【正文】 中國(guó)代 表，具備生產(chǎn)單晶硅片的制造能力。日本光伏電池產(chǎn)量 再次領(lǐng)先增長(zhǎng)到762 兆瓦，增長(zhǎng)率為 27%；歐洲產(chǎn)量增加 48%，達(dá)到了 464 兆瓦；美國(guó)增加 12%，達(dá)到了 156 兆瓦；世界其他地區(qū)增加 96%，達(dá)到了 274 兆瓦。 8 圖一 2020－ 2020 年全球及中國(guó)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅需求量統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè) 我國(guó)多晶硅 2020 年總產(chǎn)量?jī)H 480 噸，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求超過(guò) 4000 噸，其中太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)需求接近3000 噸，因此絕大部分多晶硅必須依賴(lài)進(jìn)口。 表 7 世界太陽(yáng)能電池產(chǎn)量及多晶硅生產(chǎn)能力預(yù)測(cè) 項(xiàng) 目 2020 2020 2020 2020 2020 2020 太陽(yáng)能電池 Mw） 2208 2682 3259 3896 4811 多晶硅生產(chǎn)能 (t/a) 30900 34500 38050 49550 54500 58800 3）我國(guó)多晶硅市場(chǎng)需求 20202020 年我國(guó)多晶硅市場(chǎng)需求也十分旺盛，多晶硅供需矛盾突出，表 8。 2）據(jù)報(bào)導(dǎo)在建與籌建的有 20 多家（見(jiàn)附件） {（ 1）新津天威四川硅業(yè) (3000t/a)，（ 2）樂(lè)電天威硅業(yè) 3000t/a,）、（ 3）中德合資江西新時(shí)代高新能源公司（ 10003000 t/a） 2020 年 4 月開(kāi)建，計(jì)劃 2020 年投產(chǎn)，（ 4）云南曲靖愛(ài)信硅科技公司 (一期投資25 億元，建多晶硅生產(chǎn)線(xiàn) 3000 t/a ，三年后建成 10000t/a)， 2020 年 4 月 7 日開(kāi)工（奠基）。 二、 國(guó)內(nèi)外多晶硅生產(chǎn)情況與市場(chǎng)分析 1，國(guó)外多晶硅生產(chǎn)情況 國(guó)外多晶硅生產(chǎn)，主要集中在美、日、德、意四國(guó)的十大公司，多晶硅的生產(chǎn)量占世界的 90%以上，見(jiàn)表 5。 —— 在軍事工業(yè)上：海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克 戰(zhàn)爭(zhēng)的電子戰(zhàn)都是用了大量的電子裝備，探測(cè)器、導(dǎo)彈制導(dǎo)，火箭發(fā)射，電子控制設(shè)備，軍事裝備等； —— 在航天工業(yè)上：航天飛機(jī)，宇宙飛船（神 1~神 6）人造衛(wèi)星，氣象衛(wèi)星，星球探測(cè)（登月與登 火星）等； —— 在航空上：機(jī) 場(chǎng) 監(jiān)控， 飛機(jī) 全天 候監(jiān)控，空軍 裝備 等； —— 在航海上：核潛艇，航空母艦，海上巡邏，海上運(yùn)輸，南北極探險(xiǎn)等； —— 在信息技術(shù)上：通信技術(shù)（手機(jī)電話(huà)），廣播電視，電子商務(wù)，電子購(gòu)物，銀行 管理， 電子眼監(jiān)控，電腦網(wǎng)絡(luò)， —— 在科學(xué)技術(shù)、工業(yè)技術(shù)，交通運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、能源工業(yè)、 汽車(chē)工業(yè) 、 衛(wèi)生醫(yī)藥 等； —— 還有在人們生活中，家用電器，工資卡等都與電子打交道，所謂“無(wú)所不在，無(wú)所不有，到處可見(jiàn)”。 