【文章內容簡介】 能電池行業(yè)爆發(fā)式增長的開始,當年生產總量達到139MW,2006年更是達到400MW,從而超過美國成為全球第三大生產國,產能則達到驚人的1180MW。我國以3年產量增長45倍,產能增加125倍而成為全球發(fā)展最快的國家。盡管如此,相對于世界太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展,中國太陽能光伏產業(yè)規(guī)模仍然很小,基礎比較薄弱,應用市場不夠穩(wěn)定。從供給方面看,國內近三年來生產能力提升很快,主要光伏電池生產企業(yè)的產品以出口為主,只有少部分產品滿足內需。從政策方面,我國政府對太陽能產業(yè)也給予了充分的扶持。2006年1月,《中華人民共和國可再生能源法》正式實施,此法在資源調查與發(fā)展規(guī)劃、產業(yè)指導與技術支持、推廣與應用、價格管理與費用分攤、經濟激勵與監(jiān)督措施、法律責任等方面做出了規(guī)定。隨后,國家又陸續(xù)出臺了《可再生能源發(fā)展專項資金管理暫行辦法》、《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》等支持可再生能源發(fā)展的實施細則,使國家在可再生能源領域方面的扶持政策日趨明朗化,2007年9月出臺的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》又為可再生能源的利用提出了較為明確的階段性發(fā)展目標。這一系列法律、政策無疑是對我國太陽能發(fā)電產業(yè)發(fā)展的有力支持。,是各國最著力發(fā)展的可再生能源技術之一。80年代以來,即使是在世界經濟從總體上處于衰退和低谷的時期,光伏發(fā)電技術也一直保持著10%15%的遞增速度在發(fā)展。90年代后期,發(fā)展更為迅速,成為全球增長最快的高新技術產業(yè)之一。尤其是近年來,世界上太陽能電池總產量以每年超過30%的速度在增長,預計2010年世界太陽能電池的產量將達到1400MW,到2020年將達到7000MW。預計2015年全球系統(tǒng)裝機容量將達到10000MW,其中,尤以日本、美國和德國發(fā)展最快,這些國家光伏發(fā)電裝機容量占世界總裝機容量絕大部分。世界能源組織(IEA)預測,到2020年世界光伏發(fā)電的發(fā)電量將占總發(fā)電量的1%,2040年可達20%。根據歐洲聯(lián)合研究中心(JRC)對未來可再生能源和太陽能發(fā)電的預測,到2030年可再生能源在總能源結構中占到30%以上,太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應中達到10%以上。2040年可再生能源在總能源結構中占50%以上,太陽能光伏發(fā)電將占總電力供應的20%以上。到本世紀末可再生能源在能源結構中將占到80%以上,太陽能發(fā)電占到60%以上,太陽能發(fā)電將日益顯示出最重要的戰(zhàn)略地位。歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(EPIA)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會的預測:2010年2020年將達到34%。2020年世界的光伏發(fā)電累計裝機容量預計將達200GW。其中美日歐安裝總量超過50%。美國計劃急起直追,奪回1999年開始失去的世界光伏產業(yè)和市場的主導地位。,全國有2/3以上的地區(qū)年日照時數(shù)在2000小時以上,開發(fā)利用的潛力非常大。從全國太陽年輻射總量的分布來看,青藏高原和西北地區(qū)、華北地區(qū)、東北大部以及云南、廣東、海南等部分低緯度地帶均為太陽能資源豐富或較豐富的地區(qū)。我國太陽能發(fā)電產業(yè)的應用空間非常廣闊。第一,我國有荒漠面積100余萬平方公里,主要分布在光照資源豐富的西北地區(qū),如果利用荒漠安裝并網太陽能發(fā)電系統(tǒng)則可以提供非?？捎^的電量。第二,太陽電池組件不僅可以作為能源設備,還可作為屋面和墻面材料,既供電節(jié)能,又節(jié)省了建材,具有良好的經濟效益。第三,迄今我國邊遠地區(qū)仍有較多居民尚未用電,如果單純依靠架設電網供電,則成本高,建設周期長,不經濟。