【正文】 從 SiO 和 C SiO+ 2C= SiC+ CO 生成 SiC，熔融 SiO2 1700℃ 2 Si C +SiO2 = Si + SiO+ CO 熔融液體硅 排出硅 工業(yè)硅冶煉爐示意圖 電極 22 附件 10： 生產(chǎn)用原料與中間產(chǎn)品 的質(zhì)量要求 原 料 名 稱 項(xiàng)目內(nèi)容 質(zhì)量指標(biāo) 備 注 1, 工業(yè)硅粉 粒度 (占 80%) t/a 純度 :含硅量 ≥ 99%(w) 含 Fe ≤ %(w) 含 Al ≤ %(w) 含 Ca ≤ %(w) 含 Ti ≤ %(w) 含 P ≤ %(w) 含 B ≤ %(w) 含 H2O ≤ %(w) 2 液氯 純度 :含氯量 含 H2O 含 NCL3 不揮發(fā)殘?jiān)? ≥ %(V) ≤ %(w) ≤ %(w) ≤ %(w) t/a 3 電解氫氣 純度 :含氫量 含氧 露點(diǎn) ≥ %(V) ≤ %(V) ≤ 60℃ ≤ 30PPm 4 高純氫氣 純度 :含氫量 含氧 含氮 露點(diǎn) ≥ %(V) ≤ %(V) ≤ %(V) ≤ 70℃ t/a ≤ 1PPm CO, CO2,CH 未檢出 5 高純氮?dú)? 純度 :含氮量 含氧 含氫 含 H2O ≥ %(V) ≤ %(V) ≤ %(V) ≤ %(V) CO, CO2,CH 未檢出 6 合成 HCL 純度 :含 HCL 量 含 H2 ≥ 95%(V) ≤ 4%(V) 7 合成 TCS 純度 :含 TCS 量 含 STC 含 DCS 含 C ≥ 87%(w) ≤ 10%(w) ≤ 2%(w) ≤ 100PPmw (+20200= t/a) 8 外購 TCS 純度 :含 TCS 量 含 STC 含 DCS 含 C ≥ 98%(w) ≤ 1%(w) ≤ %(w) ≤ 100PPmw 設(shè)計(jì)為 20200 t/a (視合成 TCS 量多少而定 ) 9 精餾 TCS 純度 :含 TCS 量 含 STC 含 DCS 含 B 含 P 含 Fe 含 C ≥ 93%(w) ≤ 1%(w) ≤ 6%(w) ≤ ≤ ≤ 10PPbw ≤ 50PPmw t/a 合成料、 % 還原回收料 % 氫化回收料 % 23 附件 11：多晶硅產(chǎn)品方案、規(guī)格與質(zhì)量指標(biāo) 1，產(chǎn)品方案： 本 項(xiàng)的產(chǎn)要產(chǎn)品為太陽能級多晶硅，但留有可生產(chǎn)電路級產(chǎn)品的余地（但總產(chǎn)量要適當(dāng)減少）。 21 附件 9： 工業(yè)硅化學(xué)成份與冶煉 1, 工業(yè)硅牌號與化學(xué)成份 工業(yè)硅牌號與化學(xué)成份 牌號 硅不小于 化 學(xué) 成 份 () 用 途 Fe Al Ca 2203 化學(xué)用工業(yè)硅 3303 321 4151 441 551 553 663 775 冶金用工業(yè)硅 2, 工業(yè)硅制備 石英砂（硅石）與炭在電弧爐里還原成硅 (MGSi) SiO2 + 2C = Si + CO 反應(yīng)過程： SiO2 + C = SiO + CO （ 1） SiO + 2C = SiC + CO （ 2） 2 Si C +SiO2 = Si + SiO+ CO （ 3） 第一步：二氧化硅與炭反應(yīng)生成一氧化硅和一氧化碳； 第二步：一氧化硅與炭反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳： 第三步：碳化硅與二氧化硅反應(yīng)生成硅和一氧化硅及一氧化碳。 這意味著降低了原料硅、氯的消耗，即降低了生產(chǎn)成本，為今后 多晶硅在 市場上的競爭處于有利地位。 14 附件 1：國外多晶硅工藝流程示意圖 060919 1，德國瓦克多晶硅工藝流程 2， 美國 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 SiHCL3 外購 HCL 高沸物化學(xué)應(yīng)用 半導(dǎo)體級 無水 HCL SiHCL3 H2 半導(dǎo)體級 SiH2CL2 光纖級 SiCL4 排氣 供料 液 H2 外購 硅粉 外購 HCL HCL SiHCL3 提純 多晶硅制取 多晶硅 產(chǎn)品 SiCL4 氣相白炭 黑產(chǎn)品 尾氣回收 SiCL4 轉(zhuǎn)化 氣相白炭黑生產(chǎn) 冶金級 硅 粉 流 化床 沸騰爐 SiHCL3 合成 精餾 提純 SiHCL3 回收工藝 CVD 多晶硅 (分解爐 ) HCL 回收 H2 回收料分離 SiHCL3 補(bǔ)充 H2 15 3， 日本 三菱公司多晶硅工藝流程 TCS 4，共同特點(diǎn)： 1），無 HCL 合成，均外購 HCL 和硅粉合成三氯氫硅。 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，提高銷售額； 4）開展綜合利用，多品種分檔次 (探測器 級、區(qū)熔級、 IC 級、太陽能級，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)級產(chǎn)品，太陽能級多晶硅、氯化鈣、硝酸鈣，有機(jī)硅與白炭黑）。