Bạn có biết rằng cuộc cách mạng của vật liệu silicon sắp bắt đầu?

Cơ quan Quản lý Năng lượng Quốc gia gần đây đã phát hành "Hướng dẫn Công việc Năng lượng năm 2023". Rõ ràng là năm nay cần phải củng cố các lợi thế phát triển của ngành quang điện gió, thúc đẩy đưa vào hoạt động đợt đầu tiên của các dự án cơ sở quang điện gió quy mô lớn tập trung vào sa mạc, Gobi và các khu vực sa mạc, và xây dựng đợt 2 và đợt 3 của dự án. Năng lượng gió và công suất lắp đặt quang điện hàng năm sẽ tăng khoảng 160 triệu kilowatt. Theo dự báo, ngành quang điện dự kiến ​​sẽ tiếp tục duy trì tốc độ tăng trưởng 40% vào năm 2023.

Trong khi thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng và lành mạnh của ngành quang điện, thúc đẩy sử dụng năng lượng tái tạo và thực hiện hiệu quả việc bảo tồn năng lượng và giảm phát thải, chúng ta phải chú ý và đẩy nhanh sự phát triển của các ngành công nghiệp vật liệu liên quan bao gồm polysilicon. Bằng cách nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của việc phát triển ngành công nghiệp vật liệu liên quan đến quang điện mặt trời, nâng cao mức độ đổi mới độc lập và tích cực phát triển công nghệ sản xuất xanh, chúng tôi sẽ tiếp tục thúc đẩy việc giảm chi phí và tăng hiệu quả của ngành quang điện.

Phân tích tình hình ngành công nghiệp quang điện

Chuỗi công nghiệp quang điện mặt trời bao gồm năm phần: tinh chế silicon, sản xuất phôi/tấm silicon, sản xuất tế bào quang điện, sản xuất mô-đun tế bào quang điện và hệ thống ứng dụng. Trong toàn bộ chuỗi công nghiệp, từ tinh chế silicon đến các hệ thống ứng dụng, ngưỡng kỹ thuật ngày càng thấp hơn. Tương ứng, số lượng doanh nghiệp đang tăng dần và lợi nhuận của toàn bộ chuỗi công nghiệp quang điện chủ yếu tập trung vào liên kết sản xuất polysilicon thượng nguồn. Khả năng sinh lời tốt hơn đáng kể so với hạ nguồn.

Là thượng nguồn của ngành công nghiệp quang điện, polysilicon gần như chiếm phần lớn lợi nhuận của ngành, điều này cũng đã kích hoạt một vòng mở rộng mới. Theo thống kê chưa đầy đủ, vào cuối năm 2024, năng lực sản xuất polysilicon của Trung Quốc sẽ vượt quá 4 triệu tấn. Nếu những năng lực sản xuất này được giải phóng hoàn toàn, tình trạng khan hiếm nguồn cung trong ngành sẽ được giảm bớt đáng kể.

Sau nhiều khúc ngoặt, đâu là con đường phía trước cho vật liệu silicon?

Kể từ cuối năm 2022, giá vật liệu silicon đã trải qua nhiều lần thăng trầm. Đầu tiên, có sự sụt giảm "như vách đá" trước Lễ hội mùa xuân năm 2023, sau đó phục hồi nhanh chóng sau lễ hội. Báo giá cao nhất đã từng là gần 250.000 nhân dân tệ/tấn. Tuy nhiên, sau Lễ hội Qingming năm nay, giá trung bình của vật liệu silicon đã giảm xuống dưới mốc 200.000 nhân dân tệ/tấn.

Theo dữ liệu của Chi nhánh Công nghiệp Silicon, tuần trước, phạm vi giá của thức ăn lại đa tinh thể trong nước là 183.000-197.000 nhân dân tệ/tấn và phạm vi giá của vật liệu nén đa tinh thể là 180.000-193.000 nhân dân tệ/tấn. Thời đại của chất liệu silicon giá cao có thể sẽ mãi mãi không còn nữa. "Cuộc cách mạng" của đường quang điện là nghiêm trọng. Vào năm 2023, tình trạng dư thừa nguyên liệu silicon sẽ không thể tránh khỏi và tình trạng thiếu nguyên liệu silicon sẽ bị đảo ngược.

Từ silicon dạng que đến silicon dạng hạt

Trong trung và dài hạn, sự cạnh tranh trên thị trường polysilicon ngày càng gay gắt và đó cũng là cách tốt nhất để polysilicon thực hiện việc giảm chi phí và cải thiện chất lượng trong quy trình sản xuất polysilicon. Silicon hình que truyền thống có chi phí sản xuất cao và lượng khí thải carbon cao. Hiện tại, các quốc gia vẫn đang tích cực khám phá các công nghệ sản xuất mới, cấu trúc của vật liệu silicon cũng đang chuyển dịch theo hướng tiết kiệm năng lượng và thúc đẩy sản xuất.

Công nghệ silicon dạng hạt về cơ bản đã đạt được sản xuất hàng loạt ổn định từ khoảng năm 2010 đến cuối năm 2019 và cũng đã hình thành sự cạnh tranh đáng kể với phương pháp cải tiến của Siemens về silicon hình que truyền thống trong ngành. Nó thúc đẩy sự đổi mới và phát triển của ngành, cạnh tranh lành mạnh và đóng vai trò thúc đẩy hệ sinh thái của toàn bộ chuỗi công nghiệp polysilicon và công nghệ mới.

