Der Preis für Quarzsand steigt, während Polysilizium und Module fallen

Vor zwei Wochen berichteten wir, dass der Preis für Solartiegel, die im Czochralski-Prozess zur Herstellung von Solar-Polysiliziumbarren verwendet werden, von 1.700 US-Dollar pro Einheit im November über 2.200 US-Dollar im Februar auf 2.800 US-Dollar Anfang März gestiegen ist. Im Jahr 2021 lag der Preis bei nur 600 US-Dollar. Die Preise werden nicht so häufig und konsistent gemeldet wie für andere Komponenten, aber die Knappheit wird immer schlimmer und die Preise im April werden sicherlich höher sein.

Vor zwei Wochen stieg der Quarzsand, von dem bis zu 100 Kilogramm pro Tiegel verbraucht werden, innerhalb einer Woche um 50 % auf 11.000 US-Dollar pro Tonne, dann auf 12.000 US-Dollar eine Woche später. Der am 9. März gemeldete höchste Preis für importierten Sand höchster Reinheit (nur die Innenseite des Tiegels muss die Mindestreinheitsanforderung von 4N5, 99,995 % erfüllen), betrug über 20.000 US-Dollar pro Tonne, mit freundlicher Genehmigung von The Quartz Company aus Norwegen Belgiens Sibelco.

Derzeit gebe es einen „subtilen Engpass“ in der Solarfertigungskette im Wafersegment, der mit ein Grund für den leicht sinkenden Polysiliziumpreis sei. PV Infolink geht davon aus, dass die Waferproduktionskapazität im Laufe des zweiten Quartals überproportional zu den anderen Segmenten zunehmen wird, was laut Shanghai Securities weniger zu einer erneuten Verknappung des Polysiliziumangebots als vielmehr zu einer weiteren Verknappung und einem Preisanstieg bei Tiegeln führen wird . In diesem Fall könnten Tiegel bald 4 % der gesamten Modulkosten oder sogar mehr ausmachen, wobei die Knappheit im dritten Quartal ihren Höhepunkt erreicht und dann mit der Aktivierung neuer Produktionskapazitäten begonnen wird.

Dies steht im Gegensatz zu den Preisen für Polysilizium und Solarmodule, bei denen Polysilizium in den letzten zwei Wochen um 5 % bzw. 2,5 % gesunken ist, während Module laut EnergyTrend Mitte März bei 264 US-Dollar pro kW lagen, was einem Rückgang von 3,2 % gegenüber Mitte Februar entspricht.

Wie bei Polysilicium steigt auch der Preis für hochreines Quarz seit Mitte 2021, aber während der Preis für Polysilicium im Jahr 2023 eine (bisher überraschend langsame) Trendwende erlebte, steigen Quarzsand und Tiegel immer noch.

Der Ausbau der Produktion von hochreinem Quarzsand dauert zwischen 18 und 24 Monaten, übrigens genauso viel Zeit wie der Bau einer neuen Polysiliciumfabrik. Und was dem Mangel an Polysilizium noch ähnlicher ist: Westliche Zulieferer sind nicht unbedingt bereit, ihre Produktionskapazitäten zu erweitern, nur um einen Mangel von einigen Jahren auszugleichen, und würden lieber ihre Umstellung auf die Versorgung von Kunden mit Elektronikqualität fortsetzen.

Auf monatlicher Basis wird die Produktion von hochreinem Quarzsand auf bis zu 7.000 Tonnen geschätzt, was für bis zu 38 GW Wafer ausreicht – und dieser Produktionsmenge für Wafer lag man bereits im November nahe, als die chinesischen Behörden 36 GW meldeten hergestellt. Dieser stieg im Dezember auf lediglich 36,6 GW und sank im Februar ganz leicht auf 36,4 GW. In diesem Zusammenhang werden die Waferhersteller ähnlich wie die Polysiliziumhersteller im letzten Jahr Gewinne mitnehmen können. Gleichzeitig können die größten Player im Wafer-Segment wie LONGi und TCL Zhonghuan ihren Zugriff auf große Sand- und Tiegelvorräte, darunter auch höherwertige und langlebigere Tiegel, nutzen, um kleinere Waferhersteller zu übertreffen, was zu einer Konsolidierung führt.

Die neuesten Zahlen der Silicon Industry Branch zeigen, dass der Polysiliziumpreis bei 32 US-Dollar pro Kilogramm liegt, verglichen mit 35 US-Dollar pro Kilogramm vor zwei Wochen. Nachdem sich die chinesische Polysiliciumproduktion im Laufe des Jahres 2022 verdoppelt hat, wächst sie kaum noch von den 100.000 Tonnen im Dezember – im ersten Quartal sollen voraussichtlich 316.000 Tonnen hergestellt werden, was durch westliche Importe auf insgesamt 340.000 Tonnen ansteigt. Hunderttausende Tonnen neuer Produktionskapazitäten werden später in diesem Jahr in Betrieb genommen, allerdings erst im vierten Quartal, sodass die Gesamtproduktion im Jahr 2023 voraussichtlich nur 1,5 Millionen Tonnen erreichen wird. Das reicht für rund 550 GW, ist also breiter als der Tiegelengpass.

