1. سلسلة صناعة البولي سيليكون: عملية الإنتاج معقدة، ويركز المصب على أشباه الموصلات الكهروضوئية
يتم إنتاج البولي سيليكون بشكل رئيسي من السيليكون الصناعي والكلور والهيدروجين، ويقع في أعلى سلاسل صناعة الخلايا الكهروضوئية وأشباه الموصلات.وفقًا لبيانات CPIA، فإن طريقة إنتاج البولي سيليكون السائدة حاليًا في العالم هي طريقة سيمنز المعدلة، باستثناء الصين، يتم إنتاج أكثر من 95٪ من البولي سيليكون بواسطة طريقة سيمنز المعدلة.في عملية تحضير البولي سيليكون بطريقة سيمنز المحسنة، أولا، يتم دمج غاز الكلور مع غاز الهيدروجين لتوليد كلوريد الهيدروجين، ومن ثم يتفاعل مع مسحوق السيليكون بعد سحق وطحن السيليكون الصناعي لتوليد ثلاثي كلورو سيلان، والذي يتم اختزاله بشكل أكبر بواسطة غاز الهيدروجين لتوليد البولي سيليكون.يمكن صهر السيليكون متعدد البلورات وتبريده لصنع سبائك السيليكون متعدد البلورات، ويمكن أيضًا إنتاج السيليكون أحادي البلورات بواسطة Czochralski أو ذوبان المنطقة.بالمقارنة مع السيليكون متعدد البلورات، يتكون السيليكون البلوري الأحادي من حبيبات بلورية لها نفس الاتجاه البلوري، لذلك فهو يتمتع بتوصيل كهربائي أفضل وكفاءة تحويل.يمكن قطع كل من سبائك السيليكون متعدد البلورات وقضبان السيليكون أحادية البلورة بشكل أكبر ومعالجتها إلى رقائق وخلايا السيليكون، والتي بدورها تصبح أجزاء رئيسية من الوحدات الكهروضوئية وتستخدم في المجال الكهروضوئي.بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تشكيل رقائق السيليكون أحادية البلورة في رقائق السيليكون عن طريق الطحن والتلميع والتنظيف وغيرها من العمليات المتكررة، والتي يمكن استخدامها كمواد ركيزة للأجهزة الإلكترونية شبه الموصلة.
إن محتوى شوائب البولي سيليكون مطلوب بشكل صارم، وتتميز الصناعة بخصائص الاستثمار الرأسمالي العالي والحواجز التقنية العالية.نظرًا لأن نقاء البولي سيليكون سيؤثر بشكل خطير على عملية سحب السيليكون البلوري الأحادي، فإن متطلبات النقاء صارمة للغاية.الحد الأدنى لنقاء البولي سيليكون هو 99.9999%، والأعلى يقترب بشكل لا نهائي من 100%.بالإضافة إلى ذلك، تضع المعايير الوطنية الصينية متطلبات واضحة لمحتوى الشوائب، وبناءً على ذلك، يتم تقسيم البولي سيليكون إلى الدرجات الأولى والثانية والثالثة، والتي يعد محتوى البورون والفوسفور والأكسجين والكربون مؤشرًا مرجعيًا مهمًا لها.تنص "شروط الوصول إلى صناعة البولي سيليكون" على أن الشركات يجب أن يكون لديها نظام سليم لفحص وإدارة الجودة، وأن تتوافق معايير المنتج بشكل صارم مع المعايير الوطنية؛بالإضافة إلى ذلك، تتطلب شروط الوصول أيضًا حجم واستهلاك الطاقة لمؤسسات إنتاج البولي سيليكون، مثل البولي سيليكون من الدرجة الشمسية والبولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية. حجم المشروع أكبر من 3000 طن / سنة و 1000 طن / سنة على التوالي، والحد الأدنى لنسبة رأس المال في الاستثمار في مشاريع البناء والتعمير والتوسعة الجديدة يجب ألا تقل عن 30٪، لذا فإن البولي سيليكون صناعة كثيفة رأس المال.وفقًا لإحصاءات CPIA، ارتفعت تكلفة الاستثمار لمعدات خط إنتاج البولي سيليكون سعة 10000 طن والتي تم تشغيلها في عام 2021 بشكل طفيف إلى 103 مليون يوان/كيلو طن.والسبب هو ارتفاع أسعار المواد المعدنية السائبة.ومن المتوقع أن تزداد تكلفة الاستثمار في المستقبل مع تقدم تكنولوجيا معدات الإنتاج وينخفض المونومر مع زيادة الحجم.وفقًا للوائح، يجب أن يكون استهلاك الطاقة من البولي سيليكون لتخفيض Czochralski من الدرجة الشمسية والصف الإلكتروني أقل من 60 كيلووات ساعة/كجم و100 كيلووات ساعة/كجم على التوالي، ومتطلبات مؤشرات استهلاك الطاقة صارمة نسبيًا.يميل إنتاج البولي سيليكون إلى أن ينتمي إلى الصناعة الكيميائية.إن عملية الإنتاج معقدة نسبيًا، كما أن عتبة الطرق الفنية واختيار المعدات والتشغيل والتشغيل مرتفعة.وتتضمن عملية الإنتاج العديد من التفاعلات الكيميائية المعقدة، ويبلغ عدد عقد التحكم أكثر من 1000 عقدة.من الصعب على الوافدين الجدد إتقان المهارات الحرفية الناضجة بسرعة.لذلك، هناك عوائق رأسمالية وتقنية عالية في صناعة إنتاج البولي سيليكون، مما يشجع أيضًا مصنعي البولي سيليكون على تنفيذ تحسين تقني صارم لتدفق العملية والتعبئة والنقل.
