【正文】 和少量 H作原料成為可能。沉積溫度為 1100℃ ,僅次于SiCl4(1200℃ ) ,所以電耗也較高 ,為 120kWh/kg。要提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量 ,必需在爐體的設(shè)計上下功夫 ,解決氣體動力學(xué)問題 ,加大爐體直徑 ,增加硅棒數(shù)量。太陽能以其獨有的優(yōu)勢而成為人們重視的焦點。 隨著集成電路制造與太陽能電池等產(chǎn)品對多晶硅需求的增長，我國多晶硅的自主供貨已明顯存在著嚴(yán)重的缺口，致使 2020 年多晶硅現(xiàn)貨市場價格曾一度高達 500 美元 每千克 。硅礦 (硅砂 )是以二氧化硅 (石英 )為主要成分的礦物資源，其主要類型有：脈石英、石英砂、石英砂巖、石英巖 (硅石 )、石英質(zhì)礫石及硅藻土等。大化縣也決心把硅產(chǎn)業(yè)作為重點發(fā)展領(lǐng)域。這個計劃一旦實現(xiàn)，地處大石山區(qū)的廣西大化將有可能成為未來中國西南地區(qū)的硅都，中國新興的硅工業(yè)基地。市場信心已經(jīng)受到重創(chuàng)。 (5)電價政策限制。 據(jù)寧夏隆基硅材料有限公司總經(jīng)劉珺 【 15】 介紹，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要提供給同內(nèi)最大的太陽能電池企業(yè)無錫尚德公司，做成太陽能電池然后出口。一些企業(yè)認為，目前我國多晶硅產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重依賴歐美市場，這種以出口拉動型的產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點可能在未來一段時間內(nèi)受到嚴(yán)峻考驗。 另外，從今年的市場行情來看，多晶硅生產(chǎn)企業(yè)的利潤依然可觀，多晶硅熱似乎仍未降溫，部分企業(yè)仍然在迅速擴大生產(chǎn)規(guī)模。 最后，在推動并網(wǎng)光伏電站建設(shè)的同時，鼓勵城鄉(xiāng)屋頂戶用光伏發(fā)電并網(wǎng)計劃。但隨著國內(nèi)外氣相白碳黑、高純石英和光纖預(yù)制棒市場需求的發(fā)展，滿足各種品質(zhì)需求的高純四氯化硅原料的需求量不斷增長。但該方法對生產(chǎn)的安全性要求及總生產(chǎn)成本均更高，在大批量生產(chǎn)上，其技術(shù)的改進和提高還在研究階段，擁有較大的發(fā)展空間。 以上只是我國多晶硅發(fā)展的美好前景 展望 ，然而在現(xiàn)實生產(chǎn)發(fā)展中，我國多晶硅生產(chǎn)面臨著很多的難題，特別是技術(shù)難題， 對我國多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成影響，我國多晶硅產(chǎn)業(yè)受制于國際市場的狀況將無法改變，這將危及我國集成電路、半導(dǎo)體器件和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 30 參考文獻 [1] 梁駿吾， 興建年產(chǎn)一千噸電子級多晶硅工廠的思考 [J ] . 中國工程科學(xué) , 2020 , 2 (6) : 33 [2] 劉向陽，多晶硅 .我國光伏產(chǎn)業(yè)的瓶頸 [J]，太陽能． 2020， (3)： l5l7． [3] 蔣榮華，肖順珍．國內(nèi)外多晶硅發(fā)展現(xiàn)狀 [J]，半導(dǎo)體技術(shù)． 2020， (11)： 710． [4] 湯傳斌，粒狀多晶硅生產(chǎn)概況 [J]，有色冶煉． 2020， (3)： 29— 31． [5] 劉萬里，許艷，王飛．蘇帕河礦電聯(lián)營有關(guān)多晶硅生產(chǎn)項目的調(diào)研 [J]，云南水力發(fā)電 ． 2020， (5)： ll一 13． [6] 汪建軍，劉金霞．太陽能電池及材料研究和發(fā)展現(xiàn)狀 [J]，浙江萬里學(xué)院學(xué)報． 2020，(5)： 73— 77． [7] 葛濤，在我國西部地區(qū)建設(shè)多晶硅大廠的必要性和可行性 [J]，上海有色金屬． 2020，(4)： 3537． [8] 程云，周啟星，馬奇英，等．染料廢水處理技術(shù)的研究與進展 [J]．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備， 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二是在高效提純技術(shù)創(chuàng)新集成方面，探索適合多晶硅生產(chǎn)的新提純工藝、技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)創(chuàng)新集成，用于多晶硅生產(chǎn)的原料提純。寧夏發(fā)電集團提出，在現(xiàn)階段國家應(yīng)該采取補貼電價模式，堅決鼓勵建設(shè)光伏電站，減免增值稅，在并網(wǎng)發(fā)電上予以支持。