1、太陽光発電の最終需要: 太陽光発電の設置容量に対する需要は旺盛で、設置容量の予測に基づいてポリシリコンの需要は反転します。
1.1。ポリシリコンの消費: 世界全体太陽光発電を中心に消費量は順調に増加
過去 10 年間、世界的にポリシリコン消費量は増加し続けており、太陽光発電産業を中心に中国の割合が拡大し続けている。2012 年から 2021 年にかけて、世界のポリシリコン消費量は概して増加傾向を示し、237,000 トンから約 653,000 トンまで増加しました。2018年に中国の531太陽光新政策が導入され、太陽光発電への補助率が明確に引き下げられた。新たに設置された太陽光発電容量は前年比18％減少し、ポリシリコンの需要が影響を受けた。2019年以来、同州は太陽光発電のグリッドパリティを促進するための多くの政策を導入している。太陽光発電産業の急速な発展に伴い、ポリシリコンの需要も急速な成長期に入っています。この期間中、世界の総消費量に占める中国のポリシリコン消費の割合は上昇を続け、主に中国の急速に発展する太陽光発電産業の影響で、2012年の61.5%から2021年には93.9%となった。2021 年のさまざまな種類のポリシリコンの世界的な消費パターンの観点から、太陽電池に使用されるシリコン材料が少なくとも 94% を占め、そのうちソーラーグレードのポリシリコンと粒状シリコンがそれぞれ 91% と 3% を占めると予想されます。チップに使用できる電子グレードのポリシリコンが94％を占める。この比率は 6% であり、現在のポリシリコンの需要が太陽光発電によって占められていることがわかります。二重炭素政策の温暖化に伴い、太陽光発電の設備容量に対する需要が高まり、太陽光発電グレードのポリシリコンの消費量と割合が増加し続けることが予想されます。
1.2。シリコンウェーハ：単結晶シリコンウェーハが主流を占め、連続チョクラルスキー技術が急速に発展
ポリシリコンの直接的な下流はシリコンウェーハであり、現在中国が世界のシリコンウェーハ市場を独占しています。2012 年から 2021 年にかけて、世界および中国のシリコンウェーハの生産能力と生産量は増加し続け、太陽光発電産業は引き続き活況を呈しました。シリコンウェーハはシリコン素材と電池をつなぐ架け橋となり、生産能力への負担がないため、多くの企業が参入し続けています。2021年、中国のシリコンウェーハメーカーは大幅に拡大した生産これにより、世界のシリコンウェーハ生産量は215.4GWに増加しました。中国の既存および新たに増加した生産能力によると、今後数年間は年間成長率が15～25％を維持すると予想されており、中国のウェーハ生産は依然として世界における絶対的な支配的地位を維持するとみられる。
多結晶シリコンは、多結晶シリコンインゴットまたは単結晶シリコンロッドにすることができる。多結晶シリコンインゴットの製造プロセスには、主に鋳造法と直接溶解法があります。現在は後者が主流であり、基本的に損失率は５％程度に抑えられています。鋳造方法は主に、シリコン材料をるつぼで溶かし、次に予熱した別のるつぼに鋳造して冷却します。冷却速度を制御することにより、方向性凝固技術により多結晶シリコンインゴットが鋳造されます。ダイレクトメルト法のホットメルトプロセスは、最初にポリシリコンをるつぼの中で直接溶かすキャスト法と同じですが、冷却ステップがキャスト法とは異なります。2 つの方法は本質的に非常に似ていますが、直接溶解方法はるつぼを 1 つだけ必要とし、製造されるポリシリコン製品の品質が優れているため、より配向性の高い多結晶シリコンインゴットの成長に役立ち、成長プロセスが容易です。自動化により、クリスタルの内部位置の誤差を軽減できます。現在、太陽エネルギー材料業界の大手企業は一般に直接溶解法を使用して多結晶シリコンインゴットを製造しており、炭素と酸素の含有量は比較的低く、10ppmaと16ppma未満に制御されています。今後も多結晶シリコンインゴットの生産は直接溶解法が主流となり、ロス率は５年以内に５％程度にとどまると予想される。
単結晶シリコン棒の製造は主にチョクラルスキー法に基づいており、垂直懸濁ゾーン溶融法が補足されており、この 2 つによって製造された製品には異なる用途があります。チョクラルスキー法は、黒鉛抵抗を利用して、高純度石英るつぼに入れた多結晶シリコンを直管式熱システムで加熱して融解し、その融液面に種結晶を挿入して融解し、種結晶を反転させながら回転させる方法です。坩堝。種結晶をゆっくりと引き上げ、種付け、増幅、肩回し、等径成長、仕上げの工程を経て単結晶シリコンが得られます。垂直フローティングゾーン溶解法とは、柱状の高純度多結晶材料を炉室内に固定し、金属コイルを多結晶の長さ方向に沿ってゆっくりと移動させて柱状多結晶を通過させ、金属中に高周波高周波電流を流す方法です。作るコイル 多結晶柱コイルの内側の一部が溶け、コイルを動かすと再結晶して単結晶ができます。生産プロセスが異なるため、生産設備、生産コスト、製品の品質に違いがあります。