2. تصنيف البولي سيليكون: النقاء يحدد الاستخدام، ودرجة الطاقة الشمسية تحتل الاتجاه السائد
يتكون السيليكون متعدد البلورات، وهو أحد أشكال السيليكون العنصري، من حبيبات بلورية ذات اتجاهات بلورية مختلفة، ويتم تنقيته بشكل أساسي عن طريق معالجة السيليكون الصناعي.مظهر البولي سيليكون هو بريق معدني رمادي، ونقطة الانصهار حوالي 1410 درجة مئوية.وهو غير نشط في درجة حرارة الغرفة وأكثر نشاطا في الحالة المنصهرة.يتمتع البولي سيليكون بخصائص شبه موصلة وهو مادة شبه موصلة مهمة للغاية وممتازة، ولكن كمية صغيرة من الشوائب يمكن أن تؤثر بشكل كبير على موصليته.هناك العديد من طرق التصنيف للبولي سيليكون.بالإضافة إلى التصنيف المذكور أعلاه وفقًا للمعايير الوطنية الصينية، تم تقديم ثلاث طرق تصنيف أكثر أهمية هنا.وفقًا لمتطلبات واستخدامات النقاء المختلفة، يمكن تقسيم البولي سيليكون إلى بولي سيليكون من الدرجة الشمسية وبولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية.ويستخدم البولي سيليكون من الدرجة الشمسية بشكل رئيسي في إنتاج الخلايا الكهروضوئية، في حين يستخدم البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية على نطاق واسع في صناعة الدوائر المتكاملة كمواد خام للرقائق وغيرها من الإنتاج.نقاء البولي سيليكون من الدرجة الشمسية هو 6 ~ 8N، أي أن محتوى الشوائب الإجمالي يجب أن يكون أقل من 10 -6، ويجب أن يصل نقاء البولي سيليكون إلى 99.9999٪ أو أكثر.تعد متطلبات نقاء البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية أكثر صرامة، بحد أدنى 9N والحد الأقصى الحالي 12N.يعد إنتاج البولي سيليكون ذو الدرجة الإلكترونية أمرًا صعبًا نسبيًا.هناك عدد قليل من الشركات الصينية التي أتقنت تكنولوجيا إنتاج البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية، ولا تزال تعتمد نسبيا على الواردات.وفي الوقت الحاضر، فإن إنتاج البولي سيليكون من الدرجة الشمسية أكبر بكثير من إنتاج البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية، والأول يبلغ حوالي 13.8 مرة من الأخير.
وفقا للاختلاف في شوائب المنشطات ونوع الموصلية لمادة السيليكون، يمكن تقسيمها إلى نوع P ونوع N.عندما يتم تطعيم السيليكون بعناصر شوائب مستقبلة، مثل البورون والألمنيوم والجاليوم وما إلى ذلك، فإنه يهيمن عليه التوصيل الثقبي وهو من النوع P.عندما يتم تطعيم السيليكون بعناصر شوائب مانحة، مثل الفوسفور والزرنيخ والأنتيمون وما إلى ذلك، فإنه يهيمن عليه التوصيل الإلكتروني وهو من النوع N.تشمل البطاريات من النوع P بشكل أساسي بطاريات BSF وبطاريات PERC.وفي عام 2021، ستشكل بطاريات PERC أكثر من 91% من السوق العالمية، وسيتم التخلص من بطاريات BSF.خلال الفترة التي حل فيها PERC محل BSF، زادت كفاءة تحويل الخلايا من النوع P من أقل من 20% إلى أكثر من 23%، وهو على وشك الاقتراب من الحد الأعلى النظري البالغ 24.5%، في حين أن الحد الأعلى النظري N- تبلغ نسبة خلايا النوع 28.7%، وتتمتع الخلايا من النوع N بكفاءة تحويل عالية، ونظرًا لمزايا النسبة العالية ثنائية الجانب ومعامل درجة الحرارة المنخفضة، بدأت الشركات في نشر خطوط إنتاج ضخمة للبطاريات من النوع N.وفقًا لتوقعات CPIA، ستزداد نسبة البطاريات من النوع N بشكل ملحوظ من 3٪ إلى 13.4٪ في عام 2022. ومن المتوقع أنه في السنوات الخمس المقبلة، سيتم الدخول في تكرار بطارية من النوع N إلى بطارية من النوع P وفقا لجودة السطح المختلفة، يمكن تقسيمها إلى مادة كثيفة، مادة القرنبيط والمواد المرجانية.سطح المادة الكثيفة لديه أدنى درجة من التقعر، أقل من 5 مم، لا يوجد شذوذ في اللون، لا يوجد طبقة أكسدة، وأعلى سعر؛سطح مادة القرنبيط لديه درجة معتدلة من التقعر، 5-20 مم، القسم معتدل، والسعر متوسط المدى؛في حين أن سطح المادة المرجانية لديه تقعر أكثر خطورة، والعمق أكبر من 20 مم، والقسم فضفاض، والسعر هو الأدنى.تُستخدم المادة الكثيفة بشكل أساسي لسحب السيليكون أحادي البلورات، في حين تستخدم مادة القرنبيط والمواد المرجانية بشكل أساسي لصنع رقائق السيليكون متعدد البلورات.في الإنتاج اليومي للمؤسسات، يمكن تطعيم المادة الكثيفة بما لا يقل عن 30% من مادة القرنبيط لإنتاج السيليكون أحادي البلورية.يمكن توفير تكلفة المواد الخام، ولكن استخدام مادة القرنبيط سوف يقلل من كفاءة سحب الكريستال إلى حد ما.تحتاج الشركات إلى اختيار نسبة المنشطات المناسبة بعد وزن الاثنين.في الآونة الأخيرة، استقر فرق السعر بين المواد الكثيفة ومواد القرنبيط بشكل أساسي عند 3 يوان/كجم.إذا اتسع فرق السعر بشكل أكبر، فقد تفكر الشركات في تطعيم المزيد من مادة القرنبيط في سحب السيليكون أحادي البلورية.
