La quête de tranches et de fils plus fins accélère l'application de fils diamantés en tungstène

Le tranchage est l'une des procédures de base de la fabrication de plaquettes. Avec des performances exceptionnelles en matière de réduction des coûts, la fabrication de plaquettes plus grandes et plus fines devient une activité courante dans le secteur des plaquettes. Les prix du polysilicium sont restés élevés au cours des deux dernières années, accélérant le développement de plaquettes plus fines. En 2017, une substitution complète des fils de mortier par des fils de diamant a indiqué une voie claire pour l'avancement et la réduction des coûts de la technologie de tranchage de tranches.

Alors que la capacité photovoltaïque installée a bondi au cours des deux dernières années, les prix du polysilicium ont augmenté mensuellement en raison d'une pénurie en 2021 et se sont maintenus au-dessus de 200 RMB/kg pendant plus d'un an. InfoLink s'attend à ce que les prix du polysilicium restent élevés cette année jusqu'au quatrième trimestre, lorsque la pénurie s'atténuera. Les prix se maintiendront au-dessus de 200 RMB/kg jusqu'au troisième trimestre de l'année prochaine, lorsque la plupart des projets d'expansion de la production produiront une production substantielle.

La hausse des prix du polysilicium augmente les coûts de production des plaquettes. Pour maîtriser les coûts, les fabricants de plaquettes accélèrent le processus d'amincissement des plaquettes. De 2018 à 2020, les fabricants ont passé trois ans, pour réduire l'épaisseur de 5 μm. Cependant, depuis 2021, l'épaisseur des plaquettes a été amincie de 15 μm et pourrait encore diminuer.

Compte tenu des prix élevés du polysilicium, il est le plus direct et le plus efficace pour les fabricants de plaquettes de réduire les coûts de production en atténuant la consommation de polysilicium. Une façon d'y parvenir est de fabriquer des plaquettes plus fines, et d'utiliser des fils de diamant plus fins en est une autre.

Au premier semestre 2021, le diamètre du fil diamanté était principalement de 42 à 47 μm. Le chiffre se situe maintenant à 36-40 μm. Certains fabricants utilisent même des fils diamantés en tungstène de 32 μm comme fils centraux pour réduire davantage l'utilisation de polysilicium.

InfoLink s'attend à ce que le monde ajoute au moins 239 GW de capacité photovoltaïque installée en 2022. L'installation fait monter en flèche la demande de wafers. En tant que nomenclature de plaquette primaire, le fil diamanté devrait évidemment voir la demande augmenter. De plus, la quantité de particules abrasives par unité est réduite à mesure que le fil diamanté devient plus fin. Selon le site Web de Qingdao Gaoce Technology, le taux de coupe d'un fil diamanté électrolytique de 43 μm est de 180 ± 30 grains/mm, et il diminue à seulement 140 ± 30 grains/mm pour un fil diamanté électrolytique de 37 μm. La diminution du taux de coupe a entraîné une augmentation significative de la consommation de fil par pièce.

La consommation de fil est de 3,5 à 4 m/pièce pour les tranches de 182 mm et de 4,8 à 5,3 mm/pièce pour les tranches de 210 mm. Les deux se traduisent par une consommation de câbles de 0,46 à 0,53 m, sur la base de laquelle on estime que 500 000 km de câbles/GW seront utilisés tout au long de 2022. Ce chiffre devrait augmenter de 50 000 km/GW chaque année, à mesure que les câbles s'amincissent.

L'augmentation de la capacité photovoltaïque installée et le développement de fils plus fins contribuent à une augmentation plus importante de la demande de fils diamantés en 2022 qu'en 2021. Cette année, la demande de fils diamantés pourrait atteindre 150 millions de km et dépasser 250 millions de km d'ici 2030.

Actuellement, la plupart des fils diamantés utilisent des fils d'acier à haute teneur en carbone comme fils d'âme. Les fils d'acier à haute teneur en carbone et une telle application sont originaires de pays développés, tels que les États-Unis et le Japon. Les fournisseurs de fil diamanté les plus compétitifs viennent du Japon et des États-Unis, comme Asahi, Nakamura et DMT, qui sont les principaux fabricants mondiaux de fil diamanté.

À partir de 2017, avec la montée en puissance des fournisseurs chinois de fil diamanté et la progression rapide de la substitution des importations, les fabricants chinois reprennent une domination de près de 100 % sur le marché du fil diamanté. Pour l'instant, la chaîne d'approvisionnement en fil diamanté est dans un état "une superpuissance, plusieurs grandes puissances". Metro a obtenu plus de 50 % de parts de marché pendant de nombreuses années successives, tandis que Gaoce, Planetec, Yuanshi et Jiangsu Resource Fusion Diamond Technology affichent tous au moins un million de kilomètres d'approvisionnement mensuel.

Source : données publiques compilées et enquête industrielle par InfoLink

Théoriquement, il y avait 158 ​​millions de km de capacité de production de fil diamanté à la fin de 2021, répondant à la demande annuelle de 2022. À mesure que les fabricants se développent, la capacité de production théorique pourrait dépasser 300 millions d'ici la fin de cette année.

Les sociétés cotées représentent 67 000 000 km d'approvisionnement en fil diamanté en 2021, tandis que Yuanshi et Resource Fusion auraient contribué à 25 000 000 km. Comme le montre le tableau ci-dessus, tous les constructeurs ont accumulé 92 000 000 km d'approvisionnement, à égalité avec la demande de 90 000 000 km en 2021.