太陽能發(fā)電無需架設輸電線路,且建設周期短,可以有效解決邊遠地區(qū)用電的難題。事實上,中國的太陽能電池市場巨大,僅農村和邊遠地區(qū)的潛在市場就達到3000MWp,中國在太陽能電池的潛在市場已為世界所公認。同時,2006年1月1日實施的《可再生能源法》也將大大促進光伏發(fā)電系統(tǒng)在邊遠地區(qū)的推廣和城市并網發(fā)電以及超大規(guī)模沙漠電站的應用。目前,我國90%的光伏產品都出口到歐美及日本等國外市場。國內對太陽能光伏的應用也主要集中在農村電氣化和離網型太陽能光伏產品。預計在今后的十幾年中,太陽電池的市場走向將發(fā)生很大的改變,到2010年以前中國太陽電池多數(shù)是用于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng),從2011年到2020年,中國光伏發(fā)電的市場主流將會由獨立發(fā)電系統(tǒng)轉向并網發(fā)電系統(tǒng),包括沙漠電站和城市屋頂發(fā)電系統(tǒng)。在當前國際國內能源日趨緊張的形勢下,受西方發(fā)達國家大力推廣太陽能光伏發(fā)電應用并取得顯著成效的鼓舞,以及我國可再生資源相關法律法規(guī)健全之際,中國太陽能光伏產業(yè)發(fā)展已箭在弦上。依照國外模式,上海市啟動了“十萬屋頂光伏發(fā)電計劃”,無錫市也啟動了“一千個屋頂光伏發(fā)電工程”,這些工程的啟動實施,預示著中國本土龐大的光伏市場才剛剛啟動。隨著中國《可再生能源法》的正式實施和國內相關配套政策的出臺,在能源緊缺的今天,可以提供無限儲量的太陽能光伏產業(yè)在中國一定會大有市場。根據2007年9月公布的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》,到2010年,我國太陽能發(fā)電總容量將達到30萬千瓦,到2020年達到180萬千瓦。在北京召開的“世界太陽能大會”上,中國資源綜合利用協(xié)會可再生能源專業(yè)委員會、歐洲光伏產業(yè)協(xié)會和世界自然基金會共同發(fā)布了《中國光伏發(fā)展報告》,報告預測到2030年左右,光伏發(fā)電將在價格上具有與常規(guī)發(fā)電競爭的能力,并逐漸成為主流能源利用形式。報告指出,中國太陽能光伏發(fā)電發(fā)展?jié)摿薮?預計到2030年光伏裝機容量將達1億千瓦,年發(fā)電量可達1300億千瓦時,相當于30多個大型煤電廠。,多晶硅材料的生產技術掌握在美、日、德7個公司的10家工廠手中,形成了技術封鎖、市場壟斷的狀況,主要有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美國的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司,德國的Wacker公司等,年產能大部分1000噸以上,其中Tokuyama、Hemlock、Wacker公司年產能為30005000噸。近年來,太陽能光伏產業(yè)呈現(xiàn)爆炸式增長,相較之下,上游料源供給端產出擴增卻十分有限,原材料方面的產能無法滿足太陽能電池行業(yè)的生產需要,導致硅片、硅料嚴重短缺,致使一般的電池企業(yè)產能利用率不到40%。(資料來源:《2007年中國太陽能電池產業(yè)深度研究報告》)《2007年中國太陽能硅片硅錠產業(yè)鏈研究報告》的數(shù)據,%,%。,。但由于太陽能電池或者組件的價格將持續(xù)下跌,導致硅片的價格也會有一定的下降。不過可以預見的供需缺口及需求的強勢遞增,使硅片的降幅不會很大,也不排除有上漲的空間。國內不斷有新的硅片企業(yè)產生,而且目前的硅片企業(yè)也在大勢采購新設備擴充產能產量,盡管產能的遞增容易,但由于硅料的瓶頸短時間內無法解決,因此產量的遞增并沒有產能遞增迅速,2006年多晶硅太陽能硅片的出貨量約110兆瓦,而太陽能單晶硅片的出貨量280兆瓦多,明顯多于多晶硅硅片的出貨量。出現(xiàn)這種情況的原因主要是國內從事單晶硅硅片的企業(yè)遠多于多晶硅硅片,而且單晶硅拉晶爐國產設備成熟,容易上線生產,而多晶硅鑄錠爐必須進口,價格昂貴。,但沒有太陽能電池產量產能遞增的速度快,因此硅片依然處于缺貨狀態(tài)。2005年的供需缺口約16兆瓦,而到2006年缺口擴大至140兆瓦,2007年缺口擴大至180兆瓦,根據《2007年中國太陽能硅片硅錠產業(yè)鏈研究報告》的預測,2008年及未來的時間內缺口依然存在。