現時点では、ゾーンメルト法で得られる製品は純度が高く半導体デバイスの製造に使用可能であるのに対し、チョクラルスキー法は太陽電池用単結晶シリコンの製造条件を満たし、コストも低いため、実用化が進んでいる。主流の方法。2021 年のストレートプル方式の市場シェアは約 85% であり、今後数年間で若干増加すると予想されています。2025 年と 2030 年の市場シェアはそれぞれ 87% と 90% になると予測されています。単結晶シリコンの地域溶解に関しては、単結晶シリコンの地域溶解の産業集中度は世界的に比較的高い。買収）、TOPSIL（デンマーク）。将来的にも、溶融単結晶シリコンの生産規模は大幅には増加しないであろう。その理由は、中国の関連技術、特に高周波加熱設備の能力や結晶化プロセス条件が日本やドイツに比べて相対的に遅れているためである。大口径領域の溶融シリコン単結晶技術は、中国企業が自らの手で探究し続ける必要がある。
チョクラルスキー法は、連続結晶引き上げ技術（CCZ）と繰り返し結晶引き上げ技術（RCZ）に分けられます。現在、業界の主流はRCZ方式であり、RCZからCCZへの過渡期にある。RZC の単結晶引き上げ工程と供給工程はそれぞれ独立しています。各引上げの前に、単結晶インゴットをゲートチャンバー内で冷却して取り出す必要がありますが、CCZ では引上げ中に供給と溶解を実現できます。RCZ は比較的成熟しており、将来的に技術的な改善の余地はほとんどありません。一方、CCZはコスト削減と効率向上の利点があり、急速に発展している段階にあります。コスト面では、一本の棒を引き抜くまでに約8時間かかるRCZに比べ、CCZはこの工程を省略することで生産効率が大幅に向上し、るつぼコストやエネルギー消費量を削減できます。単一炉の合計生産量は RCZ よりも 20% 以上高くなります。生産コストはRCZより10％以上低くなります。効率の点では、CCZは坩堝のライフサイクル（250時間）内に8～10本の単結晶シリコン棒の伸線を完了できますが、RCZでは約4本しか完了できず、生産効率は100～150％向上します。 。品質の点では、CCZは抵抗率がより均一で、酸素含有量が低く、金属不純物の蓄積が遅いため、同様に急速な発展期にあるn型単結晶シリコンウェーハの製造に適しています。現在、一部の中国企業がCCZ技術の保有を発表しており、粒状シリコン-CCZ-n型単結晶シリコンウェーハの道筋は基本的に明確になり、100%粒状シリコン材料の使用も開始している。。将来的には基本的にCCZがRCZに置き換わることになりますが、それには一定のプロセスが必要となります。
単結晶シリコンウェーハの製造工程は、引き上げ、スライス、スライス、洗浄、選別の4つの工程に分かれます。ダイヤモンドワイヤースライス方式の登場により、スライスロス率が大幅に低減しました。以上が結晶引上げ工程である。スライス プロセスには、切断、角取り、面取りの操作が含まれます。スライスとは、スライシングマシンを用いて柱状のシリコンをシリコンウェーハに切断することです。洗浄と選別はシリコンウェーハ製造の最終ステップです。ダイヤモンド ワイヤ スライス方法には、従来のモルタル ワイヤ スライス方法に比べて明らかな利点があり、それは主に短時間の消費と低損失に反映されます。ダイヤモンド ワイヤの速度は従来の切断速度の 5 倍です。たとえば、枚葉式切断の場合、従来のモルタルワイヤ切断には約 10 時間かかりますが、ダイヤモンドワイヤ切断には約 2 時間しかかかりません。また、ダイヤモンドワイヤ切断はロスが比較的少なく、モルタルワイヤ切断に比べてダメージ層が小さいため、より薄いシリコンウェーハの切断に有利である。近年、切断ロスと生産コストを削減するために、各企業はダイヤモンドワイヤをスライスする方法に移行しており、ダイヤモンドワイヤバスバーの直径はますます小さくなっています。2021年には、ダイヤモンドワイヤバスバーの直径は43～56μmとなり、単結晶シリコンウェーハに使用されるダイヤモンドワイヤバスバーの直径は大幅に減少し、減少が続くと予想されます。2025 年と 2030 年には、単結晶シリコン ウェーハの切断に使用されるダイヤモンド ワイヤ バスバーの直径はそれぞれ 36 μm と 33 μm になり、多結晶シリコン ウェーハの切断に使用されるダイヤモンド ワイヤ バスバーの直径は 51 μm になると推定されています。それぞれ51μmと51μmです。多結晶シリコンウェーハには欠陥や不純物が多く、細いワイヤーは断線しやすいためです。そのため、多結晶シリコンウェーハの切断に使用されるダイヤモンドワイヤバスバーの直径は単結晶シリコンウェーハの直径よりも大きく、多結晶シリコンウェーハの市場シェアが徐々に低下するにつれて、多結晶シリコンウェーハのダイヤモンドの直径の縮小に使用されます。スライスによって切断されたワイヤバスバーの速度が低下しました。