Wir schätzen den Bedarf an hochreinem Quarzsand auf 24.000 Tonnen pro 100 GW Waferproduktion, also maximal rund 120.000 Tonnen Sandbedarf in diesem Jahr, während eine chinesische Agentur nur ein Angebot von 80.000 Tonnen prognostiziert hat. Eine andere Quelle geht davon aus, dass in diesem Jahr 25.000 Tonnen aus dem Westen gekauft werden, kombiniert mit 70.000 Tonnen chinesischer Produktion, was ihrer Meinung nach für 423 GW Waferproduktion ausreicht – immer noch weniger als der latente weltweite Bedarf an installierter Photovoltaik von 500 GW im Jahr 2024. Im Jahr 2024 Es wird erwartet, dass der Tiegelmangel etwa so groß sein wird wie im Jahr 2023.

Die beiden westlichen Quarzsandunternehmen haben eine Erweiterung ihrer Produktionskapazität um 16.000 Tonnen geplant. Für das Jahr 2023 könnte die Versorgungslücke bis zu 40.000 Tonnen betragen, aber für den speziell hochwertigsten Quarzsand, der für die Innenseiten der Tiegel verwendet wird, dürfte die Lücke nur 13.000 Tonnen betragen.

Der große chinesische Player Pacific Quartz, der neben den beiden europäischen Unternehmen auch der dritte (wenn auch nicht ganz so hochwertige) Qualitätsproduzent ist, kann bald eine Produktionskapazität von 60.000 Tonnen erreichen. Mindestens drei weitere chinesische Unternehmen planen den Einstieg in diesen technisch anspruchsvollen Bereich. Pacific Quartz verzeichnete für 2022 einen Anstieg des Nettogewinns um 274 %.

Bei der Herstellung von Tiegeln aus Quarzsand sind die Expansionspläne großzügiger, es fehlt der Bedarf an hochwertigen Bergbauvorkommen. Im Jahr 2022 wurden umfangreiche Expansionspläne auf den Weg gebracht und die Produktionskapazität kann sich in den nächsten drei Jahren verdoppeln oder verdreifachen.

Aufgrund des Kosten- und Engpassdrucks müssen möglicherweise Abstriche bei der Qualität von Tiegeln und Wafern gemacht oder zumindest unnötig strenge Verfahren und Standards gelockert werden. Dies bedeutet, dass die Barren schneller gezogen werden müssen, die Tiegel seltener ausgetauscht werden müssen und die Tiegel stärker mit Sand geringerer Reinheit dotiert werden müssen. Dies würde dem Trend zu Photovoltaik mit höherer Effizienz und höherer Reinheit entgegenwirken, insbesondere zu N-Typ-Zellen, bei denen im Vergleich zu P-Typ-Zellen ein bis zu 33 % häufigerer Austausch der Tiegel erforderlich ist, um Verunreinigungen zu vermeiden. Dennoch kann der Tiegelverbrauch pro GW durch diese Taktiken um bis zu 20 % reduziert werden.

Quarztiegel verformen sich langsam, wenn sie im Czochralski-Verfahren verwendet werden, das nahe der Verformungsschwelle des Tiegels bei 1.100 Grad Celsius arbeitet. Ein Tiegel, der einheitlich aus Quarz höchster Reinheit besteht, kann 15 Tage halten, aber bei Tiegeln, die im anderen und mittleren Teil Quarz niedrigerer Reinheit verwenden, muss der Austausch häufiger erfolgen. Tiegel sind ein ständig verbrauchtes Verbrauchsmaterial und gehören wie jeder andere Rohstoff zu den Grenzkosten der Solarindustrie. Es handelt sich dabei nicht um eine einmalige Beschleunigung der Produktionskapazitätserweiterungen. Das konstante jährliche Wachstum der Solarindustrie, das mittlerweile 50 % pro Jahr beträgt, muss durch die Versorgung mit Quarzsand und Tiegeln ausgeglichen werden.

Ein Punkt, den wir im Artikel der letzten zwei Wochen angesprochen haben, war, dass die Produktion von Quarztiegeln durchaus ausgeweitet werden kann, um der Nachfrage der Solarindustrie nach Wafern gerecht zu werden – die Frage ist, ob dies mit dem bestehenden industriellen Ansatz erreicht werden kann, der auf dem Abbau aus wenigen hochreinen Lagerstätten in der Umgebung basiert die Welt. Wenn nicht, würden andere Quellen wie das Recycling von Tiegeln und die Herstellung von synthetischem Quarz genutzt werden, die viel teurer sind. Als wir diesen Artikel veröffentlichten, antwortete ein Quarztiegelunternehmen in China, Triumph Technology, auf eine Investorenfrage, dass es bereits eine 5.000-Tonnen-Produktionslinie für synthetischen Quarz baue, eine weitere Expansion über diese Größenordnung hinaus jedoch von den Marktbedingungen abhänge. Synthetischer Quarz kostet in einer aktuellen chinesischen Pilotlinie 10.000 US-Dollar pro Tonne, mehr als das Dreifache des aktuellen Preises für hochreinen Quarz. Dies hat jedoch eine tausendmal höhere Reinheit und wurde nicht vollständig skaliert.