半導(dǎo)體多晶硅是單晶硅的關(guān)鍵原材料，多晶硅培育成單晶硅的方法是：有坩堝（ CZ）與無(wú)坩堝（ FZ），即直拉與區(qū)熔之分。 硅外延片 ： 拋光片經(jīng)清洗處理后用 CVD 方法在其 上 再生長(zhǎng)一層 具有需求電阻率的 單晶硅層 ，目前超大規(guī)模集成電路正趨向于采用硅外延片來(lái)生產(chǎn)。 表 4 硅片（單晶硅）發(fā)展迅速 1960 年 Φ 25mm 1” 1990 年 Φ 200mm 8” 1965 年 Φ 50mm 2” 1995 年 Φ 300mm 12” 1970 年 Φ 75mm 3” 2020 年 Φ 400mm 16”批量 1974 年 Φ 100mm 4” 2020 年 Φ 450mm 18”研發(fā)中 1978 年 Φ 150mm 6” 大規(guī)模生產(chǎn)中 多晶硅直徑一般 公認(rèn)為 是 120150 mm 比較合適 ，也研發(fā) 過(guò) 200250 mm。 對(duì) B 來(lái)說(shuō)，從工業(yè)硅 的 4N 提高到 11N， 純度 提高 7 個(gè)數(shù)量級(jí)（ 10000000， 千萬(wàn)倍 ） 即 B 雜質(zhì) 含量要降低 6 個(gè)數(shù)量級(jí)（ 1000000，百萬(wàn)倍）， 因此生產(chǎn)半導(dǎo)體級(jí)多晶硅 是比較困難的。 000000000001 PPma 原子比 PPmw 重量比 PPba 原子比 PPbw 重量比 PPta 原子比 PPtw 重量比 1），外購(gòu)的工業(yè)硅純度 外購(gòu)的工業(yè)硅純度是百分比， 1 個(gè)九，“ 1N”， 98%， 兩個(gè)九，“ 2N”， 99%，是指扣除測(cè)定的雜質(zhì)元素重量后，其余作為硅的含量（純度）。見(jiàn)表 2。 2 一、 多晶硅產(chǎn)品的用途 在講多晶硅的用途前，我們先講一講半導(dǎo)體多晶硅的有關(guān)概念和有關(guān)名詞。 1，什么是多晶硅？ 我們所說(shuō)的多晶硅是半導(dǎo)體級(jí)多晶硅， 或太陽(yáng)能級(jí)多晶硅， 它 主要 是用工業(yè)硅或稱(chēng)冶金硅（純度9899%）經(jīng)氯化合成生產(chǎn)硅氯化物 ，將硅氯化物精制提純后得到 純 三氯氫硅，再將三氯氫硅用氫進(jìn)行還原生成 有金屬光澤的、 銀灰色的、具有半導(dǎo)體特性產(chǎn)品，稱(chēng)為半導(dǎo)體級(jí)多晶硅。 表 2 純度表示法 1% 1/100 102 2N 百分之一（減量法，扣除主要雜質(zhì)的量后） 1PPm 1/1000000 106 6N 百萬(wàn)分之一 0。如工業(yè)硅中 Fe≤ %,AL≤ %,Ca≤ %,共≤ 1%, 則工業(yè)硅的純度是：（ 1001） X100%=99% 。 3),集成電路的元件數(shù) 集成電路的元件數(shù) 的 比較 ， 列于表 3。 5),多晶硅、單晶硅、硅片與硅外延片 多晶硅 ：內(nèi)部硅原子的排列是不規(guī)則的雜亂無(wú)章的。 4, 多晶硅產(chǎn)品的用途 半導(dǎo)體多晶硅本身用途 并 不大，必須要將多晶硅培育成單晶硅， 經(jīng)切、磨、拋制成硅片（又稱(chēng)硅圓片），在硅片上制成電子元件（分立元件、 太陽(yáng)能能基片、 集成電路或超大規(guī)模集成電路），才能有用。 制成單晶硅后通過(guò)切、磨、拋工序制成硅片，在硅片上進(jìn)行半導(dǎo)體器件的制造， （ 通過(guò)擴(kuò)散、光刻 、 4 摻雜、離子注入 等許多工序）即集成電路（管芯或稱(chēng)為芯片 、 基片 ）。 這都是得益于半導(dǎo)體多晶硅 的 基礎(chǔ)材料。 