現在、シリコンウェーハは主に多結晶シリコンウェーハと単結晶シリコンウェーハの２種類に分けられる。単結晶シリコンウェーハは長寿命であり、光電変換効率が高いという利点があります。多結晶シリコンウェーハは異なる結晶面方位を持った結晶粒から構成されていますが、単結晶シリコンウェーハは多結晶シリコンを原料とし同じ結晶面方位を持っています。多結晶シリコンウェーハや単結晶シリコンウェーハは、外観上、青黒色や黒褐色をしています。両者はそれぞれ多結晶シリコンインゴットと単結晶シリコンロッドから切り出されているため、形状は正方形および準正方形となります。多結晶シリコンウェーハ、単結晶シリコンウェーハの寿命は約20年です。梱包方法や使用環境が適切であれば、耐用年数は25年以上に達します。一般的に、単結晶シリコンウェーハの寿命は多結晶シリコンウェーハよりもわずかに長くなります。また、光電変換効率も単結晶シリコンウェーハの方が若干優れており、転位密度や金属不純物も多結晶シリコンウェーハに比べて非常に少ない。さまざまな要因の複合効果により、単結晶の少数キャリア寿命は多結晶シリコンウェーハの数十倍になります。これにより、変換効率の利点が示されます。2021 年には、多結晶シリコン ウェーハの最高変換効率は約 21% となり、単結晶シリコン ウェーハの変換効率は最大 24.2% に達すると予想されます。
単結晶シリコンウェーハは長寿命、高い変換効率に加え、薄くできるという利点もあり、シリコン消費量やシリコンウェーハコストの削減につながりますが、破片率の増加に注意してください。シリコンウェーハの薄化は製造コストの削減に役立ち、現在のスライシングプロセスは薄化のニーズを十分に満たすことができますが、シリコンウェーハの厚さは下流のセルとコンポーネントの製造のニーズも満たす必要があります。一般に、近年、シリコンウェーハの厚さは薄くなる傾向にあり、多結晶シリコンウェーハの厚さは単結晶シリコンウェーハの厚さに比べて非常に厚い。単結晶シリコンウェーハはさらにn型シリコンウェーハとp型シリコンウェーハに分けられ、n型シリコンウェーハには主にTOPConバッテリー用途とHJTバッテリー用途が含まれます。2021年の多結晶シリコンウェーハの平均厚さは178μmで、将来の需要不足により薄化は進むだろう。したがって、2022年から2024年にかけて厚さは若干減少し、2025年以降も厚さは約170μmにとどまると予測されています。p型単結晶シリコンウェーハの平均厚さは約170μmですが、2025年、2030年には155μm、140μmまで薄くなることが予想されています。n型単結晶シリコンウェーハのうち、HJTセルに使用されるシリコンウェーハの厚さは約170μmです。 TOPConセルに使用されるn型シリコンウェーハの平均厚さは165μmです。135μm。
さらに、多結晶シリコンウェーハの製造では、単結晶シリコンウェーハよりも多くのシリコンを消費しますが、製造工程が比較的単純であるため、多結晶シリコンウェーハにコスト上の利点がもたらされます。多結晶シリコンは、多結晶シリコンウェーハと単結晶シリコンウェーハの共通原料ですが、両者の純度や製造工程の違いにより、両者の製造における消費量が異なります。2021 年の多結晶インゴットのシリコン消費量は 1.10 kg/kg です。研究開発への投資は限られているため、将来的には小さな変化が起こることが予想されます。プルロッドのシリコン消費量は 1.066 kg/kg であり、最適化の余地があります。2025 年には 1.05 kg/kg、2030 年には 1.043 kg/kg になると予想されています。単結晶引き上げ工程において、洗浄・粉砕ロスの低減、生産環境の厳密な管理、プライマー配合量の低減、精度管理の向上、分級の最適化などにより、引き上げロッドのシリコン消費量の削減を実現します。劣化したシリコン材料の処理技術。多結晶シリコンウェーハのシリコン消費量は多いですが、単結晶シリコンインゴットは通常チョクラルスキー単結晶炉でのゆっくりとした成長によって製造されるのに対し、多結晶シリコンインゴットはホットメルトインゴット鋳造によって製造されるため、多結晶シリコンウェーハの製造コストは比較的高くなります。比較的高い電力を消費します。低い。2021年の単結晶シリコンウェーハの平均生産コストは約0.673元/W、多結晶シリコンウェーハの平均生産コストは0.66元/Wとなる。
シリコンウェーハの厚さが減少し、ダイヤモンドワイヤバスバーの直径が減少すると、1キログラムあたりの同じ直径のシリコンロッド/インゴットの生産量が増加し、同じ重量の単結晶シリコンロッドの数がそれよりも多くなります。多結晶シリコンインゴットの製造。電力に関しては、シリコンウェーハの種類やサイズによって使用電力が異なります。2021年のp型166mmサイズ単結晶角棒の生産量は1kg当たり約64本、多結晶角インゴットの生産量は約59本となる。p型単結晶シリコンウェーハのうち、158.75mmサイズの単結晶角棒の生産量は1kg当たり約70枚、p型182mmサイズの単結晶角棒の生産量は1kg当たり約53枚、p型単結晶角棒の生産量は1kg当たり約70枚である。 210mmサイズの単結晶棒は1kgあたり約53本入ります。