1, 태양광 최종수요 : 태양광 설치능력 수요가 강세, 설치능력 전망에 따라 폴리실리콘 수요 역전
1.1.폴리실리콘 소비: 전 세계태양광 발전을 중심으로 소비량이 꾸준히 증가하고 있습니다.
지난 10년 동안 전 세계적으로폴리실리콘소비는 지속적으로 증가하고 있으며, 태양광 산업을 중심으로 중국의 비중이 지속적으로 확대되고 있습니다.2012년부터 2021년까지 글로벌 폴리실리콘 소비량은 237,000톤에서 약 653,000톤으로 전반적으로 증가하는 추세를 보였다.2018년 중국은 531 태양광 발전 신규 정책을 도입해 태양광 발전 보조금을 대폭 인하했다.신규 설치된 태양광 발전 용량은 전년 대비 18% 감소했고, 폴리실리콘 수요도 영향을 받았다.2019년부터 주정부는 태양광 발전의 그리드 패리티를 촉진하기 위해 다양한 정책을 도입했습니다.태양광 산업의 급속한 발전과 함께 폴리실리콘 수요도 급속한 성장기에 접어들었습니다.이 기간 동안 세계 전체 소비에서 중국의 폴리실리콘 소비가 차지하는 비중은 2012년 61.5%에서 2021년 93.9%로 계속 증가했는데, 이는 주로 중국의 급속한 태양광 산업 발전에 힘입은 것이다.2021년 다양한 유형의 폴리실리콘의 글로벌 소비 패턴 관점에서 볼 때, 태양광 전지에 사용되는 실리콘 소재는 최소 94%를 차지할 것이며, 그 중 태양광 등급 폴리실리콘과 입상 실리콘은 각각 91%와 3%를 차지할 것입니다. 칩에 사용될 수 있는 전자급 폴리실리콘이 94%를 차지한다.이 비율은 6%로 현재 폴리실리콘 수요가 태양광발전에 의해 지배되고 있음을 보여준다.이중 탄소 정책의 온난화로 인해 태양광 설치 용량에 대한 수요가 더욱 커지고 태양광 등급 폴리실리콘의 소비 및 비중도 지속적으로 증가할 것으로 예상됩니다.
1.2.실리콘 웨이퍼: 단결정 실리콘 웨이퍼가 주류를 차지하고 있으며 지속적인 Czochralski 기술이 빠르게 발전하고 있습니다.
폴리실리콘의 직접적인 다운스트림 링크는 실리콘 웨이퍼이며, 현재 중국이 전 세계 실리콘 웨이퍼 시장을 장악하고 있다.2012년부터 2021년까지 전 세계와 중국의 실리콘 웨이퍼 생산 능력과 생산량이 지속적으로 증가했으며, 태양광 산업은 계속해서 호황을 누리고 있습니다.실리콘 웨이퍼는 실리콘 소재와 배터리를 연결하는 가교 역할을 하고, 생산능력에 대한 부담도 없어 업계 진출을 위해 지속적으로 많은 기업이 유치되고 있다.2021년 중국 실리콘 웨이퍼 제조업체는 크게 확장했습니다.생산이로써 전 세계 실리콘 웨이퍼 생산량은 215.4GW로 증가했다.중국의 기존 및 새로 증가된 생산 능력에 따르면, 향후 몇 년 동안 연간 성장률은 15~25%를 유지할 것으로 예상되며, 중국의 웨이퍼 생산량은 여전히 세계에서 절대적인 지배적 위치를 유지할 것입니다.
다결정 실리콘은 다결정 실리콘 잉곳이나 단결정 실리콘 막대로 만들 수 있습니다.다결정 실리콘 잉곳의 생산 공정에는 주로 주조법과 직접 용해법이 있습니다.현재는 두 번째 방식이 주된 방식으로 손실률은 기본적으로 5% 내외를 유지하고 있다.주조 방법은 주로 도가니에서 실리콘 재료를 녹인 다음 예열된 다른 도가니에서 주조하여 냉각하는 것입니다.방향성 응고 기술을 통해 냉각 속도를 제어함으로써 다결정 실리콘 잉곳을 주조합니다.직접 용융법의 열용융 과정은 폴리실리콘을 도가니에서 먼저 직접 녹이는 캐스팅법과 동일하지만, 냉각 단계가 캐스팅법과 다르다.두 가지 방법은 본질적으로 매우 유사하지만 직접 용해 방법은 하나의 도가니만 필요하며 생산된 폴리실리콘 제품의 품질이 좋기 때문에 더 나은 배향성을 가진 다결정 실리콘 잉곳의 성장에 도움이 되며 성장 과정이 쉽습니다. 크리스탈 오류 감소의 내부 위치를 만들 수 있는 자동화.현재 태양 에너지 소재 산업의 선두 기업은 일반적으로 직접 용융 방식을 사용하여 다결정 실리콘 잉곳을 제조하며 탄소 및 산소 함량이 상대적으로 낮아 10ppma 및 16ppma 미만으로 제어됩니다.앞으로도 다결정 실리콘 잉곳의 생산은 여전히 직접 용해 방식에 의해 지배될 것이며 손실률은 5년 이내에 약 5% 수준으로 유지될 것입니다.
