Qu’est-ce que le silicium polycristallin, quel est son rôle dans les panneaux solaires et existe-t-il des préoccupations sociales et de gouvernance autour de sa production? Voici une introduction.
Le silicium polycristallin, une forme de silicium de haute pureté, est une matière première clé de la chaîne d’approvisionnement du solaire photovoltaïque (PV). Pour produire des modules solaires, le silicium polycristallin est fondu à haute température pour former des lingots, qui sont ensuite découpés en tranches et transformés en cellules solaires et en modules solaires.
Source: Laboratoire national des énergies renouvelables, 2021
Comment le silicium polycristallin est fabriqué
Trois sont trois technologies principales pour produire du silicium polycristallin.
Le « procédé Siemens modifié » est actuellement la technologie dominante en Chine. Le trichlorosilane (TCS) est produit en utilisant deux silicium de qualité métallurgique prêt à l’emploi (pureté de 95 à 99%) et du chlore liquide.
Après avoir été purifié par distillation, le TCS est vaporisé et mélangé à de l’hydrogène gazeux. Dans un réacteur de dépôt, les barres minces de silicium sont chauffées jusqu’à 1 100C et le passage du mélange gazeux entraîne le dépôt de silicium de haute pureté à la surface des crayons. Ce processuscontinue jusqu’à ce qu’un certain diamètre (typiquement 150-200mm) soit atteint.
Le procédé réacteur à lit fluidisé (FBR) et le procédé au silicium de qualité métallurgique améliorée (UMG) sont les deux autres technologies.
- FBR utilise beaucoup moins d’électricité avec un taux de conversion plus élevé en utilisant des particules de graines de silicium au lieu de silicium rods.It est une technologie moins mature et seuls quelques producteurs de silicium polycristallin l’utilisent actuellement dans certaines de leurs usines.
- UMG utilise des méthodes physiques pour extraire directement les impuretés du silicium métal au lieu de procédés chimiques, ce qui réduit l’utilisation d’énergie. Cependant, le silicium produit à l’aide d’UMG n’a pas une pureté aussi élevée que les deux autres méthodes et n’est donc pas largement utilisé.
Tendances récentes du marché dans l’industrie du silicium polycristallin
L’industrie du silicium polycristallin s’est de plus en plus consolidée, les cinq premières entreprises représentant 73% de la production mondiale en 2020 contre 60% en 2017, selon BNEF. Cela est principalement dû à un certain nombre d’entreprises qui ont arrêté leurs capacités ces dernières années après une période de surcapacité. Ces entreprises ne pouvaient pas concurrencer les producteurs à faible coût qui ont une plus grande échelle et une plus grande efficacité dans un environnement à bas prix.
En outre, la Chine a imposé des droits de douane sur les importations de silicium polycristallin.Cela a profité aux producteurs locaux qui avaient déjà un avantage en termes de coûts par rapport à leurs homologues internationaux. La Chine a représenté 77% de la production mondiale de silicium polycristallin en 2020. La fabrication a lieu principalement au Xinjiang, au Yunnan ou au Sichuan où l’électricité est moins chère et la matière première est à proximité.
Après que les perturbations de la chaîne d’approvisionnement ont entraîné une hausse des prix des polysilicones au 3e trimestre 2020, les prix ont encore augmenté de manière significative depuis le début de 2021 en raison de l’étanchéité du marché.
En prévision d’une forte demande – l’installation solaire devrait augmenter de 15% par an pour les trois prochaines années (selon BNEF) – les entreprises de plaquettes en aval ont augmenté leur capacité de 45% en 2020.
Cette demande croissante des fabricants de plaquettes qui utilisent le polysilicium pour fabriquer des plaquettes a créé un déséquilibre entre l’offre et la demande. Un producteur prévoit que l’approvisionnement restera serré jusqu’au milieu de 2022, lorsque de nouvelles capacités seront attendues.
Qu’en est-il des pratiques de travail en Chine?
En juin 2021, les douanes américaines et la Protection des frontières ont émis une » ordonnance de non-mainlevée » visant un important fournisseur de poudre de silicium métallurgique en raison d’allégations selon lesquelles il aurait eu recours au travail forcé. L’application de la loi se fera probablement par l’intermédiaire des sociétés en aval auxquelles ce fournisseur vend. Cela pourrait détailler les cargaisons aux États-Unis jusqu’à ce que la source de la chaîne d’approvisionnement soit claire.
Cependant, étant donné que les États-Unis représentent moins de 2% des exportations de panneaux solaires photovoltaïques de la Chine continentale (en moyenne au cours des trois dernières années), nous pensons que les entreprises locales peuvent tirer parti des usines de fabrication en dehors du Xinjiang, où se trouve ce principal fournisseur, pour servir le marché américain.
Par ailleurs, les États-Unis ont mis sur liste noire d’autres entreprises chinoises impliquées dans des violations des droits de l’homme au Xinjiang. Au moins certaines des entreprises répertoriées par le département du Commerce sont de grands fabricants de silicium monocristallin et de silicium polycristallin utilisés dans la production de panneaux solaires.
Un impact potentiel sur le marché pourrait être un resserrement supplémentaire du marché du silicium polycristallin, en particulier si une prime apparaît pour le silicium polycristallin provenant de l’extérieur du Xinjiang, qui est une région productrice à faible coût en raison de ses faibles coûts d’électricité. Cela pourrait entraîner une hausse des prix du silicium polycristallin et des niveaux plus élevés. Les coûts pour les fabricants de modules pourraient augmenter car ils doivent démontrer leur piste d’audit de la chaîne d’approvisionnement.
Silicium REC, 2021 https://www.recsilicon.com/technology/rec-silicons-fluidized-bed-reactor-process/
Source : Recherche Bernreuter, 2021 https://www.bernreuter.com/polysilicon/production-processes/
Extrait de la déclaration du CBP: « Cette ordonnance de non-publication démontre que nous continuons à protéger les droits de l’homme et les normes internationales du travail et à promouvoir un marché mondial plus équitable et plus concurrentiel en respectant l’engagement de l’administration Biden-Harris à mettre fin au travail forcé. »
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