角棒の生産量は約40本です。2022 年から 2030 年にかけて、シリコンウェーハの継続的な薄化により、同じ体積のシリコンロッド/インゴットの数が増加することは間違いありません。ダイヤモンド ワイヤ バスバーの直径が小さく、粒子サイズが中程度であるため、切断ロスの低減にも役立ち、それによりウェーハの生産枚数が増加します。量。2025 年と 2030 年の p 型 166mm サイズの単結晶角棒の生産量は 1 キログラムあたり約 71 個と 78 個、多結晶角インゴットの生産量は約 62 個と 62 個になると推定されています。これは低市場のためです。多結晶シリコンウェーハのシェア 大きな技術進歩を起こすのは難しい。シリコンウェーハの種類やサイズによってパワーには差があります。発表データによると、158.75mmシリコンウェーハの平均電力は約5.8W/枚、166mmサイズのシリコンウェーハの平均電力は約6.25W/枚、182mmシリコンウェーハの平均電力は約6.25W/枚となっている。 。サイズのシリコンウェーハの平均電力は約７．４９Ｗ／枚であり、２１０ｍｍサイズのシリコンウェーハの平均電力は約１０Ｗ／枚である。
近年、シリコンウェーハは徐々に大型化の方向に発展しており、サイズが大きいほど単一チップの出力が向上し、それによってセルの非シリコンコストが薄まる。ただし、シリコンウェーハのサイズ調整では、上流と下流のマッチングと標準化の問題、特に負荷と大電流の問題も考慮する必要があります。現在、市場ではシリコンウェーハサイズの今後の開発方向について、182mmサイズと210mmサイズの2つの陣営が存在する。182mm の提案は主に垂直産業統合の観点からのもので、太陽電池の設置と輸送、モジュールの電力と効率、上流と下流の相乗効果の考慮に基づいています。210mmは主に生産コストとシステムコストの観点からです。単炉ロッド伸線プロセスにおける210mmシリコンウェーハの生産量は15％以上増加し、下流の電池生産コストは約0.02元/W削減され、発電所建設の総コストは約0.1元/W削減されました。 W.今後数年間で、166mm 未満のサイズのシリコン ウェーハは徐々に廃止されることが予想されます。210mmシリコンウェーハの上流と下流のマッチング問題は徐々に効果的に解決され、コストは企業の投資と生産に影響を与えるより重要な要素になるだろう。したがって、210mmシリコンウェーハの市場シェアは増加すると考えられます。着実な上昇。182mmシリコンウェーハは、垂直統合生産の利点により、市場の主流サイズになると予想されますが、210mmシリコンウェーハ応用技術の画期的な発展により、182mmにその地位が奪われます。さらに、大型シリコンウェーハの人件費と設置リスクが大幅に増加し、これを相殺することが困難であるため、今後数年間で大型シリコンウェーハが市場で広く使用されることは困難である。生産コストとシステムコストの削減。。2021年に市場に出回っているシリコンウェーハのサイズは156.75mm、157mm、158.75mm、166mm、182mm、210mmなど。このうち158.75mmと166mmのサイズが全体の50%を占め、156.75mmのサイズは5%に減少し、将来的には徐々に置き換えられます。166mm は既存のバッテリー生産ラインをアップグレードできる最大のサイズのソリューションであり、過去 2 年間で最大のサイズになります。移行規模に関しては、2030 年の市場シェアは 2% 未満になると予想されます。2021年には182mmと210mmを合わせたサイズが45％を占め、今後急速にシェアが拡大すると予想されます。2030 年には総市場シェアが 98% を超えると予想されています。
近年、単結晶シリコンの市場シェアは拡大を続け、市場の主流の地位を占めています。2012 年から 2021 年にかけて、単結晶シリコンの割合は 20% 未満から 93.3% まで上昇し、大幅に増加しました。2018年に市場に出回っているシリコンウェーハは主に多結晶シリコンウェーハであり、50％以上を占めています。その主な理由は、単結晶シリコンウェーハの技術的利点がコストの欠点をカバーできないことです。2019年以降、単結晶シリコンウェーハの光電変換効率が多結晶シリコンウェーハの光電変換効率を大きく上回り、技術進歩に伴う単結晶シリコンウェーハの製造コストの低下が続いたことから、単結晶シリコンウェーハの市場シェアは増加を続け、市場の主流。製品。2025年には単結晶シリコンウェーハの割合が約96％に達し、2030年には単結晶シリコンウェーハの市場シェアが97.7％に達すると予想されています。（レポート出典：Future Think Tank）
1.3。電池：PERC電池が市場を独占、n型電池の開発で製品品質が向上
