Crisoles de arena de cuarzo, nuevo cuello de botella solar para 2023

Esta semana, el precio del polisilicio disminuyó un 5% a 30 dólares por kilogramo, es decir, alrededor de 80 dólares por kW, según la actualización de precios del miércoles de la Rama de la Industria del Silicio. Por el contrario, los precios de las obleas aumentaron un 4% en una actualización de precios de LONGi del 3 de marzo, y en esa semana el polisilicio había disminuido un poco más del 1%. LONGi atribuyó el aumento del precio de las obleas a la escasez de crisoles de cuarzo de alta pureza que se utilizan (y gastan) en el proceso Czochralski, que convierte el polisilicio en lingotes listos para ser cortados en obleas.

En 2022 ya se produjeron fuertes subidas de precios para los crisoles, triplicando el precio de las acciones del mayor fabricante chino de abril a julio, pero hasta ahora esto siempre se había visto ensombrecido por el cuello de botella del polisilicio.

En noviembre, el precio del crisol alcanzó los 1.700 dólares por artículo, el triple que hace 12 meses, y la semana pasada el precio del crisol alcanzó los 2.800 dólares, un 25% más que el mes pasado. Shanghai Nonferrous Metals informa que el cuarzo de alta pureza utilizado para fabricar estos crisoles aumentó un 50% en una semana a 10.800 dólares por tonelada. Suponiendo que actualmente se necesitan 100 kilogramos de arena para fabricar los crisoles (ha habido una tendencia a tamaños más grandes), eso significa que la arena de cuarzo, que también escasea, constituye ahora el 36% del precio del crisol.

Se necesitan algo así como 2.640 crisoles para producir 1 GW de lingotes (según una fuente mencionada más adelante en este artículo), lo que significa que actualmente se pagan 7,4 millones de dólares por crisoles para producir 1 GW. Es decir, 7 dólares por kW, que es el 2,8% del precio del módulo y el 0,7% del coste de un proyecto a escala de servicios públicos.

Así que por ahora esto no es un problema grave, pero la escasez puede permitir que se cobren precios muy altos, convirtiendo ese 0,7% en varios porcentajes, o simplemente limitando la producción mundial de obleas y, por tanto, a toda la industria.

Esta escasez de suministro de crisol durará hasta 2023 y uno o dos años después, a juzgar por el período de construcción de nueva capacidad: se prevé que la construcción de una fábrica china de arena de cuarzo demore 36 meses, aunque se espera que otra capacidad entre en funcionamiento en 2023 y 2024. .

Incluso una rápida expansión de la capacidad de producción irá acompañada de cientos de GW de demanda latente adicional. Un representante de LONGi dijo a un periodista del Securities Daily que se puede obtener cierto alivio simplemente usando crisoles de menor calidad, cuya capacidad de producción se puede ampliar más rápidamente, y reemplazándolos con el doble de frecuencia. Otra solución es continuar con la tendencia de reducción del espesor de las obleas, y esta semana TCL Zhonghuan cambió sus ofertas a una gama que consta de 150 μm, 130 μm y 110 μm.

En el pasado, el crisol representaba menos del 1% del costo de un módulo, mientras que el polisilicio representaba el 10% del costo antes de los aumentos de precios de 2021 y 2022, que lo llevaron al 40%. Considerando que los productores de polisilicio felizmente cobraban seis veces su costo de producción, los fabricantes de crisoles bien podrían ahora cobrar de manera aún más desproporcionada, pero desde una base mucho menor. El mayor impacto puede no ser para los compradores de módulos, sino para los fabricantes de obleas, donde los grandes actores pueden asegurar suministros asequibles mientras que las empresas más pequeñas salen perdiendo. En cualquier caso, el segmento de las obleas en la cadena de suministro ya está bastante consolidado.

Cabe señalar que el suministro de estos crisoles de cuarzo de alta pureza es un pequeño fragmento de la cadena de suministro fotovoltaico que China aún no ha dominado decisivamente. Hay dos razones para esto: una es una barrera tecnológica debido al requisito de pureza muy alta, la otra es la dependencia de depósitos específicos de cuarzo de alta pureza (HPQ), ya que la mayor parte del suministro mundial de crisoles fotovoltaicos proviene del abeto. Región minera de pinos de EE.UU., y la mayor parte del resto procedente de la India.

Esta dependencia de un pequeño número de depósitos específicos en todo el mundo amenazaría el crecimiento de la industria solar, pero es posible reciclar crisoles agrietados, impuros y usados ​​para convertirlos en material de crisol fresco y puro en lugar de desecharlos como es la práctica actual. El costo de dicho reciclaje no es lo suficientemente alto como para obstaculizar la industria solar de 1.000 GW de 2030, pero hasta ahora se menciona poco y su adopción puede llevar algún tiempo después de que se considere necesario.

Según un artículo publicado por Silicon Industry Branch en noviembre, sólo tres grandes empresas: Unimin en EE. UU., TQC en Noruega y Pacific Quartz de China producen arena HPQ adecuada para crisoles fotovoltaicos, y una serie de nuevas empresas chinas hacen una contribución menor. – con Flat Glass Group entre los que han invertido cientos de millones de dólares en capacidad de producción desde que comenzó el cuello de botella. Se esperaba que estas empresas produjeran 55.000 toneladas de arena de cuarzo en 2022, según el artículo, aunque la cantidad final fue de 62.000.

La arena de cuarzo utilizada en los crisoles debe tener una pureza de 4N5, es decir, 99,995%. Para la pureza 3N, hay millones de toneladas de capacidad de producción, pero no es lo suficientemente pura. En el otro extremo de la escala está la arena de cuarzo sintética, aún más pura, utilizada por la industria electrónica, pero es más cara y puede ser menos duradera (se consume más rápidamente) bajo la temperatura de 1.400 °C del proceso Czochralski, que exacerbar el problema de los costos. Para la cara interior del crisol que está en contacto con el polisilicio se necesita una pureza algo mayor del 99,998%, lo que ha llevado a que para esa zona de crisoles se utilicen importaciones occidentales mientras que para las partes exterior y media se utiliza producto chino.

El artículo del Silicon Industry Branch continúa afirmando que la producción de 1 GW de obleas solares en el transcurso de un año requiere 88 hornos Czochralski en funcionamiento constante y los crisoles se reemplazan cada 12 días, por lo que se consumen 30 crisoles por horno al año, con cada crisol pesa 90 kilogramos: 90 kilogramos de demanda de HPQ.

Si multiplicamos las cifras relevantes de esa frase por una demanda de obleas esperada este año de 500 GW, obtenemos 119.000 toneladas de demanda de arena de cuarzo en 2023, en comparación con una producción de 62.000 en 2022 y una capacidad de producción de 100.000 toneladas en agosto de 2022, según a otra fuente de medios de la industria china. Entonces, nuestra estimación de demanda es 119.000 toneladas, mientras que otra predicción de una agencia china prevé 93.000 toneladas de demanda y un déficit de 12.000 a 17.000 toneladas, por lo que esperan solo entre 76.000 y 81.000 toneladas de producción en 2023.

La producción de obleas en febrero creció un 15% a 36,4 GW, lo que se anualiza a 436,8 GW, pero este es un mínimo absoluto para la demanda de instalación de 2024.