단결정 실리콘 로드의 생산은 주로 초크랄스키(Czochralski) 방법을 기반으로 하고 수직 현수 구역 용융 방법을 보완하며 두 방법으로 생산된 제품은 용도가 다릅니다.초크랄스키법(Czochralski method)은 흑연 저항을 이용하여 직관 열 방식의 고순도 석영 도가니에서 다결정 실리콘을 가열하여 용융시킨 후, 종결정을 용융물 표면에 삽입하여 융합시키고, 종결정을 반전시키면서 회전시키는 방법이다. 도가니., 종자 결정을 서서히 위로 올려 시딩, 증폭, 숄더 터닝, 등직경 성장, 마무리 과정을 거쳐 단결정 실리콘을 얻습니다.수직 부유층 용융 방식은 기둥 모양의 고순도 다결정 재료를 로 챔버에 고정하고, 금속 코일을 다결정 길이 방향을 따라 천천히 이동시켜 기둥 모양의 다결정을 통과시키며, 금속에 고전력 고주파 전류를 통과시키는 것을 말합니다. 코일을 만들어 다결정 기둥 코일 내부의 일부를 녹이고, 코일을 이동한 후 용융물이 재결정화되어 단결정을 형성합니다.생산 공정이 다르기 때문에 생산 장비, 생산 비용 및 제품 품질에 차이가 있습니다.현재 존멜팅법으로 얻은 제품은 순도가 높아 반도체소자 제조에 활용이 가능한 반면, 초크랄스키법은 태양전지용 단결정 실리콘 제조조건을 충족할 수 있고 가격도 저렴해 주류 방식.2021년 스트레이트 풀 방식의 시장 점유율은 약 85%이며, 향후 몇 년간 소폭 증가할 것으로 예상된다.2025년과 2030년 시장점유율은 각각 87%, 90%로 예상된다.지역 용해 단결정 실리콘 분야에서 지역 용해 단결정 실리콘 산업 집중도는 전 세계적으로 상대적으로 높다.인수), TOPSIL (덴마크) .미래에는 용융 단결정 실리콘의 생산량이 크게 증가하지 않을 것입니다.그 이유는 중국의 관련 기술, 특히 고주파 가열 장비의 용량 및 결정화 공정 조건이 일본 및 독일에 비해 상대적으로 낙후되어 있기 때문입니다.대구경 영역의 융합 실리콘 단결정 기술은 중국 기업이 계속해서 스스로 탐구해야 할 필요가 있습니다.
초크랄스키법은 연속결정당김기술(CCZ)과 반복결정당김기술(RCZ)로 나눌 수 있다.현재 업계의 주류 방식은 RCZ로, 이는 RCZ에서 CCZ로의 전환 단계에 있습니다.RZC의 단결정 풀링 및 공급 단계는 서로 독립적입니다.각 당김 전에 단결정 잉곳은 게이트 챔버에서 냉각 및 제거되어야 하며, CCZ는 당김 중에 공급 및 용융을 실현할 수 있습니다.RCZ는 상대적으로 성숙해 향후 기술 개선의 여지가 거의 없습니다.CCZ는 비용 절감과 효율성 향상의 장점을 갖고 있으며 급속한 발전 단계에 있습니다.비용적인 측면에서 볼 때, 단일 로드를 인발하는 데 약 8시간이 소요되는 RCZ에 비해 CCZ는 이 단계를 생략함으로써 생산 효율성을 크게 향상시키고 도가니 비용과 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.총 단일 용광로 생산량은 RCZ보다 20% 이상 높습니다.RCZ에 비해 생산원가가 10% 이상 저렴하다.효율성 측면에서 CCZ는 도가니 수명 주기(250시간) 내에 8~10개의 단결정 실리콘 막대 드로잉을 완료할 수 있는 반면, RCZ는 약 4개만 완료할 수 있으며 생산 효율성을 100~150% 높일 수 있습니다. .품질면에서 CCZ는 저항률이 더 균일하고 산소 함량이 낮으며 금속 불순물의 축적이 느리기 때문에 개발 속도가 빠른 n형 단결정 실리콘 웨이퍼 제조에 더 적합합니다.현재 일부 중국 기업은 CCZ 기술을 보유하고 있다고 발표했으며 입상 실리콘-CCZ-n형 단결정 실리콘 웨이퍼의 경로는 기본적으로 명확했으며 심지어 100% 입상 실리콘 재료를 사용하기 시작했습니다..앞으로는 CCZ가 기본적으로 RCZ를 대체하겠지만 일정한 과정을 거쳐야 할 것이다.
단결정 실리콘 웨이퍼의 생산 공정은 당기기, 슬라이싱, 슬라이싱, 세척 및 분류의 네 단계로 나뉩니다.다이아몬드 와이어 슬라이싱 방식의 출현으로 슬라이싱 손실률이 크게 감소했습니다.결정을 끌어당기는 과정은 위에 설명되어 있습니다.슬라이싱 프로세스에는 절단, 제곱 및 모따기 작업이 포함됩니다.슬라이싱(Slicing)은 슬라이싱 기계를 사용해 원주형 실리콘을 실리콘 웨이퍼로 절단하는 것입니다.세척 및 분류는 실리콘 웨이퍼 생산의 마지막 단계입니다.다이아몬드 와이어 슬라이싱 방법은 전통적인 모르타르 와이어 슬라이싱 방법에 비해 분명한 장점이 있으며 이는 주로 짧은 시간 소비와 낮은 손실에 반영됩니다.다이아몬드 와이어의 속도는 기존 절단 속도의 5배입니다.예를 들어, 단일 웨이퍼 절단의 경우 기존 모르타르 와이어 절단은 약 10시간이 소요되고, 다이아몬드 와이어 절단은 약 2시간만 소요됩니다.다이아몬드 와이어 절단의 손실도 상대적으로 작고, 다이아몬드 와이어 절단으로 인한 손상층이 모르타르 와이어 절단의 손상층보다 작아서 더 얇은 실리콘 웨이퍼를 절단하는 데 도움이 됩니다.최근 몇 년 동안 절단 손실과 생산 비용을 줄이기 위해 회사에서는 다이아몬드 와이어 슬라이싱 방법으로 전환했으며 다이아몬드 와이어 버스 바의 직경은 점점 작아지고 있습니다.2021년에는 다이아몬드 와이어 버스바의 직경이 43~56μm가 될 것이며, 단결정 실리콘 웨이퍼에 사용되는 다이아몬드 와이어 버스바의 직경은 크게 줄어들 것이며 계속 감소할 것입니다.2025년과 2030년에는 단결정 실리콘 웨이퍼 절단에 사용되는 다이아몬드 와이어 버스바의 직경은 각각 36μm, 33μm, 다결정 실리콘 웨이퍼 절단에 사용되는 다이아몬드 와이어 버스바 직경은 51μm가 될 것으로 예상된다. 각각 51μm입니다.다결정 실리콘 웨이퍼에는 결함과 불순물이 많아 얇은 와이어가 파손되기 쉽기 때문이다.따라서 다결정 실리콘 웨이퍼 절단에 사용되는 다이아몬드 와이어 버스바의 직경은 단결정 실리콘 웨이퍼의 직경보다 크고, 다결정 실리콘 웨이퍼의 시장 점유율이 점차 감소함에 따라 다결정 실리콘 웨이퍼의 직경이 감소함에 따라 다이아몬드의 직경이 감소하게 됩니다. 조각으로 자른 와이어 버스바의 속도가 느려졌습니다.