太陽光発電産業チェーンの中流リンクには、太陽電池と太陽電池モジュールが含まれます。シリコンウェーハをセルに加工することは、光電変換を実現する上で最も重要なステップです。シリコンウェーハから従来のセルを加工するには、約 7 つのステップが必要です。まず、シリコンウェーハをフッ化水素酸に浸し、その表面にピラミッド状のスエード構造を生成させます。これにより、太陽光の反射率が減少し、光の吸収が増加します。2 つ目は、リンがシリコン ウェーハの片面の表面に拡散して PN 接合を形成し、その品質がセルの効率に直接影響することです。3つ目は、セルの短絡を防ぐために、拡散段階でシリコンウェーハの側面に形成されたPN接合を除去することです。PN接合が形成される側にシリコン窒化膜の層をコーティングすることで、光の反射を低減し、同時に効率を高めます。5つ目は、シリコンウェーハの表裏に金属電極を印刷して、太陽光発電で生成された少数キャリアを収集することです。印刷段階で印刷された回路は焼結形成され、シリコンウェハー、つまりセルと一体化されます。最後に、異なる効率を持つセルが分類されます。
結晶シリコンセルは通常シリコンウェーハを基板として作られており、シリコンウェーハの種類に応じてp型セルとn型セルに分けることができます。このうちn型セルは変換効率が高く、近年徐々にp型セルに取って代わられつつあります。P型シリコンウェーハはシリコンにホウ素をドープして作られ、N型シリコンウェーハはリンから作られます。したがって、n型シリコンウェーハ中のホウ素元素の濃度が低くなり、それによってホウ素と酸素の錯体の結合が阻害され、シリコン材料の少数キャリア寿命が向上し、同時に光誘起減衰がありません。バッテリーの中。また、n型少数キャリアは正孔、p型少数キャリアは電子であり、ほとんどの不純物原子の捕獲断面積は正孔の捕獲断面積が電子の捕獲断面積よりも小さい。したがって、ｎ型セルの少数キャリア寿命はより長く、光電変換率はより高い。実験室データによると、p 型セルの変換効率の上限は 24.5%、n 型セルの変換効率は最大 28.7% であるため、n 型セルは将来の技術開発の方向性を示しています。2021年現在、n型セル（主にヘテロ接合セルやTOPConセルなど）は比較的コストが高く、量産規模はまだ小さい。現在の市場シェアは約3％で、2020年とほぼ同じだ。
2021年にはn型セルの変換効率が大幅に向上し、今後5年間で技術進歩の余地がさらに大きくなると予想されている。2021 年には、P 型単結晶セルの大規模生産に PERC 技術が使用され、平均変換効率は 23.1% に達し、2020 年と比較して 0.3 ポイント増加します。PERC技術を使用した多結晶ブラックシリコンセルの変換効率は、2020年と比較して21.0%に達すると予想されます。年間0.2パーセントポイントの増加。従来の多結晶ブラックシリコンセルの効率向上はそれほど強力ではなく、2021年の変換効率は約19.5%となり、わずか0.1ポイント高いだけであり、将来の効率向上の余地は限られている。インゴット単結晶PERCセルの平均変換効率は22.4%で、これは単結晶PERCセルより0.7パーセント低い。n型TOPConセルの平均変換効率は24%に達し、ヘテロ接合セルの平均変換効率は24.2%に達し、どちらも2020年と比較して大幅に向上し、IBCセルの平均変換効率は24.2%に達しました。今後の技術の発展に伴い、TBCやHBCなどの電池技術も進歩し続ける可能性があります。将来的には、生産コストの削減と歩留まりの向上により、n型電池が電池技術の主要な発展方向の1つになるでしょう。
バッテリー技術ルートの観点から見ると、バッテリー技術の反復更新は主にBSF、PERC、PERC改良に基づくTOPCon、PERCを覆す新技術であるHJTを経て行われてきました。TOPCon をさらに IBC と組み合わせて TBC を形成することもできます。また、HJT を IBC と組み合わせて HBC にすることもできます。P型単結晶セルは主にPERC技術を使用し、P型多結晶セルには多結晶ブラックシリコンセルとインゴット単結晶セルが含まれます。後者は従来の多結晶インゴットプロセスに基づいて単結晶種結晶を追加し、方向性凝固を行った後、正方形のシリコンインゴットが形成され、一連の加工工程を経て単結晶と多結晶が混在したシリコンウェーハが作られます。基本的に多結晶の調製ルートを使用するため、p 型多結晶セルのカテゴリーに含まれます。n型セルには主にTOPCon単結晶セル、HJT単結晶セル、IBC単結晶セルが含まれます。2021 年になっても、新しい量産ラインは依然として PERC セル生産ラインが大半を占め、PERC セルの市場シェアはさらに 91.2% に増加すると予想されます。屋外および家庭用プロジェクトの製品需要が高効率製品に集中しているため、BSFバッテリーの市場シェアは2021年に8.8%から5%に低下すると予想されます。
1.4。モジュール: セルのコストが主な部分を占め、モジュールの出力はセルに依存します。