寧夏發(fā)電集團副總工程師盛之林說，多晶硅產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是將產(chǎn)業(yè)鏈延伸到光伏產(chǎn)業(yè)后端。一些業(yè)內(nèi)人士悲觀地估計， 2020年我國的多晶硅生產(chǎn)可能面臨供大于求的風(fēng)險。 五 、 我國多晶硅光伏產(chǎn)業(yè)面臨三大困境 金融危機使多晶硅產(chǎn)業(yè)急轉(zhuǎn)直下 近幾年，受歐美國家太陽能電池需求的拉動，多 晶硅供不應(yīng)求，投資回報率高，國內(nèi)企業(yè)紛紛上馬多晶硅項目，導(dǎo)致我同多品硅產(chǎn)量成倍增長， 2020年我生產(chǎn)的多品硅達到 4000多噸，同比增長 140%壽右。而且，隨著國際市場空間的日趨飽和，太陽能電池生產(chǎn)廠商的利潤空間正從高點開始下滑。多晶硅產(chǎn)業(yè)成為一塊肥肉，我國投資建設(shè)多晶硅項目方興未艾：江蘇大全集團的重慶萬州一期 1500 噸 項目于2020 年 6 月投產(chǎn)；江蘇中能光伏科技發(fā)展公司的徐州一期 1500 噸 項目投產(chǎn)；寧夏陽光硅業(yè)有限公司的 1500 噸 項目于 2020 年末投產(chǎn) ......從現(xiàn)在的市場來看，投資可以賺很多錢，而 且訂單不愁，但是到一定時候市場會飽和，降價競爭就成為必然。 光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將帶動其上游行業(yè) 硅礦采掘的發(fā)展機遇，然而其資源的稀缺性成為資源開發(fā)的焦點。大多數(shù)礦 23 體類型簡單，礦脈大，開發(fā)容易，價值高。由于生產(chǎn)多晶硅的電價成本 【 14】 占生產(chǎn)總成本的 40%，因此像廣西這樣的偏遠地區(qū)就顯得更為適合投產(chǎn)這類產(chǎn)品。要將太陽光轉(zhuǎn)化為電能加以利用，整個過程離不開高純度的多晶硅原材料。 盡管硅有著廣泛的用途，但潛力最大、最有前景的應(yīng)用領(lǐng)域仍是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)。國外多晶硅棒直徑可達 229mm。在 4 種方法中它的沉積速率最高 ,可達 810um/min。該物質(zhì)很難處理，對環(huán)境易造成嚴(yán)重污染。要想提高爐筒壁的溫度，就要設(shè)法提高爐筒壁冷卻介質(zhì)的溫度。改良西門子法的主要技術(shù)特色有四點： 大型多晶棒節(jié)能型還原爐 多晶硅還原爐，出于節(jié)能降耗的考慮，必須大型化，與之相 適應(yīng)的電器也必須大型配套。反應(yīng)器的體積加大 ,硅芯 【 9】 根數(shù)增多 ,爐壁溫度在≤ 575℃的條件下盡量提高；多硅芯溫度均勻一致 (1100℃ ),氣流能保證多硅棒均勻迅速地生長 ,沉積率已由 1960年的 100g/h提高到 1988年的 4kg/h,現(xiàn)在已達到 5kg/h,數(shù)十臺反應(yīng)器即可達到千噸級的年產(chǎn)量。而第三代多晶硅生產(chǎn)流程 (圖 33)中不能用水洗法 ,因為這里要求得到干燥的 HCl。其反應(yīng)式為 : 3SiCl4+Si+2H2 → 4SiHCl3 (3) 式 (3)應(yīng)在高壓下進行 ,例如 500℃的溫度。 SiCl4 法制備第一代多晶硅的生產(chǎn)流程如圖 31所示： 16 圖 31 第一代多晶硅生產(chǎn)流程示意圖 氯硅烷中以 SiCl4 法應(yīng)用較早 ,所得到的多晶硅純度也很好 ,但是生長速率較低 (46um/min) ,一次轉(zhuǎn)換效率只有 2%10%,還原溫度高達 1200℃ ,能耗高達250kWh/kg,雖然有純度高、安全性高的優(yōu)點 ,但產(chǎn)量低?；厥障到y(tǒng)回收 H2 、 HCl、 SiCl4 和 SiHCl3 。主要副產(chǎn)物為 SiCl4 和 SiH2Cl2 ,含量分別為%和 %,此外還有 %較大分子量的氯硅烷 【 7】 〔圖 31〕。 20O7年 4月，科技部組織行業(yè)內(nèi)知名專家對洛陽中硅高科技有限公司承擔(dān)的國家 863課題一 24對棒多晶硅還原爐裝置技術(shù)研究，進行現(xiàn)場測試和驗收。 20世紀(jì) 5O年代就開始了電子級多晶硅的研究， 6O年代中期開始批量生產(chǎn)， 7O年代初，全國盲目發(fā)展有 1O0多家企業(yè)擬建設(shè)多晶硅生產(chǎn)，最后建成投資的僅 2O多家。物理法提純多晶硅太陽能電池目前有了長足進步， 2O06年福建安蘭三晶公司，用自己生產(chǎn)的 4N物理法多晶硅硅料進行拉晶、切片，并批次制作出單晶硅、多晶硅太陽能電池片。世界其它國家：俄羅斯、烏克蘭等國 2Ol0年產(chǎn)能可達 5O00噸 ,德國、法國、西班牙等歐洲國家、韓 國等產(chǎn)能可達 1OOO0噸 、鑄造物理提純法產(chǎn)能可達 1O0O0噸 ,預(yù)計產(chǎn)能可達1O205O噸 ，考慮中國新增產(chǎn)能可以彌補世界產(chǎn)能的不足，中國 2O10年至少可以提供 4O0O0噸 產(chǎn)能，世界總產(chǎn)能將達到 14205O噸 。