3. العملية: طريقة سيمنز تحتل الاتجاه السائد، ويصبح استهلاك الطاقة هو المفتاح للتغير التكنولوجي
تنقسم عملية إنتاج البولي سيليكون تقريبًا إلى خطوتين.في الخطوة الأولى، يتم تفاعل مسحوق السيليكون الصناعي مع كلوريد الهيدروجين اللامائي للحصول على ثلاثي كلورو سيلان والهيدروجين.بعد التقطير والتنقية المتكررين، يتم الحصول على ثلاثي كلوروسيلان الغازي وثنائي كلورو ثنائي هيدروسيليكون والسيلان؛والخطوة الثانية هي اختزال الغاز عالي النقاء المذكور أعلاه إلى سيليكون بلوري، وتختلف خطوة الاختزال في طريقة سيمنز المعدلة وطريقة طبقة السيلاني المميعة.تتميز طريقة Siemens المحسنة بتكنولوجيا إنتاج ناضجة وجودة منتج عالية، وهي حاليًا تكنولوجيا الإنتاج الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.تتمثل طريقة الإنتاج التقليدية لشركة Siemens في استخدام الكلور والهيدروجين لتصنيع كلوريد الهيدروجين اللامائي وكلوريد الهيدروجين ومسحوق السيليكون الصناعي لتصنيع ثلاثي كلورو سيلان عند درجة حرارة معينة، ثم فصل ثلاثي كلورو سيلان وتصحيحه وتنقيته.يخضع السيليكون لتفاعل اختزال حراري في فرن اختزال الهيدروجين للحصول على عنصر السيليكون المترسب في قلب السيليكون.وعلى هذا الأساس، تم تجهيز عملية سيمنز المحسنة أيضًا بعملية داعمة لإعادة تدوير كمية كبيرة من المنتجات الثانوية مثل الهيدروجين وكلوريد الهيدروجين ورابع كلوريد السيليكون المنتجة في عملية الإنتاج، بما في ذلك بشكل أساسي تقليل استخلاص غاز العادم وإعادة استخدام رابع كلوريد السيليكون. تكنولوجيا.يتم فصل الهيدروجين وكلوريد الهيدروجين وثلاثي كلوروسيلان ورابع كلوريد السيليكون الموجود في غاز العادم عن طريق الاستخلاص الجاف.يمكن إعادة استخدام الهيدروجين وكلوريد الهيدروجين للتوليف والتنقية باستخدام ثلاثي كلوروسيلان، ويتم إعادة تدوير ثلاثي كلوروسيلان مباشرة إلى الاختزال الحراري.تتم عملية التنقية في الفرن، ويتم هدرجة رابع كلوريد السيليكون لإنتاج ثلاثي كلوروسيلان، والذي يمكن استخدامه للتنقية.وتسمى هذه الخطوة أيضًا بالمعالجة بالهدرجة الباردة.من خلال تحقيق إنتاج الدائرة المغلقة، يمكن للشركات تقليل استهلاك المواد الخام والكهرباء بشكل كبير، وبالتالي توفير تكاليف الإنتاج بشكل فعال.
تشمل تكلفة إنتاج البولي سيليكون باستخدام طريقة سيمنز المحسنة في الصين المواد الخام، واستهلاك الطاقة، والاستهلاك، وتكاليف المعالجة، وما إلى ذلك. وقد أدى التقدم التكنولوجي في الصناعة إلى انخفاض التكلفة بشكل كبير.تشير المواد الخام بشكل أساسي إلى السيليكون الصناعي وثلاثي كلوروسيلان، ويشمل استهلاك الطاقة الكهرباء والبخار، وتشير تكاليف المعالجة إلى تكاليف فحص وإصلاح معدات الإنتاج.وفقًا لإحصاءات Baichuan Yingfu حول تكاليف إنتاج البولي سيليكون في أوائل يونيو 2022، فإن المواد الخام هي العنصر الأعلى تكلفة، حيث تمثل 41٪ من التكلفة الإجمالية، والتي يعد السيليكون الصناعي المصدر الرئيسي للسيليكون.يمثل استهلاك وحدة السيليكون المستخدمة بشكل شائع في الصناعة كمية السيليكون المستهلكة لكل وحدة من منتجات السيليكون عالية النقاء.تتمثل طريقة الحساب في تحويل جميع المواد المحتوية على السيليكون مثل مسحوق السيليكون الصناعي المستخرج وثلاثي كلوروسيلان إلى سيليكون نقي، ومن ثم خصم الكلوروسيلان المستخرج حسب كمية السيليكون النقي المحولة من نسبة محتوى السيليكون.وفقًا لبيانات CPIA، سينخفض مستوى استهلاك السيليكون بمقدار 0.01 كجم/كجم-سي إلى 1.09 كجم/كجم-سي في عام 2021. ومن المتوقع أنه مع تحسين معالجة الهدرجة الباردة وإعادة تدوير المنتجات الثانوية، من المتوقع أن تنخفض إلى 1.07 كجم/كجم بحلول عام 2030.kg-Si.وفقا لإحصائيات غير كاملة، فإن استهلاك السيليكون في أكبر خمس شركات صينية في صناعة البولي سيليكون أقل من متوسط الصناعة.ومن المعروف أن اثنين منهم سوف يستهلكان 1.08 كجم/كجم-سي و1.05 كجم/كجم-سي على التوالي في عام 2021. وثاني أعلى نسبة هو استهلاك الطاقة، وهو ما يمثل 32% في المجموع، وتمثل الكهرباء 30% من إجمالي الناتج المحلي. التكلفة الإجمالية، مما يشير إلى أن سعر الكهرباء وكفاءتها لا يزالان عاملين مهمين لإنتاج البولي سيليكون.المؤشران الرئيسيان لقياس كفاءة الطاقة هما الاستهلاك الشامل للطاقة وتقليل استهلاك الطاقة.يشير تقليل استهلاك الطاقة إلى عملية تقليل ثلاثي كلوروسيلان والهيدروجين لتوليد مادة سيليكون عالية النقاء.يشمل استهلاك الطاقة التسخين المسبق والترسيب لقلب السيليكون.والحفاظ على الحرارة والتهوية النهائية واستهلاك الطاقة العملية الأخرى.في عام 2021، مع التقدم التكنولوجي والاستخدام الشامل للطاقة، سينخفض متوسط استهلاك الطاقة الشامل لإنتاج البولي سيليكون بنسبة 5.3% على أساس سنوي إلى 63 كيلوواط ساعة/كجم-سي، وسينخفض متوسط استهلاك الطاقة بنسبة 6.1% على أساس سنوي. على أساس سنوي إلى 46 كيلووات ساعة/كجم-سي، والذي من المتوقع أن ينخفض أكثر في المستقبل..بالإضافة إلى ذلك، يعد الاستهلاك أيضًا عنصرًا مهمًا في التكلفة، حيث يمثل 17٪.تجدر الإشارة إلى أنه وفقًا لبيانات Baichuan Yingfu، بلغت إجمالي تكلفة إنتاج البولي سيليكون في أوائل يونيو 2022 حوالي 55,816 يوان/طن، وكان متوسط سعر البولي سيليكون في السوق حوالي 260,000 يوان/طن، وكان إجمالي هامش الربح تصل إلى 70٪ أو أكثر، لذلك اجتذبت عددًا كبيرًا من الشركات التي تستثمر في بناء الطاقة الإنتاجية للبولي سيليكون.