현재 실리콘 웨이퍼는 주로 다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼의 두 가지 유형으로 구분됩니다.단결정 실리콘 웨이퍼는 수명이 길고 광전 변환 효율이 높다는 장점이 있습니다.다결정 실리콘 웨이퍼는 결정면 방향이 다른 결정립으로 구성되는 반면, 단결정 실리콘 웨이퍼는 다결정 실리콘을 원료로 만들어 동일한 결정면 방향을 갖습니다.외관상 다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼는 청흑색 및 흑갈색입니다.두 개는 각각 다결정 실리콘 잉곳과 단결정 실리콘 막대에서 절단되었기 때문에 모양은 정사각형과 준사각형입니다.다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼의 사용 수명은 약 20년입니다.포장 방법과 사용 환경이 적합하면 서비스 수명은 25년 이상에 달할 수 있습니다.일반적으로 단결정 실리콘 웨이퍼의 수명은 다결정 실리콘 웨이퍼보다 약간 더 깁니다.또한 단결정 실리콘 웨이퍼는 광전 변환 효율도 약간 우수하고 전위 밀도와 금속 불순물이 다결정 실리콘 웨이퍼보다 훨씬 작습니다.다양한 요인의 결합된 효과로 인해 단결정의 소수 캐리어 수명은 다결정 실리콘 웨이퍼의 수명보다 수십 배 더 길어집니다.이로써 변환 효율의 이점을 보여줍니다.2021년에는 다결정 실리콘 웨이퍼의 최고 변환 효율이 약 21%에 달하고, 단결정 실리콘 웨이퍼의 변환 효율은 최대 24.2%에 이를 것으로 예상됩니다.
단결정 실리콘 웨이퍼는 수명이 길고 변환 효율이 높을 뿐만 아니라 두께가 얇아지는 장점도 있어 실리콘 소비와 실리콘 웨이퍼 비용을 줄이는 데 도움이 되지만 조각화 속도가 증가한다는 점에 주의하세요.실리콘 웨이퍼를 얇게 만드는 것은 제조 비용을 줄이는 데 도움이 되며, 현재의 슬라이싱 공정은 박형화 요구 사항을 완전히 충족할 수 있지만, 실리콘 웨이퍼의 두께는 다운스트림 셀 및 부품 제조 요구 사항도 충족해야 합니다.일반적으로 실리콘 웨이퍼의 두께는 최근 몇 년 동안 감소하고 있으며, 다결정 실리콘 웨이퍼의 두께는 단결정 실리콘 웨이퍼의 두께보다 상당히 두껍습니다.단결정 실리콘 웨이퍼는 다시 n형 실리콘 웨이퍼와 p형 실리콘 웨이퍼로 나뉘며, n형 실리콘 웨이퍼는 주로 TOPCon 배터리 용도와 HJT 배터리 용도로 구성됩니다.2021년 다결정 실리콘 웨이퍼의 평균 두께는 178μm이며, 향후 수요 부족으로 인해 계속해서 얇아질 것으로 예상됩니다.따라서 2022년부터 2024년까지 두께가 소폭 감소하고 2025년 이후에도 두께는 약 170μm 수준에 머물 것으로 예측된다.p형 단결정 실리콘 웨이퍼의 평균 두께는 약 170μm이며, 2025년과 2030년에는 155μm와 140μm로 떨어질 것으로 예상된다. n형 단결정 실리콘 웨이퍼 중 HJT 셀에 사용되는 실리콘 웨이퍼의 두께는 약 150μm이며, TOPCon 셀에 사용되는 n형 실리콘 웨이퍼의 평균 두께는 165μm입니다.135μm.
또한, 다결정 실리콘 웨이퍼의 생산은 단결정 실리콘 웨이퍼보다 더 많은 실리콘을 소비하지만 생산 단계가 상대적으로 간단하여 다결정 실리콘 웨이퍼에 비용 이점이 있습니다.다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼의 공통 원료인 다결정 실리콘은 둘의 순도와 생산 단계의 차이로 인해 둘의 생산에서 소비량이 다릅니다.2021년 다결정 잉곳의 실리콘 소비량은 1.10kg/kg이다.연구개발에 대한 제한적인 투자가 앞으로는 작은 변화로 이어질 것으로 예상된다.당김 막대의 실리콘 소비량은 1.066kg/kg이며 최적화할 여지가 있습니다.2025년과 2030년에는 각각 1.05kg/kg, 1.043kg/kg이 될 것으로 예상된다.단결정 풀링 공정에서는 세척 및 파쇄 손실 감소, 생산 환경의 엄격한 제어, 프라이머 비율 감소, 정밀 제어 개선 및 분류 최적화를 통해 풀링 로드의 실리콘 소비 감소를 달성할 수 있습니다. 열화된 실리콘 소재의 가공기술 및 가공기술을 소개합니다.다결정 실리콘 웨이퍼의 실리콘 소비량이 높음에도 불구하고 다결정 실리콘 잉곳은 고온 용융 잉곳 주조에 의해 생산되기 때문에 다결정 실리콘 웨이퍼의 생산 비용은 상대적으로 높은 반면, 단결정 실리콘 잉곳은 일반적으로 Czochralski 단결정 용해로에서 느린 성장에 의해 생산됩니다. 상대적으로 높은 전력을 소모합니다.낮은.2021년 단결정 실리콘 웨이퍼의 평균 생산 비용은 약 0.673위안/W, 다결정 실리콘 웨이퍼의 평균 생산 비용은 0.66위안/W가 될 것이다.