太陽電池モジュールの製造工程には主にセルの接続と積層が含まれており、セルはモジュールの総コストの大部分を占めます。単一セルの電流と電圧は非常に小さいため、セルはバスバーを介して相互接続する必要があります。ここでは、電圧を高めるために直列に接続し、大電流を得るために並列に接続し、太陽電池ガラス、EVAまたはPOE、電池シート、EVAまたはPOE、バックシートを一定の順序で封止し、熱圧着します。 、最後にアルミニウムフレームとシリコンシーリングエッジで保護されています。部品の製造原価構成を見ると、材料費が75％を占め主要な位置を占め、次いで製造費、性能費、人件費となります。材料のコストはセルのコストによって決まります。多くの企業の発表によると、セルは太陽電池モジュールの総コストの約 2/3 を占めています。
太陽光発電モジュールは通常、セルの種類、サイズ、数量に応じて分類されます。モジュールごとにパワーに差はありますが、いずれも上昇段階にあります。電力は太陽光発電モジュールの重要な指標であり、太陽エネルギーを電気に変換するモジュールの能力を表します。さまざまな種類の太陽光発電モジュールの電力統計から、モジュール内のセルのサイズと数が同じ場合、モジュールの電力は n 型単結晶 > p 型単結晶 > 多結晶であることがわかります。サイズと数量が大きくなるほど、モジュールの能力も大きくなります。同じ仕様の TOPCon 単結晶モジュールとヘテロ接合モジュールの場合、後者の電力は前者よりも大きくなります。CPIA の予測によると、モジュールの電力は今後数年間で年間 5 ～ 10 W ずつ増加すると予想されています。さらに、モジュールのパッケージングにより、主に光損失と電気損失を含む一定の電力損失が発生します。前者は太陽電池ガラスやEVAなどのパッケージ材料の透過率や光学的不整合によって引き起こされ、後者は主に太陽電池の直列使用を指します。溶接リボンとバスバー自体の抵抗によって生じる回路損失と、セルの並列接続によって生じる電流不整合損失の合計電力損失は、約 8% を占めます。
1.5。太陽光発電の設備容量: 明らかにさまざまな国の政策が推進されており、将来的には新たに設備容量を導入するための大きな余地があります。
世界は環境保護目標の下で正味排出量ゼロについて基本的に合意に達しており、太陽光発電プロジェクトの重ね合わせの経済性も徐々に浮上してきている。各国は再生可能エネルギー発電の開発を積極的に検討しています。近年、世界中の国が炭素排出量の削減に取り組んでいます。主要な温室効果ガス排出国のほとんどは、対応する再生可能エネルギー目標を策定しており、再生可能エネルギーの設置容量は膨大です。1.5℃の温度制御目標に基づいて、IRENA は、世界の再生可能エネルギーの導入容量が 2030 年に 10.8TW に達すると予測しています。また、WOODMac のデータによると、中国、インド、米国やその他の国はすでに最も安価な化石エネルギーよりも低く、将来的にはさらに低下するでしょう。各国の積極的な政策推進と太陽光発電の経済性により、近年、世界および中国における太陽光発電の累積設置容量は着実に増加しています。2012年から2021年までに、世界の太陽光発電の累積設置容量は104.3GWから849.5GWに増加し、中国の太陽光発電の累積設置容量は6.7GWから307GWに増加し、44倍以上に増加します。さらに、中国で新たに設置された太陽光発電容量は、世界の総設置容量の20％以上を占めています。2021年に中国で新たに設置された太陽光発電容量は53GWで、世界の新規設置容量の約40％を占める。これは主に、中国における光エネルギー資源の豊富かつ均一な分布、上流と下流の発達、そして国家政策の強力な支持によるものです。この間、中国は太陽光発電において大きな役割を果たしてきたが、累積設置容量は6.5％にも満たない。36.14%まで跳ね上がりました。
上記の分析に基づいて、CPIAは2022年から2030年までに世界中で新たに増加する太陽光発電設備の予測を示しています。楽観的条件と保守的条件の両方の下で、2030 年の世界の新規設置容量はそれぞれ 366 GW と 315GW となり、中国の新規設置容量は 128 GW、105GW になると推定されています。以下では、毎年新たに設置される容量の規模に基づいてポリシリコンの需要を予測します。
1.6。太陽光発電用途向けポリシリコンの需要予測
2022 年から 2030 年にかけて、楽観的シナリオと保守的シナリオの両方で世界的に新たに増加する PV 設置に関する CPIA の予測に基づいて、PV 用途向けのポリシリコンの需要を予測できます。セルは光電変換を実現するための重要なステップであり、シリコンウェーハはセルの基本原料であり、ポリシリコンの直接の下流であるため、ポリシリコンの需要予測の重要な部分です。シリコンロッドおよびインゴットのキログラムあたりの重量個数は、キログラムあたりの個数とシリコンロッドおよびインゴットの市場シェアから計算できます。次に、異なるサイズのシリコンウェーハの電力と市場シェアに応じて、シリコンウェーハの重み付け電力を取得し、新たに設置される太陽光発電容量に応じて必要なシリコンウェーハの数を見積もることができます。