هناك طريقتان لمصنعي البولي سيليكون لتقليل التكاليف، إحداهما هي تقليل تكاليف المواد الخام، والأخرى هي تقليل استهلاك الطاقة.وفيما يتعلق بالمواد الخام، يمكن للمصنعين تقليل تكلفة المواد الخام من خلال توقيع اتفاقيات تعاون طويلة الأجل مع الشركات المصنعة للسيليكون الصناعي، أو بناء قدرة إنتاجية متكاملة في المراحل الأولية والنهائية.على سبيل المثال، تعتمد مصانع إنتاج البولي سيليكون بشكل أساسي على إمدادات السيليكون الصناعية الخاصة بها.وفيما يتعلق باستهلاك الكهرباء، يمكن للشركات المصنعة تقليل تكاليف الكهرباء عن طريق انخفاض أسعار الكهرباء والتحسين الشامل لاستهلاك الطاقة.حوالي 70% من استهلاك الكهرباء الشامل هو تخفيض استهلاك الكهرباء، ويعتبر التخفيض أيضًا حلقة وصل رئيسية في إنتاج السيليكون البلوري عالي النقاء.ولذلك، فإن معظم الطاقة الإنتاجية للبولي سيليكون في الصين تتركز في المناطق ذات أسعار الكهرباء المنخفضة مثل شينجيانغ ومنغوليا الداخلية وسيتشوان ويوننان.ومع ذلك، مع تقدم سياسة الكربون الثنائي، أصبح من الصعب الحصول على كمية كبيرة من موارد الطاقة منخفضة التكلفة.ولذلك، فإن تقليل استهلاك الطاقة من أجل التخفيض هو تخفيض التكلفة بشكل أكثر جدوى اليوم.طريق.في الوقت الحاضر، الطريقة الفعالة لتقليل استهلاك الطاقة هي زيادة عدد نوى السيليكون في فرن الاختزال، وبالتالي توسيع إنتاج وحدة واحدة.في الوقت الحاضر، أنواع أفران الاختزال السائدة في الصين هي 36 زوجًا من القضبان، و40 زوجًا من القضبان، و48 زوجًا من القضبان.تمت ترقية نوع الفرن إلى 60 زوجًا من القضبان و72 زوجًا من القضبان، ولكن في نفس الوقت، فإنه يضع أيضًا متطلبات أعلى لمستوى تكنولوجيا الإنتاج للمؤسسات.
بالمقارنة مع طريقة Siemens المحسنة، فإن طريقة الطبقة المميعة سيلاني لها ثلاث مزايا، واحدة هي استهلاك منخفض للطاقة، والآخر هو ناتج سحب كريستالي عالي، والثالث هو أنه من الأفضل دمجه مع تقنية CCZ المستمرة Czochralski الأكثر تقدمًا.وفقًا لبيانات فرع صناعة السيليكون، يبلغ استهلاك الطاقة الشامل لطريقة الطبقة المميعة السيلانية 33.33% من طريقة سيمنز المحسنة، ويصل استهلاك الطاقة المخفض إلى 10% من طريقة سيمنز المحسنة.تتميز طريقة الطبقة المميعة السيلانية بمزايا كبيرة في استهلاك الطاقة.فيما يتعلق بسحب البلورات، فإن الخصائص الفيزيائية للسيليكون الحبيبي يمكن أن تجعل من السهل ملء بوتقة الكوارتز بالكامل في وصلة قضيب سحب السيليكون البلوري المفرد.يمكن للسيليكون متعدد البلورات والسيليكون الحبيبي زيادة قدرة شحن بوتقة الفرن المفرد بنسبة 29%، مع تقليل وقت الشحن بنسبة 41%، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة السحب للسيليكون البلوري المفرد.بالإضافة إلى ذلك، يحتوي السيليكون الحبيبي على قطر صغير وسيولة جيدة، وهو أكثر ملاءمة لطريقة Czochralski المستمرة CCZ.في الوقت الحاضر، التكنولوجيا الرئيسية لسحب البلورة المفردة في المجرى الأوسط والسفلي هي طريقة إعادة صب البلورة المفردة RCZ، والتي تتمثل في إعادة تغذية وسحب البلورة بعد سحب قضيب السيليكون البلوري المفرد.يتم تنفيذ الرسم في نفس الوقت، مما يوفر وقت التبريد لقضيب السيليكون البلوري الواحد، وبالتالي تكون كفاءة الإنتاج أعلى.سيؤدي التطور السريع لطريقة CCZ Czochralski المستمرة إلى زيادة الطلب على السيليكون الحبيبي.على الرغم من أن السيليكون الحبيبي له بعض العيوب، مثل وجود المزيد من مسحوق السيليكون الناتج عن الاحتكاك، ومساحة السطح الكبيرة وسهولة امتصاص الملوثات، كما أن الهيدروجين المدمج في الهيدروجين أثناء الذوبان، مما يسهل التسبب في التخطي، ولكن وفقًا لأحدث إعلانات السيليكون الحبيبي ذات الصلة الشركات، يتم تحسين هذه المشاكل وتم إحراز بعض التقدم.