실리콘 웨이퍼의 두께가 감소하고 다이아몬드 와이어 버스바의 직경이 감소함에 따라 킬로그램당 동일한 직경의 실리콘 로드/잉곳의 생산량이 증가하고 동일한 무게의 단결정 실리콘 로드의 수가 그보다 많아집니다. 다결정 실리콘 잉곳.전력의 경우 각 실리콘 웨이퍼가 사용하는 전력은 종류와 크기에 따라 다릅니다.2021년에는 p형 166mm 크기 단결정 사각바의 생산량은 kg당 약 64개, 다결정 사각 잉곳의 생산량은 약 59개이다.p형 단결정 실리콘 웨이퍼 중 158.75mm 크기의 단결정 사각봉의 생산량은 kg당 약 70개, p형 182mm 크기의 단결정 사각봉의 생산량은 kg당 약 53개, p형의 생산량은 kg당 약 53개이다. - 210mm 크기의 단결정 막대는 킬로그램당 약 53개입니다.정사각형 막대의 출력은 약 40개입니다.2022년부터 2030년까지 실리콘 웨이퍼의 지속적인 얇아짐은 의심할 여지없이 동일한 부피의 실리콘 로드/잉곳의 수의 증가로 이어질 것입니다.다이아몬드 와이어 버스바의 더 작은 직경과 중간 입자 크기는 절단 손실을 줄이는 데 도움이 되어 생산되는 웨이퍼 수를 증가시킵니다.수량.2025년과 2030년에는 p형 166mm 크기 단결정 사각봉의 생산량이 kg당 약 71개, 78개 정도, 다결정 사각 잉곳의 생산량은 약 62개, 62개 정도로 추정되는데, 이는 시장 침체로 인한 것이다. 다결정 실리콘 웨이퍼의 비중은 상당한 기술 발전을 가져오기 어렵습니다.실리콘 웨이퍼의 종류와 크기에 따라 성능에 차이가 있습니다.발표 데이터에 따르면 158.75mm 실리콘 웨이퍼의 평균 전력은 약 5.8W/개, 166mm 크기 실리콘 웨이퍼의 평균 전력은 약 6.25W/개, 182mm 실리콘 웨이퍼의 평균 전력은 약 6.25W/개입니다. .크기 실리콘 웨이퍼의 평균 전력은 약 7.49W/개이며, 210mm 크기 실리콘 웨이퍼의 평균 전력은 약 10W/개입니다.
최근 실리콘 웨이퍼는 점차 대형화 방향으로 발전하고 있으며, 대형화는 단일 칩의 전력을 높이는 데 도움이 되므로 셀의 비실리콘 비용을 희석시킵니다.그러나 실리콘 웨이퍼의 크기 조정에는 업스트림 및 다운스트림 매칭과 표준화 문제, 특히 부하 및 고전류 문제도 고려해야 합니다.현재 시장에는 실리콘 웨이퍼 크기의 향후 개발 방향에 대해 182mm 크기와 210mm 크기라는 두 진영이 있습니다.182mm의 제안은 주로 수직 산업 통합의 관점에서 나온 것으로, 태양광 전지의 설치 및 운송, 모듈의 전력 및 효율성, 업스트림과 다운스트림 간의 시너지 효과를 고려한 것입니다.210mm는 주로 생산 비용과 시스템 비용의 관점에서 볼 때입니다.단일로 로드 드로잉 공정에서 210mm 실리콘 웨이퍼의 생산량이 15% 이상 증가했고, 다운스트림 배터리 생산 비용이 약 0.02위안/W 감소했으며, 발전소 건설 총 비용이 약 0.1위안/W 감소했습니다. W.향후 몇 년 내에 166mm 미만 크기의 실리콘 웨이퍼가 점차 사라질 것으로 예상됩니다.210mm 실리콘 웨이퍼의 업스트림 및 다운스트림 매칭 문제는 점차 효과적으로 해결될 것이며 비용은 기업의 투자 및 생산에 영향을 미치는 더욱 중요한 요소가 될 것입니다.따라서 210mm 실리콘 웨이퍼의 시장점유율은 더욱 높아질 것이다.꾸준한 상승;182mm 실리콘 웨이퍼는 수직 통합 생산의 장점으로 인해 시장의 주류 크기가 될 것이지만 210mm 실리콘 웨이퍼 응용 기술의 획기적인 개발로 182mm가 그 자리를 내줄 것입니다.또한, 대형 실리콘 웨이퍼의 인건비 및 설치 위험이 크게 증가할 것이기 때문에 향후 몇 년 내에 대형 실리콘 웨이퍼가 시장에서 널리 사용되기는 어렵습니다. 생산 비용 및 시스템 비용 절감..2021년 시판되는 실리콘 웨이퍼 크기는 156.75mm, 157mm, 158.75mm, 166mm, 182mm, 210mm 등이 있다. 그 중 158.75mm와 166mm 크기가 전체의 50%를 차지해 156.75mm 크기로 나타났다. 5%로 감소되었으며 향후 점진적으로 대체될 예정입니다.166mm는 기존 배터리 생산라인에 업그레이드 가능한 최대 사이즈 솔루션으로, 최근 2년간 최대 규모가 될 전망이다.전환 규모 측면에서 2030년에는 시장 점유율이 2% 미만이 될 것으로 예상됩니다.2021년에는 182mm와 210mm를 합한 크기가 45%를 차지할 것으로 보이며, 향후 시장점유율도 빠르게 높아질 전망이다.2030년에는 전체 시장점유율이 98%를 넘어설 것으로 예상된다.