表 5 國(guó)外多晶硅產(chǎn)能與產(chǎn)量 (t/a) 所在國(guó) 公司 或廠商 2020 年 2020 年 2020 年 2020 年 預(yù)測(cè) 備 注 產(chǎn)能 產(chǎn)量 產(chǎn)能 產(chǎn)量 日本 德山曹達(dá) 5200 5200 5400 5400 5400 5400 棒狀， SiHCl3 三菱 1600 1600 1600 1600 1600 1600 棒狀， SiHCl3 隹友 800 800 900 900 900 900 棒狀， SiHCl3 美國(guó) 哈姆洛克 7700 7700 10000 10000 14500 18000 棒狀， SiHCl3 Asimi 3000 3000 3300 3300 3600 3600 棒狀， SiH4 Memc 2700 1500 2700 2700 2700 2700 粒狀， FBR 反應(yīng)器 三菱 1200 1100 1200 1100 1500 1500 棒狀， SiHCl3 SGS 2200 2200 2200 2200 2200 4400 棒狀 , SiH4 德國(guó) 瓦克 5500 5000 6000 6000 8000 12020 棒狀， SiHCl3 意大利 Memc 1000 1000 1000 1000 1000 1000 棒狀， SiHCl3 合 計(jì) 30900 29100 34300 34200 41400 51100 半導(dǎo)體多晶硅 的生產(chǎn)是一個(gè)跨化工、冶金、機(jī)械、電子與自動(dòng)控制多學(xué)科綜合技術(shù)集成一體的系統(tǒng)工程。 （ 5）寧夏石嘴山投資 70 億元，建設(shè)世界級(jí)硅基 地，多晶硅計(jì)劃建成 5000 t/a 的規(guī)模，（ 6）遼寧凌海多晶硅之城(1000t/a)，（ 7）揚(yáng)州太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)基地 3000 t/a 多晶硅分兩期建設(shè)，一期投資 12 億元 07 年上半年投產(chǎn)，二期 08 年上半年建成，（ 8）江蘇高郵（江蘇順大半導(dǎo)體發(fā)展有限公司領(lǐng)頭）投資 25 億元分兩期到位，07 年 6 月投產(chǎn)一條線(xiàn) 1500 t/a， 08 年初再上一條生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)能力達(dá) 3000 t/a。 表 8 我國(guó)集成電路和硅單晶產(chǎn)量及對(duì)多晶硅的需求 年份 集成電路產(chǎn)量 （億塊） 增長(zhǎng)率 % 硅單晶產(chǎn)量 （ t） 增長(zhǎng)率 % 多晶硅需求量 （ t） 增長(zhǎng)率 % 2020 59 2020 2020 2020 2020 219 2020 260 1130 由于集成電路和太陽(yáng)能電池的迅猛發(fā)展，多晶硅的供應(yīng)嚴(yán)重不足，特別是太陽(yáng)能電池的發(fā)展大大地帶動(dòng)了多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。硅原料供給不足和成本過(guò)高已成為制約我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。 圖 二 20202020 年全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè) 按照從硅料（多晶硅材料）到太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)劃分，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的金字塔結(jié)構(gòu)（最 上游小，最下游大）。技術(shù)難度僅次于多晶硅的制造難度。 2020 年、 2020 年將是這些企業(yè)的黃金擴(kuò)產(chǎn)年。林洋新能源的未來(lái)目標(biāo)定格在近 400 兆瓦。 