تعتبر عملية طبقة السيلان المميعة ناضجة في أوروبا والولايات المتحدة، وهي في مهدها بعد إدخال الشركات الصينية.في وقت مبكر من الثمانينات، بدأ السيليكون الحبيبي الأجنبي الذي تمثله REC وMEMC في استكشاف إنتاج السيليكون الحبيبي وحقق إنتاجًا واسع النطاق.من بينها، وصلت الطاقة الإنتاجية الإجمالية لشركة REC من السيليكون الحبيبي إلى 10.500 طن/سنة في عام 2010، وبالمقارنة مع نظيراتها من شركة Siemens في نفس الفترة، كانت تتمتع بميزة التكلفة بما لا يقل عن 2-3 دولارات أمريكية/كجم.نظرًا لاحتياجات السحب البلوري الفردي، توقف إنتاج السيليكون الحبيبي للشركة وتوقف عن الإنتاج في النهاية، وتحول إلى مشروع مشترك مع الصين لإنشاء مؤسسة إنتاج للمشاركة في إنتاج السيليكون الحبيبي.
4. المواد الخام: السيليكون الصناعي هو المادة الخام الأساسية، ويمكن أن يلبي العرض احتياجات توسيع البولي سيليكون
السيليكون الصناعي هو المادة الخام الأساسية لإنتاج البولي سيليكون.ومن المتوقع أن ينمو إنتاج السيليكون الصناعي في الصين بشكل مطرد من عام 2022 إلى عام 2025. ومن عام 2010 إلى عام 2021، يمر إنتاج السيليكون الصناعي في الصين بمرحلة التوسع، حيث يصل متوسط معدل النمو السنوي للقدرة الإنتاجية والإنتاج إلى 7.4% و8.6% على التوالي. .وفقا لبيانات SMM، الزيادة الجديدةالقدرة على إنتاج السيليكون الصناعيفي الصين سيكون 890 ألف طن و 1.065 مليون طن في عامي 2022 و 2023 .وبافتراض أن شركات السيليكون الصناعية ستظل تحافظ على معدل استغلال القدرة ومعدل التشغيل بحوالي 60% في المستقبل، فإن الزيادة الجديدة في الصينوستؤدي الطاقة الإنتاجية في عامي 2022 و2023 إلى زيادة الإنتاج بمقدار 320 ألف طن و383 ألف طن.وفقاً لتقديرات GFCI.وتبلغ الطاقة الإنتاجية للسيليكون الصناعي في الصين في 24/23/22/25 حوالي 5.90/697/6.71/6.5 مليون طن، أي ما يعادل 3.55/391/4.18/4.38 مليون طن.
إن معدل نمو المنطقتين المتبقيتين من السيليكون الصناعي المتراكب بطيء نسبيًا، ويمكن أن يلبي إنتاج السيليكون الصناعي في الصين بشكل أساسي إنتاج البولي سيليكون.وفي عام 2021، ستبلغ الطاقة الإنتاجية للسيليكون الصناعي في الصين 5.385 مليون طن، أي ما يعادل إنتاج 3.213 مليون طن، منها البولي سيليكون والسيليكون العضوي وسبائك الألومنيوم التي ستستهلك 623 ألف طن و898 ألف طن و649 ألف طن على التوالي.بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام ما يقرب من 780.000 طن من الإنتاج للتصدير.وفي عام 2021، سيشكل استهلاك البولي سيليكون والسيليكون العضوي وسبائك الألومنيوم 19% و28% و20% من السيليكون الصناعي على التوالي.ومن عام 2022 إلى عام 2025، من المتوقع أن يظل معدل نمو إنتاج السيليكون العضوي عند حوالي 10%، وأن يكون معدل نمو إنتاج سبائك الألومنيوم أقل من 5%.لذلك، نعتقد أن كمية السيليكون الصناعي التي يمكن استخدامها للبولي سيليكون في 2022-2025 كافية نسبيًا، والتي يمكن أن تلبي احتياجات البولي سيليكون بشكل كامل.احتياجات الإنتاج.