최근 몇 년 동안 단결정 실리콘의 시장 점유율은 지속적으로 증가하여 시장에서 주류 위치를 차지했습니다.2012년부터 2021년까지 단결정 실리콘의 비중은 20% 미만에서 93.3%로 크게 증가했다.2018년 시장에 출시된 실리콘 웨이퍼는 주로 다결정 실리콘 웨이퍼로 50% 이상을 차지했습니다.가장 큰 이유는 단결정 실리콘 웨이퍼의 기술적 장점이 비용적 단점을 커버할 수 없기 때문입니다.2019년 이후 단결정 실리콘 웨이퍼의 광전 변환 효율은 다결정 실리콘 웨이퍼의 광전 변환 효율을 크게 웃돌았고, 단결정 실리콘 웨이퍼의 생산 원가는 기술 진보에 따라 지속적으로 하락함에 따라 단결정 실리콘 웨이퍼의 시장 점유율은 지속적으로 증가하여 시장의 주류.제품.2025년에는 단결정 실리콘 웨이퍼 비중이 약 96%에 달하고, 2030년에는 단결정 실리콘 웨이퍼 시장 점유율이 97.7%에 이를 것으로 예상된다. (보도 출처: 퓨처씽크탱크)
1.삼.배터리: PERC 배터리가 시장을 장악하고 있으며, n형 배터리 개발로 제품 품질 향상
태양광 산업 체인의 미드스트림 링크에는 태양광 전지와 태양광 전지 모듈이 포함됩니다.실리콘 웨이퍼를 셀로 가공하는 것은 광전 변환을 실현하는 가장 중요한 단계입니다.실리콘 웨이퍼에서 기존 셀을 처리하려면 약 7단계가 필요합니다.먼저, 실리콘 웨이퍼를 불산에 넣어 표면에 피라미드 모양의 스웨이드 구조를 생성함으로써 햇빛의 반사율을 줄이고 광 흡수를 증가시킵니다.두 번째는 인이 실리콘 웨이퍼의 한쪽 표면에 확산되어 PN 접합을 형성하며 그 품질이 셀의 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.세 번째는 확산 단계에서 실리콘 웨이퍼 측면에 형성된 PN 접합을 제거하여 셀의 단락을 방지하는 것입니다.PN 접합이 형성된 면에 실리콘 질화막 층을 코팅하여 빛 반사를 줄이면서 동시에 효율을 높입니다.다섯 번째는 실리콘 웨이퍼의 앞면과 뒷면에 금속 전극을 인쇄하여 광전지에 의해 생성된 소수 캐리어를 수집하는 것입니다.인쇄 단계에서 인쇄된 회로는 소결되어 형성되며 실리콘 웨이퍼, 즉 셀과 통합됩니다.마지막으로 효율이 다른 셀이 분류됩니다.
결정질 실리콘 셀은 일반적으로 실리콘 웨이퍼를 기판으로 만들어지며, 실리콘 웨이퍼의 종류에 따라 p형 셀과 n형 셀로 나눌 수 있습니다.그중 n형 셀은 변환 효율이 더 높으며 최근 몇 년 동안 점차 p형 셀을 대체하고 있습니다.P형 실리콘 웨이퍼는 실리콘에 붕소를 도핑해 만든 것이고, N형 실리콘 웨이퍼는 인을 사용해 만든 것이다.따라서, n형 실리콘 웨이퍼 내 붕소 원소의 농도가 낮아져 붕소-산소 복합체의 결합을 억제하여 실리콘 소재의 소수 캐리어 수명을 향상시키는 동시에 광유도 감쇠가 발생하지 않습니다. 배터리에.또한, n형 소수 캐리어는 정공이고, p형 소수 캐리어는 전자이며, 정공에 대한 대부분의 불순물 원자의 포획 단면적은 전자에 비해 작습니다.따라서 n형 셀의 소수 캐리어 수명이 길어지고 광전 변환율도 높아집니다.실험실 데이터에 따르면 p형 셀의 변환 효율 상한은 24.5%, n형 셀의 변환 효율은 최대 28.7%로 n형 셀은 미래 기술 발전 방향을 나타낸다.2021년에는 n형 셀(주로 이종접합 셀과 TOPCon 셀 포함)이 상대적으로 가격이 높아 대량 생산 규모가 아직 작다.현재 시장점유율은 약 3%로 기본적으로 2020년과 동일하다.
2021년에는 n형 셀의 변환 효율이 크게 향상되어 향후 5년간 기술 발전의 여지가 더 많아질 것으로 예상된다.2021년에는 p형 단결정 셀의 대규모 생산에 PERC 기술이 사용될 예정이며, 평균 변환 효율은 2020년에 비해 0.3% 포인트 증가한 23.1%에 도달할 것입니다.PERC 기술을 사용하는 다결정 블랙 실리콘 셀의 변환 효율은 2020년에 비해 21.0%에 도달할 것입니다. 연간 0.2% 포인트 증가합니다.기존의 다결정 흑색실리콘 셀 효율 향상은 크지 않고 2021년 변환 효율은 약 19.5%로 단지 0.1% 포인트 더 높을 뿐이며 향후 효율 향상 공간은 제한적입니다.잉곳 단결정 PERC 셀의 평균 변환 효율은 22.4%로, 이는 단결정 PERC 셀보다 0.7% 포인트 낮습니다.n형 TOPCon 셀의 평균 변환 효율은 24%, 이종 접합 셀의 평균 변환 효율은 24.2%에 달하며, 두 가지 모두 2020년에 비해 크게 향상되었으며, IBC 셀의 평균 변환 효율은 24.2%에 이릅니다.앞으로 기술이 발전함에 따라 TBC, HBC 등 배터리 기술도 계속해서 발전할 수 있을 것이다.향후 생산원가 절감과 수율 향상으로 n형 배터리는 배터리 기술의 주요 발전 방향 중 하나가 될 것이다.
배터리 기술 경로의 관점에서 볼 때, 배터리 기술의 반복적인 업데이트는 주로 BSF, PERC, PERC 개선을 기반으로 한 TOPCon 및 PERC를 전복하는 신기술인 HJT를 통해 진행되었습니다.TOPCon은 IBC와 추가로 결합하여 TBC를 형성할 수 있으며, HJT는 IBC와 결합하여 HBC를 형성할 수도 있습니다.P형 단결정 셀은 주로 PERC 기술을 사용하고, p형 다결정 셀에는 다결정 블랙 실리콘 셀과 잉곳 단결정 셀이 포함되며, 후자는 기존 다결정 잉곳 공정을 기반으로 단결정 시드 결정을 추가한 후 방향성 응고를 의미합니다. 정사각형 실리콘 잉곳이 형성되고, 일련의 공정을 거쳐 단결정과 다결정이 혼합된 실리콘 웨이퍼가 만들어집니다.본질적으로 다결정 제조 경로를 사용하기 때문에 p형 다결정 셀 범주에 포함됩니다.n형 셀에는 주로 TOPCon 단결정 셀, HJT 단결정 셀 및 IBC 단결정 셀이 포함됩니다.2021년에도 새로운 대량 생산 라인은 여전히 PERC 셀 생산 라인에 의해 지배될 것이며, PERC 셀의 시장 점유율은 91.2%로 더욱 증가할 것입니다.아웃도어 및 가정용 프로젝트 제품 수요가 고효율 제품에 집중되면서 BSF 배터리 시장 점유율은 2021년 8.8%에서 5%로 하락할 전망이다.