次に、必要なシリコンロッドおよびシリコンインゴットの重量は、シリコンウェーハの枚数と、1kg当たりのシリコンロッドおよびシリコンインゴットの重み付け数との間の定量的関係に従って求めることができる。さらに、シリコンロッド/シリコンインゴットの加重シリコン消費量と組み合わせると、新しく設置される太陽光発電容量用のポリシリコンの需要が最終的に得られます。予測結果によると、過去5年間の新規太陽光発電設備用のポリシリコンの世界需要は増加を続け、2027年にピークに達し、その後3年間で若干減少するという。2025 年の楽観的および保守的な条件下で、太陽光発電設備用のポリシリコンの世界の年間需要はそれぞれ 1,108,900 トンと 907,800 トンとなり、2030 年の太陽光発電用途のポリシリコンの世界の年間需要は、楽観的および保守的な条件下で 1,042,100 トンになると推定されています。 。, 896,900トン。中国の情報によると、世界の太陽光発電設備容量に占める割合、2025 年の中国の太陽光発電用ポリシリコン需要楽観的条件と保守的条件でそれぞれ 369,600 トンと 302,600 トン、海外ではそれぞれ 739,300 トンと 605,200 トンと予想される。
2, 半導体最終需要：太陽光発電分野の需要に比べて規模ははるかに小さく、今後の成長が期待できる
ポリシリコンは、太陽電池の製造に加えて、チップ製造の原材料としても使用され、半導体分野で使用されます。半導体分野は、自動車製造、産業用電子機器、電子通信、家電製品などの分野に細分化できます。ポリシリコンからチップまでのプロセスは主に3つのステップに分かれます。まず、ポリシリコンが単結晶シリコンインゴットに引き抜かれ、次に切断されて薄いシリコンウェーハになります。シリコンウェーハは、研削、面取り、研磨という一連の工程を経て製造されます。、半導体工場の基本的な原材料です。最後に、シリコン ウェーハを切断し、さまざまな回路構造をレーザー彫刻して、特定の特性を備えたチップ製品を作成します。一般的なシリコンウェーハには、主に研磨ウェーハ、エピタキシャルウェーハ、SOIウェーハが含まれます。ポリッシュウェーハは、シリコンウェーハを研磨して表面のダメージ層を除去した平坦度の高いチップ製造用材料で、そのままチップ、エピタキシャルウェーハ、SOIシリコンウェーハの製造に使用できます。エピタキシャルウェーハは研磨ウェーハをエピタキシャル成長させて得られますが、SOIシリコンウェーハは研磨ウェーハ基板に貼り合わせやイオン注入によって作製するため、製造プロセスが比較的困難です。
2021年の半導体側のポリシリコン需要と、今後数年間の半導体産業の成長率に関する当局の予測を組み合わせることで、2022年から2025年までの半導体分野のポリシリコン需要を大まかに見積もることができる。2021年には、世界のエレクトロニクスグレードのポリシリコン生産量はポリシリコン総生産量の約6％を占め、ソーラーグレードのポリシリコンと粒状シリコンは約94％を占めることになる。ほとんどの電子グレードのポリシリコンは半導体分野で使用され、その他のポリシリコンは基本的に太陽光発電産業で使用されます。。したがって、2021 年に半導体産業で使用されるポリシリコンの量は約 37,000 トンであると推測できます。また、FortuneBusiness Insights が予測する半導体産業の将来の複合成長率によると、半導体用ポリシリコンの需要は 2022 年から 2025 年にかけて年率 8.6% で増加すると予測されています。半導体分野のポリシリコンは約51,500トンとなる。（レポート出典：未来シンクタンク）
3, ポリシリコンの輸出入：輸入が輸出をはるかに上回り、ドイツとマレーシアの割合が高い
2021年には中国のポリシリコン需要の約18.63％が輸入によるものとなり、輸入規模は輸出規模をはるかに上回っている。2017 年から 2021 年にかけて、ポリシリコンの輸出入パターンは輸入が大半を占めています。これは、近年急速に発展している太陽光発電産業の下流需要が旺盛であり、ポリシリコンの需要が世界全体の 94% 以上を占めているためと考えられます。総需要。さらに、同社は高純度の電子グレードのポリシリコンの生産技術をまだ習得していないため、集積回路産業に必要なポリシリコンの一部は依然として輸入に頼る必要がある。シリコン産業支部のデータによると、輸入量は2019年と2020年も減少し続けた。2019年のポリシリコン輸入減少の根本的な理由は、生産能力が2018年の38万8,000トンから45万2,000トンに大幅に増加したことである。同時に、OCI、REC、HANWHAなどの一部の海外企業は損失を理由にポリシリコン産業から撤退したため、ポリシリコンの輸入依存度ははるかに低くなります。2020年に生産能力は増加していないものの、疫病の影響により太陽光発電プロジェクトの建設に遅れが生じ、同時期のポリシリコンの注文数は減少した。2021年、中国の太陽光発電市場は急速に発展し、ポリシリコンの見かけ上の消費量は61万3000トンに達し、輸入量が回復するとみられる。過去5年間、中国のポリシリコン純輸入量は9万トンから14万トンの間であり、そのうち2021年には約10万3,800トンとなる。中国のポリシリコン純輸入量は、2022年から2025年まで年間約10万トンにとどまると予想されている。
