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石英坩埚具备耗材属性,或随 N 型替代实现耗量提升

日期:2023-03-17 分享到

全球光伏装机需求旺盛,商场空间远景宽广。

炉的组成部分。
光伏用砂对 K、Na、Li 等碱金属杂质要求严厉,纯度在 4N 级以上。相关规范对 光伏用砂的纯度要求在 4N 级以上,对石英坩埚用砂的纯度要求更是达到了 4N8 级; 因为光伏坩埚处于高温的工作环境中,对碱金属杂质的要求已经挨近 IOTASTANDARD 级水平。石英坩埚分为表里两层结构,外层气泡密度较高,被称之为 不透明层;内层为 3~5mm 厚的透明层,工作时将与高温硅液直接触摸,故对高纯 砂纯度有更高要求。
石英坩埚是硅片制备环节的耗费性辅材,需求量与硅片产能深度绑定。原因在于: (1)石英坩埚难以支撑长期高温工作。在晶硅拉制的高温环境下(温度约 1430℃ ~1500℃),一方面,坩埚表里表面的杂质离子局部集聚,可形成析晶,逐步导致 坩埚破裂;另一方面,坩埚内层逐步熔解,进而使坩埚内部的气泡破裂,气泡内 杂质会以微颗粒或微气泡的形式涌入硅液,直接影响成晶率、加工时刻和晶硅质 量。(2)屡次复投后硅液纯度会明显恶化。在屡次拉晶屡次复投的过程中,剩余 硅液的杂质浓度将逐步上升,终究影响到晶硅成长。归纳考虑坩埚耐高温能力和 硅片纯度要求,石英坩埚在数次拉晶后便会报废替换。
测算 2021 年 TCL 中环单 GW 硅片耗用石英砂 141 吨,同比持平,降势趋缓。(1) 随坩埚大型化开展,坩埚的石英砂耗量达 63.6 千克/只,同比增加 18.3 千克/只。 石英砂是石英坩埚主要原材料。据欧晶科技招股书咱们测算,石英砂约占坩埚生 产本钱的 62%,欧晶科技单只坩埚耗用石英砂约 63.6 千克(供给中环股份的部分)。 (2)随硅片环节工艺优化,单 GW 硅片耗用石英坩埚降至 2224 只,同比削减 898 只/GW。随硅片环节工艺优化与产品迭代,硅片功率密度、坩埚工作时长等性 能不断优化,坩埚耗量呈下降趋势。据中环股份产销数据,咱们测算 2021 年中环 股份单 GW 硅片耗用石英坩埚 2224 只,同比削减 898 只/GW。
归纳考虑石英坩埚大型化、N 型硅片占比提高等要素,预期单 GW 石英砂耗量后 续将逆势向上。 (1)硅片环节技能迭代:如硅片大型化可有效提高单位面积硅片的承载功率, 拉棒与切片工艺优化可提高硅片的出产功率;终究反应为每 GW 硅片对应单晶 炉设备台数下降。 (2)坩埚可拉晶时刻延长:可下降石英坩埚的耗用频次。如欧晶科技供应中环 股份的石英坩埚已由 2018 年平均拉晶 140 小时提高至 2021 年平均拉晶 350 小时。 (3)坩埚大型化:一方面支撑硅片大型化,可提高单只坩埚对应的硅棒产能; 另一方面石英砂耗量也在提高。 (4)N 型硅片浸透趋势:据 CPIA 计算,2022 年我国 P 型 PERC 单晶硅片规模 化出产转化功率平均在 23.2%,同比提高 0.1pct,已近理论极限,提高空间有限; 而 TOPcon、HJT 等 N 型晶硅电池理论转化功率更高,出产工艺同 PERC 高度兼 容。未来随本钱与良率改进,N 型硅片或将继续浸透。而 N 型硅片对硅液纯度 要求更高,将明显缩短石英坩埚工作时长,进而抬高石英坩埚耗量。
测算坩埚用砂需求 2023 年 9.3 万吨,2022~2025 年 CAGR+36%。其中,单 GW 硅 片的石英砂耗量由 2019 年 175 吨/GW 降至 2020 年 132 吨/GW 后逐步回升至 2022 年 157.2 吨/GW,判断后续将继续上升。 关键假定: (1)随光伏产业链新一轮降价,预期 2023 年下流需求依然旺盛;判断全球光伏 装机 2023~2025 年增速为 30%、15%、10%; (2)单晶炉出产功率优化,2023~2025 年每 GW 硅片对应单晶炉 85/83/82 台; (3)N 型硅片浸透率 2023~2025 年达 30%/50%/60%; (4)石英坩埚可拉晶时长提高;石英砂单耗提高;坩埚中国产砂用量占比 2022 年敏捷提高至 58%(外层根本使用国产砂),后续提高速度趋缓(能否代替内层 砂需盯梢国产砂纯度提高进程)。
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