1.4.모듈: 셀의 비용이 주요 부분을 차지하며, 모듈의 성능은 셀에 따라 다릅니다.
태양광 모듈의 생산 단계에는 주로 셀 상호 연결 및 적층이 포함되며, 셀은 모듈 전체 비용의 주요 부분을 차지합니다.단일 셀의 전류와 전압은 매우 작기 때문에 셀들을 버스바(bus bar)를 통해 서로 연결해야 합니다.여기서는 직렬로 연결하여 전압을 높이고, 병렬로 연결하여 고전류를 얻은 후, 태양광유리, EVA 또는 POE, 배터리 시트, EVA 또는 POE, 백시트를 일정한 순서로 밀봉하고 열압착합니다. , 마지막으로 알루미늄 프레임과 실리콘 밀봉 가장자리로 보호됩니다.부품 생산비 구성 관점에서 보면 재료비가 75%를 차지하며 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 제조비, 성능비, 인건비가 그 뒤를 잇고 있다.재료 비용은 셀 비용에 의해 주도됩니다.많은 기업들이 발표한 바에 따르면 태양광 모듈 전체 비용에서 셀이 차지하는 비중은 약 2/3 정도이다.
태양광 모듈은 일반적으로 셀 유형, 크기 및 수량에 따라 구분됩니다.다양한 모듈의 성능에는 차이가 있지만 모두 상승 단계에 있습니다.전력은 태양광 에너지를 전기로 변환하는 모듈의 능력을 나타내는 태양광 모듈의 핵심 지표입니다.다양한 유형의 광전지 모듈의 전력 통계에서 볼 수 있듯이 모듈의 셀 크기와 수가 동일할 때 모듈의 전력은 n형 단결정 > p형 단결정 > 다결정입니다.크기와 양이 클수록 모듈의 전력도 커집니다.동일한 사양의 TOPCon 단결정 모듈 및 이종접합 모듈의 경우 후자가 전자보다 더 강력합니다.CPIA 예측에 따르면 모듈 전력은 향후 몇 년 동안 매년 5~10W씩 증가할 것입니다.또한 모듈 패키징은 주로 광 손실과 전기 손실을 포함하여 특정 전력 손실을 가져옵니다.전자는 광전지 유리와 EVA 등 포장재의 투과율과 광학적 불일치로 인해 발생하고 후자는 주로 태양 전지를 직렬로 사용하는 것을 의미합니다.용접 리본과 버스바 자체의 저항으로 인한 회로 손실과 셀의 병렬 연결로 인한 전류 불일치 손실로, 이 둘의 총 전력 손실은 약 8%를 차지한다.
1.5.태양광 설치 용량: 다양한 국가의 정책이 분명히 추진되고 있으며 향후 신규 설치 용량을 위한 거대한 공간이 있습니다.
세계는 기본적으로 환경 보호 목표에 따라 순 제로 배출에 대한 합의에 도달했으며 중첩된 태양광 프로젝트의 경제성이 점차 등장했습니다.각국은 재생에너지 발전 개발에 적극적으로 나서고 있다.최근 몇 년 동안 전 세계 국가들은 탄소 배출을 줄이겠다는 약속을 했습니다.대부분의 주요 온실가스 배출국은 상응하는 재생에너지 목표를 공식화했으며 재생에너지 설치 용량은 엄청납니다.IRENA는 1.5℃ 온도 조절 목표를 기준으로 2030년 전 세계 재생에너지 설치 용량이 10.8TW에 이를 것으로 예측하고 있다. 또한 WOODMac 데이터에 따르면 중국, 인도 태양광 발전의 전기비용(LCOE) 수준은 미국과 다른 나라들은 이미 가장 저렴한 화석에너지보다 가격이 낮으며, 앞으로도 더욱 하락할 것입니다.다양한 국가의 적극적인 정책 추진과 태양광 발전의 경제성으로 인해 최근 몇 년간 세계와 중국의 태양광 누적 설치 용량이 꾸준히 증가했습니다.2012년부터 2021년까지 전 세계 태양광 발전 누적 설치 용량은 104.3GW에서 849.5GW로 증가하고, 중국 태양광 누적 설치 용량은 6.7GW에서 307GW로 44배 이상 증가할 것으로 예상된다.또한, 중국의 신규 설치된 태양광 발전 용량은 전 세계 총 설치 용량의 20% 이상을 차지합니다.2021년 중국의 신규 설치된 태양광 발전 용량은 53GW로 전 세계 신규 설치 용량의 약 40%를 차지한다.이는 주로 중국의 빛에너지 자원이 풍부하고 균일하게 분포되어 있고 상류 및 하류가 잘 발달되어 있으며 국가 정책에 대한 강력한 지원이 있기 때문입니다.이 기간 동안 중국은 태양광 발전에서 큰 역할을 했으며 누적 설치 용량은 6.5% 미만을 차지했습니다.36.14%까지 뛰었다.
위의 분석을 바탕으로 CPIA는 2022년부터 2030년까지 전 세계적으로 태양광 발전 설비가 새로 증가할 것으로 예측했습니다.낙관적인 조건과 보수적인 조건 모두에서 2030년 전 세계 신규 설치 용량은 각각 366GW, 315GW에 이를 것으로 추산되며, 중국의 신규 설치 용량은 128GW, 105GW에 이를 것으로 예상된다.아래에서는 매년 신규 설치 용량 규모에 따른 폴리실리콘 수요를 예측해 보겠습니다.