5. توريد البولي سيليكون:الصينتحتل موقعًا مهيمنًا، ويتجمع الإنتاج تدريجيًا في الشركات الرائدة
في السنوات الأخيرة، زاد إنتاج البولي سيليكون العالمي سنة بعد سنة، وتجمع تدريجيا في الصين.ومن عام 2017 إلى عام 2021، ارتفع الإنتاج السنوي العالمي من البولي سيليكون من 432 ألف طن إلى 631 ألف طن، مع أسرع نمو في عام 2021، بمعدل نمو 21.11%.خلال هذه الفترة، تركز إنتاج البولي سيليكون العالمي تدريجيًا في الصين، وارتفعت نسبة إنتاج البولي سيليكون في الصين من 56.02% في عام 2017 إلى 80.03% في عام 2021. وبمقارنة أكبر عشر شركات في الطاقة الإنتاجية العالمية للبولي سيليكون في عامي 2010 و2021، يمكن أن يكون وجدت أن عدد الشركات الصينية ارتفع من 4 إلى 8، وانخفضت نسبة الطاقة الإنتاجية لبعض الشركات الأمريكية والكورية بشكل ملحوظ، وخرجت من الفرق العشرة الأولى، مثل HEMOLOCK وOCI وREC وMEMC؛وقد زاد تركيز الصناعة بشكل ملحوظ، وزاد إجمالي الطاقة الإنتاجية لأكبر عشر شركات في الصناعة من 57.7% إلى 90.3%.وفي عام 2021، هناك خمس شركات صينية تمثل أكثر من 10% من الطاقة الإنتاجية، وهو ما يمثل إجمالي 65.7%..هناك ثلاثة أسباب رئيسية للانتقال التدريجي لصناعة البولي سيليكون إلى الصين.أولاً، يتمتع مصنعو البولي سيليكون الصينيون بمزايا كبيرة من حيث تكاليف المواد الخام والكهرباء والعمالة.وأجور العمال أقل من أجور العمال في الدول الأجنبية، وبالتالي فإن تكلفة الإنتاج الإجمالية في الصين أقل بكثير من تكاليف الدول الأجنبية، وسوف تستمر في الانخفاض مع التقدم التكنولوجي؛ثانيًا، تتحسن جودة منتجات البولي سيليكون الصينية باستمرار، ومعظمها على مستوى الدرجة الأولى من الدرجة الشمسية، والشركات المتقدمة الفردية في متطلبات النقاء.وقد تم تحقيق اختراقات في تكنولوجيا إنتاج البولي سيليكون عالي الجودة، مما أدى تدريجياً إلى استبدال الواردات من البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية المحلية، وتعمل الشركات الصينية الرائدة بنشاط على تعزيز بناء مشاريع البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية.يبلغ إنتاج رقائق السيليكون في الصين أكثر من 95٪ من إجمالي إنتاج الإنتاج العالمي، مما أدى تدريجياً إلى زيادة معدل الاكتفاء الذاتي من البولي سيليكون في الصين، مما أدى إلى ضغط سوق شركات البولي سيليكون في الخارج إلى حد ما.
ومن عام 2017 إلى عام 2021، سيزداد الإنتاج السنوي للبولي سيليكون في الصين بشكل مطرد، خاصة في المناطق الغنية بموارد الطاقة مثل شينجيانغ ومنغوليا الداخلية وسيتشوان.وفي عام 2021، سيرتفع إنتاج البولي سيليكون في الصين من 392 ألف طن إلى 505 آلاف طن، بزيادة قدرها 28.83%.وفيما يتعلق بالقدرة الإنتاجية، كانت الطاقة الإنتاجية للبولي سيليكون في الصين بشكل عام في اتجاه تصاعدي، لكنها انخفضت في عام 2020 بسبب إغلاق بعض الشركات المصنعة.بالإضافة إلى ذلك، يتزايد معدل استخدام القدرات في شركات البولي سيليكون الصينية بشكل مستمر منذ عام 2018، وسيصل معدل استخدام القدرات في عام 2021 إلى 97.12%.ومن حيث المقاطعات، يتركز إنتاج البولي سيليكون في الصين في عام 2021 بشكل رئيسي في المناطق ذات أسعار الكهرباء المنخفضة مثل شينجيانغ ومنغوليا الداخلية وسيتشوان.ويبلغ إنتاج شينجيانغ 270400 طن، وهو أكثر من نصف إجمالي الإنتاج في الصين.
وتتميز صناعة البولي سيليكون في الصين بدرجة عالية من التركيز، حيث تبلغ قيمة CR6 77%، وسيكون هناك اتجاه تصاعدي آخر في المستقبل.إن إنتاج البولي سيليكون هو صناعة ذات رأس مال مرتفع وحواجز تقنية عالية.عادة ما تكون دورة بناء المشروع وإنتاجه عامين أو أكثر.من الصعب على الشركات المصنعة الجديدة دخول الصناعة.وانطلاقًا من التوسع المخطط المعروف والمشاريع الجديدة في السنوات الثلاث المقبلة، سيستمر المصنعون الذين يحتكرون القلة في الصناعة في توسيع طاقتهم الإنتاجية بفضل التكنولوجيا الخاصة بهم ومزايا الحجم، وسيستمر وضعهم الاحتكاري في الارتفاع.
وتشير التقديرات إلى أن إمدادات البولي سيليكون في الصين ستؤدي إلى نمو واسع النطاق من عام 2022 إلى عام 2025، وسيصل إنتاج البولي سيليكون إلى 1.194 مليون طن في عام 2025، مما يدفع التوسع في حجم إنتاج البولي سيليكون العالمي.في عام 2021، ومع الارتفاع الحاد في سعر البولي سيليكون في الصين، استثمرت كبرى الشركات المصنعة في بناء خطوط إنتاج جديدة، وفي الوقت نفسه اجتذبت مصنعين جدد للانضمام إلى الصناعة.وبما أن مشاريع البولي سيليكون ستستغرق ما لا يقل عن سنة ونصف إلى سنتين من البناء إلى الإنتاج، فسيتم الانتهاء من البناء الجديد في عام 2021.يتم وضع الطاقة الإنتاجية بشكل عام في حيز الإنتاج في النصف الثاني من عامي 2022 و2023. وهذا يتوافق تمامًا مع خطط المشروع الجديدة التي أعلنتها كبرى الشركات المصنعة في الوقت الحاضر.وتتركز الطاقة الإنتاجية الجديدة في 2022-2025 بشكل رئيسي في عامي 2022 و2023. بعد ذلك، مع استقرار العرض والطلب على البولي سيليكون والسعر تدريجيًا، ستستقر الطاقة الإنتاجية الإجمالية في الصناعة تدريجيًا.إلى أسفل، أي أن معدل نمو الطاقة الإنتاجية يتناقص تدريجياً.بالإضافة إلى ذلك، ظل معدل استخدام القدرات في شركات البولي سيليكون عند مستوى مرتفع في العامين الماضيين، ولكن الأمر سيستغرق بعض الوقت حتى تتزايد القدرة الإنتاجية للمشاريع الجديدة، وسوف يستغرق الأمر عملية حتى يتمكن الوافدون الجدد من إتقان هذه العملية. تكنولوجيا التحضير ذات الصلة.ولذلك، فإن معدل استغلال القدرات لمشاريع البولي سيليكون الجديدة في السنوات القليلة المقبلة سيكون منخفضا.ومن هذا يمكن التنبؤ بإنتاج البولي سيليكون في عامي 2022-2025، ومن المتوقع أن يصل إنتاج البولي سيليكون في عام 2025 إلى حوالي 1.194 مليون طن.