Les fils Dimond sont principalement composés de fils 92c et 100c. Les fils diamantés électroplaqués de 35 μm et 36 μm doivent avoir respectivement une force de rupture d'au moins 5,3 N et 5,8 N. Pour assurer une force de traction suffisante et une fluctuation de tension résiduelle, le calibre d'un fil d'acier à haute teneur en carbone standard est d'environ 35 μm. Actuellement, le calibre des fils d'acier utilisés pour trancher les tranches est très proche de 35 um mais peut difficilement être aminci davantage.

Les fils de tungstène, à force de rupture plus forte, reçoivent de plus en plus d'attentions. Les avantages des fils de tungstène incluent :

Scie à chantourner en fil de tungstène en alliage ultra-mince à haute résistance et procédé de préparation de celle-ci

L'offre actuellement limitée de fils de tungstène PV fait grimper les prix des lignes de base en tungstène, qui sont quatre à cinq fois plus chères que les lignes ordinaires. En conséquence, les fils diamantés en tungstène sont deux à trois fois plus expansifs que les fils ordinaires. Le fil diamanté en tungstène est plus cher, mais son calibre plus petit aide à réduire efficacement la perte de saignée. Compte tenu des prix élevés du polysilicium, les fils de tungstène, avec une plus grande force de rupture, sont toujours un meilleur choix, malgré une probabilité plus élevée de ruptures de fil en raison d'un calibre plus petit. Le fil diamanté en tungstène réduit également la perte de fil de 10 %.

La consommation de fil peut être encore réduite en augmentant la quantité de chaque rouleau de fils à au moins 100 km par rouleau. Une évaluation des coûts pour le tranchage des tranches G12 révèle que, avec 300 RMB/kg de prix du polysilicium et 90 RMB/km de prix pour les fils de diamant de tungstène, il y a encore 0,04 RMB/pièce d'avantage de coût. Compte tenu des prix actuels des fils diamantés, les coûts de découpage de l'utilisation de fils diamantés en tungstène et de fils diamantés ordinaires sont à peu près les mêmes pour les prix du polysilicium qui se situent autour de 240 RMB/kg.

Selon le graphique ci-dessus, plus le polysilicium est cher, plus le fil diamanté en tungstène est avantageux. À l'avenir, lorsque les prix des fils diamantés ordinaires et du polysilicium chuteront, les fabricants de fils diamantés en tungstène pourront réduire leurs prix et fabriquer des fils plus fins pour assurer leur avantage.

Étant donné que les fils de diamant réguliers de 36 μm et les fils de tungstène de 30 μm peuvent être utilisés pour trancher les tranches de G12, les fils de diamant de tungstène bénéficieront toujours d'un avantage de coût même lorsque les prix ont baissé à 80 RMB/km et que les prix du polysilicium se maintiennent au-dessus de 80 RMB/ kg. De plus, il y a plus de place pour que l'épaisseur des fils diamantés en tungstène soit encore réduite, atteignant potentiellement moins de 30 μm.

Les principaux fournisseurs de fils conducteurs sont Matsushita, Xiamen Tungsten Co., Ltd et China Tungsten. Sous réserve de capacités de production à petite échelle, les entreprises capables de produire en masse des fils diamantés en tungstène sont Resource Fusion. Metron, Dialine et Yuanshi produisent une production en plus petit volume, tandis que d'autres fabricants se préparent pour l'entreprise. Plus tard, un total de 70 milliards de mètres d'extensions de capacité de production de Xiamen Tungsten Co., Ltd et China Tungsten seront mis en ligne, fournissant 120 à 140 GW de demande de fils diamantés pour la galvanoplastie.

La plus grande différence entre l'utilisation de fils de tungstène et de fils de diamant ordinaires comme fils d'âme est que, à la surface des fils de tungstène, il y a un revêtement d'oxyde épais et du graphite colloïdal générés pendant la production. Les deux doivent être retirés avant d'utiliser un fil de tungstène, pour assurer l'adhérence de la disposition nickel-phosphore. Cependant, l'enlèvement prend plus de temps que la production de fils diamantés, et le taux d'enlèvement est relativement faible. Ces problèmes techniques compliquent la transition des fils de diamant ordinaires aux fils de tungstène.

L'amincissement des tranches de grand format et des fils de diamant a été une poursuite à long terme de la fabrication de tranches, qui est accélérée par les prix élevés du polysilicium. Alors que le fil d'acier au carbone atteint ses limites en termes de performances et de réduction d'épaisseur, le fil de tungstène, avec une force de rupture plus forte, est largement reconnu comme le matériau de nouvelle génération pour les fils d'âme des fils de diamant.

Sous réserve de l'approvisionnement en fil central, le volume de production réel de fils diamantés en tungstène est limité. Plus tard, un total de 70 milliards de mètres d'extensions de capacité de production de Xiamen Tungsten Co., Ltd et China Tungsten seront mis en ligne, fournissant 120 à 140 GW de demande de fils diamantés pour la galvanoplastie. L'utilisation de fils diamantés en tungstène augmentera en 2023, car les prix du polysilicium restent relativement élevés.

Le fil diamanté en tungstène est meilleur pour trancher les tranches mais réduit peu les coûts de production. Sous réserve de l'approvisionnement en fils de tungstène PV, les fils d'acier au carbone resteront le matériau principal pour les fils d'âme des fils de diamant dans les un à deux ans à venir.

Le remplacement du fil en acier au carbone ordinaire par du fil diamanté en tungstène sera plus rapide si les fabricants peuvent produire des fils en tungstène plus fins et moins chers, en tirant parti de son avantage dans le segment du tranchage et en augmentant la capacité de production de fils diamantés en tungstène et de fils à âme en tungstène PV.