1.6.광전지 응용을 위한 폴리실리콘 수요 예측
2022년부터 2030년까지 낙관적 시나리오와 보수적 시나리오 모두에서 전 세계적으로 새로 증가하는 PV 설치에 대한 CPIA의 예측을 기반으로 PV 애플리케이션용 폴리실리콘 수요를 예측할 수 있습니다.셀은 광전변환을 실현하는 핵심 단계이며, 실리콘 웨이퍼는 셀의 기본 원자재이자 폴리실리콘의 직하류이기 때문에 폴리실리콘 수요 예측에 중요한 부분이다.실리콘 로드 및 잉곳의 킬로그램당 가중치 조각 수는 킬로그램당 조각 수와 실리콘 로드 및 잉곳의 시장 점유율로부터 계산할 수 있습니다.그런 다음 다양한 크기의 실리콘 웨이퍼의 전력 및 시장 점유율에 따라 실리콘 웨이퍼의 가중 전력을 얻을 수 있으며 새로 설치된 태양광 발전 용량에 따라 필요한 실리콘 웨이퍼 수를 추정할 수 있습니다.다음으로, 실리콘 웨이퍼의 개수와 킬로그램당 실리콘 로드 및 실리콘 잉곳의 가중 개수 사이의 정량적 관계에 따라 필요한 실리콘 로드 및 잉곳의 중량을 구할 수 있습니다.또한 실리콘 로드/실리콘 잉곳의 가중 실리콘 소비와 결합하여 새로 설치된 광전지 용량을 위한 폴리실리콘에 대한 수요를 최종적으로 얻을 수 있습니다.예측 결과에 따르면, 지난 5년간 신규 태양광 발전 설비용 폴리실리콘에 대한 전 세계 수요는 계속 증가해 2027년에 정점을 찍은 후 향후 3년 동안 소폭 감소할 것으로 예상됩니다.낙관적인 조건과 보수적인 조건 하에서 2025년 광전지 설치용 폴리실리콘의 전 세계 연간 수요는 각각 1,108,900톤과 907,800톤이 될 것으로 추산되며, 낙관적 및 보수적 조건 하에서 2030년 광전지 응용 분야용 폴리실리콘의 전 세계 수요는 1,042,100톤이 될 것으로 추정됩니다. ., 896,900톤.중국의 말에 따르면전 세계 태양광 설치 용량 비율,2025년 중국의 광전지용 폴리실리콘 수요낙관적, 보수적 조건에서는 각각 369,600톤, 302,600톤, 해외에서는 각각 739,300톤, 605,200톤이 예상된다.
2, 반도체 최종수요 : 태양광 분야 수요에 비해 규모가 훨씬 작아 향후 성장도 기대 가능
폴리실리콘은 태양전지를 만드는 것 외에도 칩을 만드는 원료로도 쓰일 수 있으며, 반도체 분야에서도 사용되는데, 반도체 분야는 자동차 제조, 산업전자, 전자통신, 가전제품 등으로 세분화할 수 있다.폴리실리콘에서 칩까지의 공정은 크게 세 단계로 나누어진다.먼저 폴리실리콘을 단결정 실리콘 잉곳으로 만든 다음 얇은 실리콘 웨이퍼로 절단합니다.실리콘 웨이퍼는 일련의 연삭, 모따기 및 연마 작업을 통해 생산됩니다., 반도체 공장의 기본 원자재입니다.마지막으로 실리콘 웨이퍼를 절단하고 레이저로 다양한 회로 구조에 새겨 특정 특성을 지닌 칩 제품을 만듭니다.일반적인 실리콘 웨이퍼에는 주로 연마된 웨이퍼, 에피택셜 웨이퍼 및 SOI 웨이퍼가 포함됩니다.Polished Wafer는 실리콘 웨이퍼를 연마하여 표면의 손상층을 제거하여 평탄도가 높은 칩 생산 소재로, 칩, 에피택셜 웨이퍼, SOI 실리콘 웨이퍼 제조에 직접 사용할 수 있습니다.에피택셜 웨이퍼는 연마된 웨이퍼를 에피택셜 성장시켜 얻어지는 반면, SOI 실리콘 웨이퍼는 연마된 웨이퍼 기판에 접합이나 이온 주입을 통해 제조되며 준비 공정이 상대적으로 어렵다.
2021년 반도체 부문 폴리실리콘 수요와 향후 몇 년간 반도체 산업 성장률에 대한 당국의 전망을 통해 2022년부터 2025년까지 반도체 부문 폴리실리콘 수요를 대략적으로 추정할 수 있다.2021년 전 세계 전자등급 폴리실리콘 생산량은 전체 폴리실리콘 생산량의 약 6%를 차지할 것이며, 태양광등급 폴리실리콘과 입상실리콘은 약 94%를 차지할 것으로 예상된다.대부분의 전자급 폴리실리콘은 반도체 분야에 사용되고, 나머지 폴리실리콘은 기본적으로 태양광 산업에 사용됩니다..따라서 2021년 반도체 산업에 사용되는 폴리실리콘의 양은 약 37,000톤으로 추정할 수 있다.또한 포춘비즈니스인사이트가 예측한 반도체 산업의 미래 복합성장률에 따르면 2022년부터 2025년까지 반도체용 폴리실리콘 수요는 연평균 8.6% 증가할 것으로 전망된다. 2025년에는 반도체용 폴리실리콘 수요가 반도체 분야의 폴리실리콘 생산량은 약 51,500톤에 달할 것이다.(보고 출처 : 퓨처씽크탱크)
3, 폴리실리콘 수입 및 수출: 수입이 수출을 훨씬 초과하며 독일과 말레이시아의 비중이 더 높습니다.
2021년에는 중국 폴리실리콘 수요의 약 18.63%가 수입에서 나올 것으로 예상되며, 수입 규모가 수출 규모를 훨씬 웃돌게 된다.2017년부터 2021년까지 폴리실리콘의 수출입 패턴은 수입에 의해 지배되는데, 이는 최근 몇 년 동안 빠르게 발전한 태양광 산업에 대한 강력한 다운스트림 수요 때문일 수 있으며 폴리실리콘에 대한 수요는 전체의 94% 이상을 차지합니다. 총수요;또한 회사는 아직 고순도 전자급 폴리실리콘 생산 기술을 습득하지 못했기 때문에 집적회로 산업에 필요한 일부 폴리실리콘은 여전히 수입에 의존해야 합니다.실리콘산업분과 자료에 따르면 2019년과 2020년에도 수입량이 계속 감소했다. 2019년 폴리실리콘 수입이 감소한 근본적인 이유는 생산능력이 2018년 38만8천톤에서 45만2천톤으로 대폭 늘었기 때문이다. 동시에 OCI, REC, 한화 등 일부 해외기업이 적자로 인해 폴리실리콘 산업에서 철수함에 따라 폴리실리콘의 수입의존도는 훨씬 낮아졌다.2020년에는 생산 능력이 증가하지 않았지만 전염병의 영향으로 태양광 프로젝트 건설이 지연되고 같은 기간 폴리실리콘 주문 수가 감소했습니다.2021년에는 중국 태양광 시장이 급속히 발전해 폴리실리콘의 겉보기 소비량이 61만3000톤에 달해 수입량이 반등할 전망이다.지난 5년간 중국의 폴리실리콘 순 수입량은 9만~14만톤으로, 2021년에는 약 103,800톤에 달한다. 2022년부터 2025년까지 중국의 폴리실리콘 순 수입량은 연간 10만톤 안팎을 유지할 것으로 예상된다.
