes.La forte expansion de la capacité mondiale de production de polysilicium en 2022 et au-delà pourrait entraîner une préoccupation face à une offre excédentaire, l'entreprise est toujours dans un état d'attente et n'a pas prévu d'ajouter de nouvelles capacités de production.Le géant sud-coréen du polysilicium OCI délocalise progressivement sa ligne de production de polysilicium de qualité solaire en Malaisie tout en conservant la ligne de production d'origine de polysilicium de qualité électronique en Chine, qui devrait atteindre 5 000 tonnes en 2022. La capacité de production d'OCI en Malaisie atteindra 27 000 tonnes et 30 000 tonnes en 2020 et 2021, permettant ainsi de réduire les coûts de consommation d'énergie et d'échapper aux tarifs élevés imposés par la Chine sur le polysilicium aux États-Unis et en Corée du Sud.L'entreprise prévoit de produire 95 000 tonnes mais la date de démarrage n'est pas claire.On s'attend à ce qu'elle augmente au niveau de 5 000 tonnes par an au cours des quatre prochaines années.La société norvégienne REC possède deux bases de production dans l'État de Washington et dans le Montana, aux États-Unis, avec une capacité de production annuelle de 18 000 tonnes de polysilicium de qualité solaire et de 2 000 tonnes de polysilicium de qualité électronique.REC, en grande difficulté financière, a choisi de suspendre sa production, puis stimulée par l'envolée des prix du polysilicium en 2021, l'entreprise a décidé de relancer la production de 18 000 tonnes de projets dans l'État de Washington et de 2 000 tonnes dans le Montana d'ici fin 2023. , et pourra achever la montée en puissance de la capacité de production en 2024. Hemlock est le plus grand producteur de polysilicium aux États-Unis, spécialisé dans le polysilicium de haute pureté de qualité électronique.Les barrières de haute technologie à la production rendent difficile le remplacement des produits de l'entreprise sur le marché.Combiné au fait que l'entreprise ne prévoit pas de construire de nouveaux projets d'ici quelques années, on s'attend à ce que la capacité de production de l'entreprise soit de 2022 à 2025.La production annuelle reste à 18 000 tonnes.De plus, en 2021, la nouvelle capacité de production des entreprises autres que les quatre entreprises ci-dessus sera de 5 000 tonnes.En raison du manque de compréhension des plans de production de toutes les entreprises, on suppose ici que la nouvelle capacité de production sera de 5 000 tonnes par an de 2022 à 2025.
Selon la capacité de production à l'étranger, on estime que la production de polysilicium à l'étranger en 2025 sera d'environ 176 000 tonnes, en supposant que le taux d'utilisation de la capacité de production de polysilicium à l'étranger reste inchangé.Après la forte hausse du prix du polysilicium en 2021, les entreprises chinoises ont augmenté et élargi leur production.En revanche, les entreprises étrangères sont plus prudentes dans leurs projets de nouveaux projets.En effet, la domination de l’industrie du polysilicium est déjà sous le contrôle de la Chine et une augmentation aveugle de la production pourrait entraîner des pertes.Du point de vue des coûts, la consommation d'énergie constitue la composante la plus importante du coût du polysilicium, le prix de l'électricité est donc très important, et le Xinjiang, la Mongolie intérieure, le Sichuan et d'autres régions présentent des avantages évidents.Du côté de la demande, en aval direct du polysilicium, la production chinoise de plaquettes de silicium représente plus de 99 % du total mondial.L'industrie en aval du polysilicium est principalement concentrée en Chine.Le prix du polysilicium produit est bas, les coûts de transport sont faibles et la demande est entièrement garantie.Deuxièmement, la Chine a imposé des droits antidumping relativement élevés sur les importations de polysilicium de qualité solaire en provenance des États-Unis et de la Corée du Sud, ce qui a considérablement supprimé la consommation de polysilicium en provenance des États-Unis et de la Corée du Sud.Soyez prudent lorsque vous construisez de nouveaux projets ;en outre, ces dernières années, les entreprises chinoises de polysilicium à l'étranger ont été lentes à se développer en raison de l'impact des droits de douane, et certaines lignes de production ont été réduites, voire fermées, et leur part dans la production mondiale a diminué d'année en année, de sorte qu'elles ne sera pas comparable à la hausse des prix du polysilicium en 2021 car les bénéfices élevés de l'entreprise chinoise, les conditions financières ne sont pas suffisantes pour soutenir son expansion rapide et à grande échelle de sa capacité de production.