إن تركيز الطاقة الإنتاجية في الخارج مرتفع نسبيا، ولن يكون معدل وسرعة زيادة الإنتاج في السنوات الثلاث المقبلة مرتفعا مثل الصين.وتتركز الطاقة الإنتاجية للبولي سيليكون في الخارج بشكل رئيسي في أربع شركات رائدة، والباقي عبارة عن طاقة إنتاجية صغيرة بشكل أساسي.ومن حيث الطاقة الإنتاجية، تحتل شركة Wacker Chem نصف الطاقة الإنتاجية للبولي سيليكون في الخارج.وتبلغ الطاقة الإنتاجية لمصانعها في ألمانيا والولايات المتحدة 60 ألف طن و20 ألف طن على التوالي.قد يؤدي التوسع الحاد في الطاقة الإنتاجية العالمية للبولي سيليكون في عام 2022 وما بعده إلى القلق بشأن زيادة العرض، ولا تزال الشركة في حالة انتظار وترقب ولم تخطط لإضافة طاقة إنتاجية جديدة.تقوم شركة OCI العملاقة للبولي سيليكون في كوريا الجنوبية بنقل خط إنتاج البولي سيليكون من الدرجة الشمسية تدريجيًا إلى ماليزيا مع الاحتفاظ بخط إنتاج البولي سيليكون الأصلي من الدرجة الإلكترونية في الصين، والذي من المخطط أن يصل إلى 5000 طن في عام 2022. وستصل الطاقة الإنتاجية لشركة OCI في ماليزيا إلى 27000 طن و 30 ألف طن في عامي 2020 و2021، مما يحقق تكاليف استهلاك منخفضة للطاقة ويتهرب من الرسوم الجمركية المرتفعة التي تفرضها الصين على البولي سيليكون في الولايات المتحدة وكوريا الجنوبية.وتخطط الشركة لإنتاج 95 ألف طن لكن موعد البدء غير واضح.ومن المتوقع أن يرتفع إلى مستوى 5000 طن سنوياً خلال السنوات الأربع المقبلة.وتمتلك الشركة النرويجية REC قاعدتين إنتاجيتين في ولاية واشنطن ومونتانا بالولايات المتحدة الأمريكية، بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ 18 ألف طن من البولي سيليكون من الدرجة الشمسية و2000 طن من البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية.اختارت شركة REC، التي كانت تعاني من ضائقة مالية عميقة، تعليق الإنتاج، وبعد ذلك حفزتها طفرة أسعار البولي سيليكون في عام 2021، قررت الشركة استئناف إنتاج 18000 طن من المشاريع في ولاية واشنطن و2000 طن في مونتانا بحلول نهاية عام 2023. ، ويمكنها إكمال زيادة الطاقة الإنتاجية في عام 2024. تعد شركة Hemlock أكبر منتج للبولي سيليكون في الولايات المتحدة، وهي متخصصة في البولي سيليكون عالي النقاء من الدرجة الإلكترونية.إن عوائق التكنولوجيا العالية أمام الإنتاج تجعل من الصعب استبدال منتجات الشركة في السوق.وإلى جانب حقيقة أن الشركة لا تخطط لبناء مشاريع جديدة في غضون سنوات قليلة، فمن المتوقع أن تكون الطاقة الإنتاجية للشركة 2022-2025.ويظل الإنتاج السنوي عند 18000 طن.بالإضافة إلى ذلك، في عام 2021، ستبلغ الطاقة الإنتاجية الجديدة للشركات بخلاف الشركات الأربع المذكورة أعلاه 5000 طن.ونظراً لعدم فهم الخطط الإنتاجية لدى جميع الشركات، فمن المفترض هنا أن تكون الطاقة الإنتاجية الجديدة 5000 طن سنوياً من عام 2022 إلى عام 2025.