중국의 폴리실리콘 수입은 주로 독일, 말레이시아, 일본, 대만, 중국에서 나오며, 2021년 이들 4개국의 총 수입량은 90.51%를 차지할 것으로 예상된다. 중국 폴리실리콘 수입량의 약 45%는 독일에서, 26%는 말레이시아에서, 일본이 13.5%, 대만이 6%다.독일은 세계 최대의 폴리실리콘 기업인 WACKER를 소유하고 있으며, 이는 해외 폴리실리콘의 가장 큰 공급원으로 2021년 전 세계 총 생산 능력의 12.7%를 차지합니다.말레이시아에는 한국 OCI사의 폴리실리콘 생산라인이 다수 있는데, 이는 OCI가 인수한 일본 기업 도쿠야마(TOKUYAMA)의 말레이시아 생산라인을 모태로 한다.OCI가 한국에서 말레이시아로 이전한 공장과 일부 공장이 있습니다.이전 이유는 말레이시아가 공장 공간을 무료로 제공하고 전기료도 한국보다 3분의 1 수준으로 저렴하기 때문이다.일본과 대만, 중국에는 TOKUYAMA, GET 등의 업체가 있어 폴리실리콘 생산량의 큰 부분을 차지하고 있다.장소.2021년 폴리실리콘 생산량은 492,000톤으로, 신규 설치된 태양광발전 용량과 칩 생산 수요는 각각 206,400톤, 1,500톤이 되며, 나머지 284,100톤은 주로 다운스트림 가공에 사용되어 해외로 수출될 예정이다.폴리실리콘 다운스트림 링크에서는 실리콘 웨이퍼, 셀, 모듈이 주로 수출되며, 그 중 모듈 수출이 특히 두드러집니다.2021년에는 46억 4천만 개의 실리콘 웨이퍼와 32억 개의 태양광 전지가 생산되었습니다.수출됨중국의 총 수출은 각각 22.6GW와 10.3GW이며, 태양광 모듈 수출은 98.5GW로 수입은 거의 없습니다.수출액 구성으로 보면, 2021년 모듈 수출은 246억1천만달러로 86%를 차지할 것으로 예상되며, 실리콘 웨이퍼와 배터리가 그 뒤를 이었다.2021년 실리콘 웨이퍼, 태양광 전지, 태양광 모듈의 글로벌 생산량은 각각 97.3%, 85.1%, 82.3%에 도달할 것이다.향후 3년간 전 세계 태양광산업은 계속해서 중국에 집중될 것으로 예상되며, 각 링크의 생산량과 수출량이 상당할 것으로 예상된다.따라서 2022년부터 2025년까지 다운스트림 제품의 가공 및 생산에 사용되는 폴리실리콘의 해외 수출량이 점차 증가할 것으로 추정된다.해외 폴리실리콘 수요에서 해외 생산량을 빼서 추정한 것이다.2025년에는 다운스트림 제품으로 가공되어 생산된 폴리실리콘이 중국에서 해외로 583,000톤 수출될 것으로 추산됩니다.
4, 요약 및 전망
전세계 폴리실리콘 수요는 주로 태양광 분야에 집중되어 있으며, 반도체 분야의 수요는 규모가 크지 않습니다.폴리실리콘에 대한 수요는 태양광발전 설비에 의해 주도되며, 태양광모듈-셀-웨이퍼의 연결을 통해 점진적으로 폴리실리콘으로 전달되어 수요를 창출합니다.향후 글로벌 태양광 설치 용량이 확대됨에 따라 폴리실리콘에 대한 수요는 일반적으로 낙관적입니다.2025년 폴리실리콘 수요를 유발하는 중국과 해외 신규 PV 설치 증가는 각각 36.96GW, 73.93GW에 이를 것으로 낙관적이며, 보수적인 조건에서도 수요도 각각 30.24GW, 60.49GW에 달할 것으로 전망된다.2021년에는 글로벌 폴리실리콘 수급이 타이트해 글로벌 폴리실리콘 가격이 상승할 전망이다.이러한 상황은 2022년까지 지속되다가 2023년 이후에는 점진적으로 공급이 느슨해지는 단계로 바뀔 가능성이 있다. 2020년 하반기부터 전염병의 영향이 약화되기 시작했고 하류 생산 확대가 폴리실리콘 수요를 몰고 일부 선두 기업들이 계획을 세웠다. 생산을 확대하기 위해.하지만 1년 반이 넘는 증설주기로 인해 2021년 말, 2022년 말 생산능력이 풀려 2021년에는 4.24% 증가했다. 1만톤 공급 격차가 있어 가격이 상승했다. 날카롭게.2022년에는 태양광발전 설비용량의 낙관적, 보수적 조건 하에서 공급과 수요 격차가 각각 -156,500톤과 2,400톤에 달해 전체 공급량은 여전히 상대적으로 공급 부족 상태에 있을 것으로 예상된다.2023년 이후에는 2021년 말과 2022년 초에 건설을 시작한 신규 프로젝트가 생산을 시작하고 생산 능력 확대를 달성할 것입니다.수요와 공급은 점차 완화될 것이며, 가격은 하락 압력을 받을 수 있습니다.후속 조치에서는 러시아-우크라이나 전쟁이 글로벌 에너지 패턴에 미치는 영향에 주목해야 하며, 이는 새로 설치된 태양광 발전 용량에 대한 글로벌 계획을 변경하고 폴리실리콘 수요에 영향을 미칠 수 있습니다.
(이 기사는 UrbanMines 고객의 참고용일 뿐이며 어떠한 투자 조언도 나타내지 않습니다.)