1， 鋅還原法（杜邦法） ，美國(guó)杜邦公司于 1865 年發(fā)明 SiCL4 + 2Zn ==== Si + 2ZnCL2 9001000℃ 經(jīng)過(guò) 78 年的探索，制得 30100Ω .cm 電阻率的多晶硅樣品。 SiHCL3 + H2 ==== Si + 3 HCL 10001100℃ 在硅芯發(fā)熱體上沉積多晶硅，純度提高，硅、氯原料消耗大幅度地降低。 稱(chēng)為原始 的 西門(mén)子法 。這樣原材料的利用率大幅度地提高，單耗降低，從 1Kg 多晶硅需用工業(yè)硅 10Kg 以上，變?yōu)樾栌?56Kg 工業(yè)硅，原料消耗減少了一半。 2)，還原爐尾氣采用 “ 干法回收 ” ，回收 H HCL 與硅氯化物； 3），四氯化硅氫化 轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，再循環(huán)回收 利用。 1，工藝原理比較簡(jiǎn)單 H2 + CL2 = 2HCL 3HCL + Si = SiHCl3 + H2 SiHCl3 + H2 = Si + 3HCL SiCl4+ H2 = SiHCl3+ HCL 是一般的化學(xué)反應(yīng) 2，工藝過(guò)程比較復(fù)雜 前段工序基本上是一個(gè)化工過(guò)程，后段工序是一個(gè)化學(xué)冶金過(guò)程。生產(chǎn)過(guò)程要連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備要精良，不能經(jīng)常拆卸維修，否則多晶硅的質(zhì)量無(wú)法保證。 5，多晶硅生產(chǎn)的安全性 1） 原料氯是 一種有毒、有剌激性氣味 ，對(duì)人體的器官有毒害，空氣中含量要低于 1mg/m3； 2） 原料氫是一種易燃易爆的氣體 ，在空氣中含氫 %，氧氣中含氫 495%都可能發(fā)生爆炸； 3） 硅氯化物 是一種易燃易爆 有毒有害 的 液 體 ， 三氯氫硅的閃點(diǎn) 是 28℃，空氣中允許的濃度低于1mg/m3，硅氯化物極易水解，水解產(chǎn)物是 SiO2 與 HCL。 多晶硅建廠的投資大 ，技術(shù)密集，但 多晶硅本身效益不是很高。低的 轉(zhuǎn)化率與高的沉積速率可提高熱能利用率，但需配備有大的回收系統(tǒng)。多晶硅的電耗可降至 100120Kwh/KgSi，綜合電耗為 170Kwh/KgSi。 因此 擺在我們 XXXX 硅業(yè)公司每個(gè)員工面前， 1）必須要加強(qiáng)管理，減少投資，加快建設(shè)進(jìn)度； 2）采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，降低能耗與物耗，降低生產(chǎn)成本； 3）提高自動(dòng)化水平，確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高多晶硅產(chǎn)品的品位，提高銷(xiāo)售額； 4）開(kāi)展綜合利用，多品種分檔次 (探測(cè)器 級(jí)、區(qū)熔級(jí)、 IC 級(jí)、太陽(yáng)能級(jí)，物盡其用，生產(chǎn)高質(zhì)量多晶硅的同時(shí)，生產(chǎn)一般工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅、氯化鈣、硝酸鈣，有機(jī)硅與白炭黑）。 多晶硅的生產(chǎn)是一個(gè)系統(tǒng)工程， 需要 供入原料排出廢物，生成多晶 硅。 14 附件 1：國(guó)外多晶硅工藝流程示意圖 060919 1，德國(guó)瓦克多晶硅工藝流程 2， 美國(guó) 哈姆洛克多晶硅工藝流程 低沸物 化學(xué)應(yīng)用 TCS 半導(dǎo)體級(jí) SiHCL3 外購(gòu) HCL 高沸物化學(xué)應(yīng)用 半導(dǎo)體級(jí) 無(wú)水 HCL SiHCL3 H2 半導(dǎo)體級(jí) SiH2CL2 光纖級(jí) S