中国のポリシリコン輸入は主にドイツ、マレーシア、日本、台湾、中国から来ており、2021年にはこれら4カ国からの輸入合計が90.51％を占める。中国のポリシリコン輸入の約45％はドイツから、26％はマレーシアから、日本13.5％、台湾6％。ドイツは世界のポリシリコン大手ワッカー社を所有しており、同社は海外ポリシリコンの最大供給源であり、2021年の世界総生産能力の12.7％を占める。マレーシアには、韓国の OCI 社のポリシリコン生産ラインが多数あります。このラインは、OCI が買収した日本企業であるトクヤマのマレーシアにあるオリジナルの生産ラインを起源としています。OCIが韓国からマレーシアに移転した工場や一部の工場もある。移転の理由は、マレーシアが工場スペースを無料で提供し、電気料金が韓国よりも3分の1低いためである。日本と台湾、中国にはトクヤマ、ゲットなどがあり、ポリシリコン生産の大きなシェアを占めています。場所。2021年のポリシリコン生産量は49万2,000トンとなり、新たに設置された太陽光発電容量は20万6,400トン、チップ生産需要は1,500トンとなり、残りの28万4,100トンは主に下流工程に使用され、海外に輸出される見通しだ。ポリシリコンの下流では、シリコンウェーハ、セル、モジュールが主に輸出されており、中でもモジュールの輸出が特に目立つ。2021 年には、46 億 4,000 万枚のシリコン ウェーハと 32 億個の太陽電池が生産されました。輸出された中国からの輸出総額はそれぞれ22.6GWと10.3GWで、太陽光発電モジュールの輸出は98.5GWで、輸入はほとんどない。輸出額構成を見ると、2021年のモジュール輸出は246億1,000万米ドルに達し、86％を占め、シリコンウェーハと電池が続く。2021 年には、シリコンウェーハ、太陽電池セル、太陽電池モジュールの世界生産量はそれぞれ 97.3%、85.1%、82.3% に達すると予想されます。世界の太陽光発電産業は今後 3 年以内に中国に集中し続けると予想されており、各リンクの生産量と輸出量は相当なものになるでしょう。したがって、2022年から2025年にかけて、下流製品の加工や生産に使用され、海外に輸出されるポリシリコンの量は徐々に増加すると推定されています。海外ポリシリコン需要から海外生産を差し引いて試算。2025 年には、下流製品への加工によって生産されたポリシリコンが中国から海外に 583,000 トン輸出されると推定されています。
4、概要と展望
世界のポリシリコン需要は主に太陽光発電分野に集中しており、半導体分野の需要は桁違いです。ポリシリコンの需要は太陽光発電設備によって引き起こされ、太陽電池モジュール、セル、ウェーハのリンクを通じて徐々にポリシリコンに伝達され、その需要が生み出されます。将来的には、世界的な太陽光発電の設置容量が拡大するため、ポリシリコンの需要は概して楽観的です。楽観的に考えると、2025 年のポリシリコン需要を引き起こす中国と海外の新たな太陽光発電設備の増加はそれぞれ 36.96GW と 73.93GW となり、保守的な条件下での需要もそれぞれ 30.24GW と 60.49GW に達すると予想されます。2021 年には、世界的なポリシリコンの需給が逼迫し、その結果、世界的なポリシリコン価格が高騰すると予想されます。この状況は2022年まで続く可能性があり、2023年以降は徐々に供給が緩む段階に転じる可能性がある。2020年後半には疫病の影響が弱まり始め、下流の生産拡大がポリシリコンの需要を牽引し、一部の大手企業が計画生産を拡大するため。しかし、1年半以上にわたる拡大サイクルの結果、2021年末と2022年末に生産能力が解放され、2021年の生産量は4.24%増加しました。1万トンの供給ギャップがあるため、価格は上昇しました。鋭く。2022 年には、太陽光発電設備容量の楽観的な条件と保守的な条件の下で、需給ギャップはそれぞれ -156,500 トンと 2,400 トンとなり、全体の供給は依然として比較的供給不足の状態にあると予測されています。2023年以降には、2021年末から2022年初めに建設を開始した新規プロジェクトが生産を開始し、生産能力の増強が達成される予定です。需要と供給は徐々に緩み、価格には下落圧力がかかる可能性があります。フォローアップでは、ロシア・ウクライナ戦争が世界のエネルギーパターンに及ぼす影響に注意を払う必要があり、これにより新たに設置される太陽光発電容量の世界計画が変更される可能性があり、ポリシリコンの需要に影響を与えることになる。
（この記事はUrbanMinesの顧客への参考のみを目的としており、投資アドバイスを表すものではありません）