Sur la base des prévisions respectives de la production de polysilicium en Chine et à l’étranger de 2022 à 2025, la valeur prévue de la production mondiale de polysilicium peut être résumée.On estime que la production mondiale de polysilicium atteindra 1,371 million de tonnes en 2025.Selon la valeur prévue de la production de polysilicium, la part de la Chine dans la proportion mondiale peut être grossièrement obtenue .On s’attend à ce que la part de la Chine augmente progressivement de 2022 à 2025, pour dépasser 87 % en 2025.
6, Résumé et perspectives
Le polysilicium se situe en aval du silicium industriel et en amont de toute la chaîne industrielle du photovoltaïque et des semi-conducteurs, et son statut est très important.La chaîne industrielle photovoltaïque est généralement constituée de modules de cellules de tranches de polysilicium-silicium-capacité installée photovoltaïque, et la chaîne industrielle de semi-conducteurs est généralement constituée de tranches de silicium polysilicium-monocristallin-plaquettes de silicium.Différentes utilisations ont des exigences différentes quant à la pureté du polysilicium.L'industrie photovoltaïque utilise principalement du polysilicium de qualité solaire, et l'industrie des semi-conducteurs utilise du polysilicium de qualité électronique.Le premier a une plage de pureté de 6N-8N, tandis que le second nécessite une pureté de 9N ou plus.
Depuis des années, le procédé de production dominant de polysilicium est la méthode améliorée de Siemens partout dans le monde.Ces dernières années, certaines entreprises ont activement exploré la méthode à lit fluidisé de silane, moins coûteuse, qui pourrait avoir un impact sur le modèle de production.Le polysilicium en forme de tige produit par le procédé Siemens modifié présente les caractéristiques d'une consommation d'énergie élevée, d'un coût élevé et d'une pureté élevée, tandis que le silicium granulaire produit par le procédé à lit fluidisé au silane présente les caractéristiques d'une faible consommation d'énergie, d'un faible coût et d'une pureté relativement faible. .Certaines entreprises chinoises ont réalisé la production de masse de silicium granulaire et la technologie consistant à utiliser du silicium granulaire pour extraire le polysilicium, mais cela n'a pas été largement promu.La possibilité pour le silicium granulaire de remplacer le premier à l'avenir dépend de la capacité de l'avantage en termes de coût à couvrir le désavantage en termes de qualité, l'effet des applications en aval et l'amélioration de la sécurité du silane.Ces dernières années, la production mondiale de polysilicium a augmenté d'année en année et s'est progressivement concentrée en Chine.De 2017 à 2021, la production annuelle mondiale de polysilicium augmentera de 432 000 tonnes à 631 000 tonnes, avec la croissance la plus rapide en 2021. Au cours de cette période, la production mondiale de polysilicium s'est progressivement concentrée en Chine, et la proportion de la production chinoise de polysilicium est passée de De 56,02 % en 2017 à 80,03 % en 2021. De 2022 à 2025, l’offre de polysilicium marquera le début d’une croissance à grande échelle.On estime que la production de polysilicium en Chine atteindra 1,194 million de tonnes en 2025 et que la production à l'étranger atteindra 176 000 tonnes.Par conséquent, la production mondiale de polysilicium en 2025 sera d’environ 1,37 million de tonnes.
(Cet article est uniquement à titre de référence pour les clients d'UrbanMines et ne représente aucun conseil en investissement)