為了適應(yīng)半導(dǎo)體、太陽能電池用硅量的增加，世界各大公司都有增產(chǎn)多晶硅的計劃，見表 21。里昂證券亞洲公司（ CLSA）對近年來光伏產(chǎn)業(yè)平均稅前利潤的進行了統(tǒng)計和分析，各環(huán)節(jié)的稅前利潤率對比狀況如圖 11 所示： 圖 11：全球光伏產(chǎn)業(yè)鏈平均稅前利潤率分布狀況 由圖 11，我們不難看出 2020年至 2020年期間在全球的光伏產(chǎn)業(yè)鏈中，多晶硅所占的平均稅前利潤率一直要遠遠高于硅片電池片等，里昂證券亞洲公司（ CLSA）根據(jù)詳細的數(shù)據(jù)分析預(yù)測得出 20202020年間，全球光伏產(chǎn)業(yè)的平均稅前利潤率約為 20%25%，其中多晶硅料的稅前利潤率約為 35%50%遠高于硅片、電池片及組件等中下游環(huán)節(jié)的 稅前利潤率（ 10%15%）。多晶硅廠家一直將向半導(dǎo)體供應(yīng)作為重點，而限制向太陽電池的供應(yīng)，這樣有可能限制太陽電池的發(fā)展。在政策與市場的雙輪驅(qū)動下，國內(nèi)一批多晶硅項目已啟動，在追“光”造“硅”熱潮下，以無錫尚德、南京中電光伏、天威英利為代表的國內(nèi)光伏企業(yè)迅速成長，隨著光伏中下游產(chǎn)業(yè)制造規(guī)模日益壯大，預(yù)示著國內(nèi)多晶硅供需形勢更加嚴(yán)峻。 我國的多晶硅伴隨著整個硅材料工業(yè)起步于 20世紀(jì) 50年代中期，到 60年代中期實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)， 70年代初曾一度盲目發(fā)展，生產(chǎn)廠家發(fā)展到 20余家。如洛陽中硅新投產(chǎn)運行的年產(chǎn) 700噸生產(chǎn)線，產(chǎn)品主要介于國標(biāo) 1級品與 2級品之問；還原直接電耗為 170． 59kWh／ kg多品硅 (傳統(tǒng)電耗為 400～ 500kWh)。預(yù)計：在 2020年底，國內(nèi)多晶硅設(shè)計產(chǎn)能將達到 5060噸左右。 太陽能做為一種清潔能源，對我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有重大意義。多晶硅材料是以金屬硅為原料 經(jīng)一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)提純后達到一定純度的硅材料，是硅產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈中的一個極為重要的中間產(chǎn)品，它是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料，也是發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)的重要基石；是 電子工業(yè)中廣泛用于制造半導(dǎo)體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎(chǔ)材料 。電子級硅一般要求純度高于 %以上，高于 %～%（一般稱 9個 9至 11個 9），其導(dǎo)電性介于 104～ 1010歐厘米。 多晶硅具有 灰色金屬光澤 ， 熔點 為 1410℃、 沸點 為 2355℃、 密度 為 ～， 溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸 。s polysilicon industry, photovoltaic industry will appear the phenomenon of coexistence of opportunities and risks. Key words:Polysilicon， Photovoltaic Industry， Investment Risk 4 引言 能源是人類社會賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要資源。 2020 — 2020 學(xué)年 第 一 學(xué)期 畢業(yè)設(shè)計（論文） （課程設(shè)計） 課題 名稱： 多晶硅 生產(chǎn)工藝的發(fā)展 設(shè)計時間： ～ 系 部 ： 化 學(xué) 工 程 系 班 級 ： 0703 應(yīng)化 答 辯 情 況 答辯教師： 年 月 日 評 語 成 績 評 定 指導(dǎo)教師： 年 月 日 1 目 錄 引言 ................................................................ 4 一、多晶硅的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 .......................................... 5 多晶硅的應(yīng)用 ......................................