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)。 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。 1，工藝原理比較簡單 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，工藝過程比較復(fù)雜 前段工序基本上是一個(gè)化工過程，后段工序是一個(gè)化學(xué)冶金過程。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。 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。林洋新能源的未來目標(biāo)定格在近 400 兆瓦。技術(shù)難度僅次于多晶硅的制造難度。硅原料供給不足和成本過高已成為制約我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。 （ 5）寧夏石嘴山投資 70 億元，建設(shè)世界級硅基 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 1500 t/a， 08 年初再上一條生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達(dá) 3000 t/a。 這都是得益于半導(dǎo)體多晶硅 的 基礎(chǔ)材料。 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（又稱硅圓片），在硅片上制成電子元件（分立元件、 太陽能能基片、 集成電路或超大規(guī)模集成電路），才能有用。 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。 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 百萬分之一 0。 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。 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），外購的工業(yè)硅純度 外購的工業(yè)硅純度是百分比， 1 個(gè)九，“ 1N”， 98%， 兩個(gè)九，“ 2N”， 99%，是指扣除測定的雜質(zhì)元素重量后，其余作為硅的含量（純度）。 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 200250 mm。 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）與無坩堝（ FZ），即直拉與區(qū)熔之分。 二、 國內(nèi)外多晶硅生產(chǎn)情況與市場分析 1，國外多晶硅生產(chǎn)情況 國外多晶硅生產(chǎn)，主要集中在美、日、德、意四國的十大公司，多晶硅的生產(chǎn)量占世界的 90%以上，見表 5。 表 7 世界太陽能電池產(chǎn)量及多晶硅生產(chǎn)能力預(yù)測 項(xiàng) 目 2020 2020 2020 2020 2020 2020 太陽能電池 Mw） 2208 2682 3259 3896 4811 多晶硅生產(chǎn)能 (t/a) 30900 34500 38050 49550 54500 58800 3）我國多晶硅市場需求 20202020 年我國多晶硅市場需求也十分旺盛，多晶硅供需矛盾突出，表 8。日本光伏電池產(chǎn)量 再次領(lǐng)先增長到762 兆瓦，增長率為 27%；歐洲產(chǎn)量增加 48%，達(dá)到了 464 兆瓦；美國增加 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。 近年，上游硅片制造工廠、下游的電池片及電池組件公司都在擴(kuò)大產(chǎn)能。 10 三、 多晶硅生產(chǎn)方法 半導(dǎo)體多晶硅的生產(chǎn)的起步在 20 世紀(jì) 4050 年代，但發(fā)現(xiàn)硅的一些 半導(dǎo)體 特性 是比較早的（ 1930年），多晶硅生產(chǎn)工藝的發(fā)明與完善經(jīng)歷了慢長時(shí)間的探索。由于西門子法生產(chǎn)多晶硅時(shí)， 進(jìn)入還原爐的 三氯氫硅和氫氣的混合物是在流動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行的，反應(yīng)速度不快，一次硅的轉(zhuǎn)化率只有 1525%，其余 7585%的高純原料從還原爐尾氣排出，過去沒有回收 ，而用水洗法處理后排 入大氣和河道。 改良西門子法歸納起來有三大特點(diǎn) ： 1），采用多對棒大型