Trong thời gian này, các tiêu chuẩn quốc gia mới, tiêu chuẩn quốc tế và cấp bằng sáng chế của một số công nghệ liên quan cũng cho thấy rằng silicon dạng hạt đã được ngành công nghiệp công nhận cao. Hiện tại, việc cung cấp silicon dạng hạt có xu hướng tăng lên hàng tháng và đã đạt đến mức năng lực sản xuất hàng chục nghìn tấn hàng tháng. Các doanh nghiệp chủ lực cũng tạm thời duy trì mức giá chênh lệch khá ổn định với các mặt hàng nguyên liệu rời dày đặc.

Ưu điểm của silicon dạng hạt giúp lặp lại công nghệ vật liệu silicon

Silic dạng hạt chủ yếu được sản xuất theo quy trình tầng sôi silan và lượng khí thải carbon là 37kgCO?/Kg, có thể làm giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng sản xuất, tiêu thụ năng lượng hơi nước và tiêu thụ năng lượng xử lý khí đuôi. Theo dữ liệu công khai, chi phí của silicon dạng hạt thấp hơn 15% so với silicon dạng que.

Silicon dạng hạt có cường độ đầu tư, tiêu thụ điện năng và chi phí lao động thấp hơn. Theo dữ liệu đo được, mức tiêu thụ điện năng của silicon dạng hạt FBR chỉ là 18 kWh/KG, thấp hơn nhiều so với mức tiêu thụ điện năng toàn diện polysilicon truyền thống là 60-70 kWh/KG. Về mặt sử dụng, silicon dạng hạt có tính lưu động và làm đầy tốt hơn, có lợi cho việc kéo tinh thể Czochralski liên tục; về mặt chất lượng, vì silic dạng hạt không yêu cầu quá trình nghiền nên tránh được tổn thất vật liệu silic, giảm chi phí nghiền và loại bỏ nguy cơ đưa tạp chất vào quá trình nghiền. , với độ tinh khiết cao và mật độ lớn, có thể giúp quá trình sản xuất tự động dễ kiểm soát hơn.

Một điều đáng chú ý nữa là đề xuất về mục tiêu "carbon kép" trong nước đã đưa ra mức trần cho sự phát triển của vật liệu dựa trên carbon. Theo tính toán, so với silicon hình que được sản xuất theo phương pháp của Siemens, cùng một lượng silicon dạng hạt được sử dụng trong quy trình sản xuất có thể giảm khoảng 74% lượng khí thải carbon dioxide và mức tiêu thụ năng lượng tổng thể có thể giảm 65% - 70%.

Theo dự báo phát triển của ngành, tỷ lệ năng lực sản xuất silicon dạng hạt ở Trung Quốc sẽ tăng từ 6% vào năm 2021 lên 17% vào năm 2022, cho đến 28% sau năm 2025. Theo kết luận nghiên cứu của Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ tại Zurich, diện tích tán 1 ha> có thể tiêu thụ 205 tấn carbon dioxide mỗi năm.

Silicon dạng hạt là sản phẩm nguyên liệu thô duy nhất tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo lường và tính toán quyền phát thải carbon của các mô-đun quang điện. Đặc tính carbon thấp của nó là một phần quan trọng trong việc tối ưu hóa việc tính toán lượng khí thải carbon toàn phần trong ngành quang điện và nó cũng là công nghệ cốt lõi để thực hiện giảm carbon kỹ thuật trong ngành quang điện. Cứ 100.000 tấn silicon dạng hạt có thể được lắp đặt với các mô-đun quang điện 28,5GW và mức giảm phát thải carbon dioxide hàng năm là 35,56 triệu tấn, tương đương với mức tiêu thụ hàng năm của 1.500 mu đất rừng.

Trong tương lai, silicon dạng hạt sẽ giúp khử cacbon sâu trong ngành năng lượng nhờ lượng khí thải carbon tuyệt vời của nó. Dưới nền tảng của "carbon kép", nó sẽ thúc đẩy cuộc cách mạng năng lượng sạch toàn cầu và tiến tới kỷ nguyên không carbon.

Sẽ đưa chất liệu silicon lên một tầm cao hơn

Bắt đầu từ năm 2022, công nghệ pin mới (loại N) sẽ phát triển nhanh chóng và hiệu suất phát điện sẽ được cải thiện đáng kể. TOPCON, HJT và các loại pin khác đã dần được sản xuất hàng loạt. Công nghệ pin mới đặt ra yêu cầu cao hơn về chất lượng của polysilicon. Sau khi liên tục nghiên cứu và phát triển công nghệ và cải tiến quy trình, các doanh nghiệp trong nước đã đạt được sản xuất hàng loạt silicon dạng hạt loại N, điều này đã thúc đẩy hiệu quả cuộc đổ bộ mới của công nghệ pin. Chúng tôi tin rằng với sự phát triển của công nghệ silicon dạng hạt và quy mô ứng dụng đang dần phổ biến, silicon dạng hạt chắc chắn sẽ dẫn dắt ngành công nghiệp quang điện tiến tới một cấp độ cao hơn.