وفقًا لقدرة الإنتاج في الخارج، من المقدر أن يصل إنتاج البولي سيليكون في الخارج في عام 2025 إلى حوالي 176000 طن، على افتراض أن معدل استخدام الطاقة الإنتاجية للبولي سيليكون في الخارج يظل دون تغيير.وبعد أن ارتفع سعر البولي سيليكون بشكل حاد في عام 2021، قامت الشركات الصينية بزيادة الإنتاج وتوسعت في الإنتاج.وفي المقابل، فإن الشركات الأجنبية أكثر حذرا في خططها للمشاريع الجديدة.وذلك لأن هيمنة صناعة البولي سيليكون أصبحت بالفعل تحت سيطرة الصين، وزيادة الإنتاج بشكل أعمى قد تؤدي إلى خسائر.من ناحية التكلفة، يعد استهلاك الطاقة أكبر مكون في تكلفة البولي سيليكون، لذا فإن سعر الكهرباء مهم جدًا، وتتمتع شينجيانغ ومنغوليا الداخلية وسيتشوان والمناطق الأخرى بمزايا واضحة.ومن جانب الطلب، باعتباره المصب المباشر للبولي سيليكون، يمثل إنتاج رقائق السيليكون في الصين أكثر من 99٪ من الإجمالي العالمي.وتتركز صناعة البولي سيليكون بشكل رئيسي في الصين.سعر البولي سيليكون المنتج منخفض، وتكلفة النقل منخفضة، والطلب مضمون بالكامل.ثانيًا، فرضت الصين تعريفات عالية نسبيًا لمكافحة الإغراق على واردات البولي سيليكون من الدرجة الشمسية من الولايات المتحدة وكوريا الجنوبية، مما أدى إلى قمع استهلاك البولي سيليكون من الولايات المتحدة وكوريا الجنوبية بشكل كبير.توخي الحذر في بناء المشاريع الجديدة؛بالإضافة إلى ذلك، في السنوات الأخيرة، كانت شركات البولي سيليكون الصينية في الخارج بطيئة في التطور بسبب تأثير التعريفات الجمركية، وتم تخفيض بعض خطوط الإنتاج أو حتى إغلاقها، وكانت نسبتها في الإنتاج العالمي تتناقص عامًا بعد عام، لذلك هم ولن يكون مماثلاً لارتفاع أسعار البولي سيليكون في عام 2021 مع ارتفاع أرباح الشركة الصينية، إلا أن الظروف المالية ليست كافية لدعم توسعها السريع والواسع النطاق في طاقتها الإنتاجية.
واستنادًا إلى التوقعات الخاصة بإنتاج البولي سيليكون في الصين وخارجها من عام 2022 إلى عام 2025، يمكن تلخيص القيمة المتوقعة لإنتاج البولي سيليكون على مستوى العالم.ومن المقدر أن يصل إنتاج البولي سيليكون العالمي في عام 2025 إلى 1.371 مليون طن.وفقا للقيمة المتوقعة لإنتاج البولي سيليكون، يمكن الحصول على حصة الصين من النسبة العالمية تقريبا.ومن المتوقع أن تتوسع حصة الصين تدريجيا من عام 2022 إلى عام 2025، وستتجاوز 87% في عام 2025.
6، ملخص والتوقعات
يقع البولي سيليكون في أسفل مجرى السيليكون الصناعي وفي أعلى سلسلة صناعة الخلايا الكهروضوئية وأشباه الموصلات بأكملها، ومكانته مهمة للغاية.إن سلسلة صناعة الخلايا الكهروضوئية بشكل عام هي عبارة عن قدرة مثبتة لوحدة خلايا رقاقة السيليكون والخلايا الكهروضوئية، وسلسلة صناعة أشباه الموصلات بشكل عام عبارة عن رقاقة رقاقة سيليكون أحادية السيليكون أحادية البلورة.الاستخدامات المختلفة لها متطلبات مختلفة على نقاء البولي سيليكون.تستخدم صناعة الخلايا الكهروضوئية بشكل رئيسي البولي سيليكون من الدرجة الشمسية، وتستخدم صناعة أشباه الموصلات البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية.الأول لديه نطاق نقاء 6N-8N، في حين أن الأخير يتطلب نقاء 9N أو أكثر.
لسنوات عديدة، كانت عملية الإنتاج السائدة للبولي سيليكون هي طريقة سيمنز المحسنة في جميع أنحاء العالم.في السنوات الأخيرة، استكشفت بعض الشركات بنشاط طريقة الطبقة المميعة السيلانية منخفضة التكلفة، والتي قد يكون لها تأثير على نمط الإنتاج.يتميز البولي سيليكون على شكل قضيب الذي يتم إنتاجه بطريقة سيمنز المعدلة بخصائص استهلاك الطاقة العالي والتكلفة العالية والنقاء العالي، في حين أن السيليكون الحبيبي المنتج بطريقة الطبقة المميعة السيلاني يتميز بخصائص انخفاض استهلاك الطاقة والتكلفة المنخفضة والنقاء المنخفض نسبيًا .حققت بعض الشركات الصينية الإنتاج الضخم للسيليكون الحبيبي وتكنولوجيا استخدام السيليكون الحبيبي لسحب البولي سيليكون، لكن لم يتم الترويج لها على نطاق واسع.ما إذا كان يمكن للسيليكون الحبيبي أن يحل محل السابق في المستقبل يعتمد على ما إذا كانت ميزة التكلفة يمكن أن تغطي عيوب الجودة، وتأثير التطبيقات النهائية، وتحسين سلامة السيلاني.في السنوات الأخيرة، زاد إنتاج البولي سيليكون العالمي سنة بعد سنة، ويتجمع تدريجيا في الصين.من عام 2017 إلى عام 2021، سيزيد الإنتاج العالمي السنوي من البولي سيليكون من 432 ألف طن إلى 631 ألف طن، مع أسرع نمو في عام 2021. خلال هذه الفترة، أصبح إنتاج البولي سيليكون العالمي تدريجيًا يتركز بشكل متزايد في الصين، وزادت نسبة إنتاج البولي سيليكون في الصين من 2017 إلى 2021. من 56.02% في عام 2017 إلى 80.03% في عام 2021. ومن عام 2022 إلى عام 2025، سوف يؤدي المعروض من البولي سيليكون إلى نمو واسع النطاق.ومن المقدر أن يصل إنتاج البولي سيليكون في عام 2025 إلى 1.194 مليون طن في الصين، وسيصل الإنتاج الخارجي إلى 176 ألف طن.ولذلك، فإن الإنتاج العالمي من البولي سيليكون في عام 2025 سيبلغ حوالي 1.37 مليون طن.
(هذه المقالة مخصصة فقط لعملاء UrbanMines ولا تمثل أي نصيحة استثمارية)