根據《2007年中國太陽能硅片硅錠產業(yè)鏈研究報告》的預測,2012年多晶硅硅片的產量多于單晶硅硅片的量,一個重要方面是由于需求端的推動,多晶硅的價格便宜及性能滿足要求。、邊遠地區(qū)的生活工業(yè)用電、通訊、民用商品等,而光電幕墻在我國的應用還只是一個起步。本項目采用國際先進的設備和技術,項目投產后可形成年產16000萬片多晶硅片的生產能力。主要為本公司配套用,同時新的擴產計劃正在醞釀中。國外硅片生產情況世界上目前有日本、挪威SCANWAFER、德國DEUTSCHESOLAR、英國/德國PVSilicon、美國BP等實力雄厚的硅片生產廠商,其生產量占據世界硅片生產90%以上的市場份額。國內硅片生產情況近幾年間我國太陽能發(fā)電相關產業(yè)發(fā)展迅猛,也涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的公司。主要企業(yè)如LDK、揚州順大和常州天合等?！艚髻惥S江西賽維LDK太陽能高科技有限公司是目前亞洲規(guī)模較大的太陽能多晶硅片生產企業(yè),位于江西省新余市經濟開發(fā)區(qū),專注于太陽能多晶硅鑄錠及多晶硅片研發(fā)、生產、銷售為一體的高新技術光伏企業(yè),擁有先進的生產技術和設備。2006年4月份投產,7月份產能達100兆瓦,10月份產能達到200兆瓦?！舫Ｖ萏旌铣Ｖ萏旌衔挥诮K常州電子產業(yè)園,在美國紐約證券交易所上市。公司業(yè)務涉及單晶、硅片、組件和系統(tǒng)安裝,實現(xiàn)了光伏產業(yè)鏈的垂直一體化整合。第四章,要進一步降低成本、提高質量和產量,只有靠消化、吸收和再創(chuàng)新。本項目通過引進國外先進技術,在原有生產經驗的基礎上,組織科技團隊確保項目全面達產和穩(wěn)定生產,確保擴建項目生產效率。而特別強調在消化吸收的基礎上進行再創(chuàng)新,而且要靠再創(chuàng)新來提高產品的質量和產量,以加速投資回收資產的增值和利稅的上升。引進國外先進技術本項目采用引進國外先進的關鍵技術及裝備,引進國外先進技術:引進日本的線切割機。引進日本的砂漿回收系統(tǒng),砂漿回收系統(tǒng)用于將多線切片機形成的切粉從砂漿中有效分離,然后增添少量的碳化硅、分散劑進行砂漿再生,有效的利用了生產中產生的廢料,并且減少了污水排放。以上裝備和技術屬于世界先進水平,使硅棒和硅片的利用率大大提高,而且可以降低硅片損傷層,并使產品技術達到國際先進水平,位于國內同行技術前列。從國內獲得的技術依托國內產學研聯(lián)合平臺,對國外先進技術進行消化、吸收、再創(chuàng)新。本項目引進的技術均與國外相關公司達成了技術引進意見,目前,國外公司已派工程師到現(xiàn)場作為技術顧問。公司已經與浙江大學硅科技國家重點實驗室技術合作達成了協(xié)議,無知識產權糾紛。,經過定向凝固形成多晶硅鑄錠,再用線切割機切割后,制成多晶硅片。多晶硅從硅料到硅片的生產工藝主要包括鑄錠及切片二個主要工藝流程。廠內將配比較齊全的質量控制及檢測分析手段,以確保產品質量和大規(guī)模生產的安全。多晶硅鑄錠生產工藝多晶硅錠生產以多晶硅為原料,經鑄錠爐先熔化后定向固化,即為多晶硅錠。①選料:多晶硅錠采用原料為外購多晶硅和多晶硅片生產中產生的廢料(邊角料和不合格品),硅含量≥%。選料作用根據電阻率對原料進行分類,便于控制熔鑄多晶硅錠在適宜的電阻率范圍內,為手工作業(yè)。②化學腐蝕:作用去除多晶硅原料表面氧化層、損傷層及微量雜質,采用酸液腐蝕法。根據建設單位提供資料,約50%的多晶硅原料需化學腐蝕。③三級逆流水洗:化學腐蝕后硅原料采用軟水三級逆流清洗法,去除硅原料表面少量殘留酸液。軟水由本廠軟水裝置提供,軟水用量為20t/h。該工序有酸性廢水(W1)產生。④烘干:作用去除水洗后潔凈多晶硅原料表面殘留水分。烘干在電加熱烘箱中進行,加熱溫度為120℃左右,烘干時間為3小時,每次烘干量約500kg。烘干過程中有水汽(G2)產生,直接通至車間外無組織排放。⑤投料:將不同電阻率的潔凈硅原料(包括外購硅原料和多晶硅片生產中產生的廢料)按工藝要求投入長方體石英陶瓷坩堝中,每次投料重量約500kg。左右,因此不同電阻率硅原料投料重量需根據電阻率計算結果進行配比。為便于控制多晶硅錠電阻率,投料時需加入適量低電阻率的硼硅。⑥熔鑄:作用為獲得正方形多晶硅錠。熔鑄分裝爐、熔化、結晶、退火、冷卻等工藝環(huán)節(jié),均在熔鑄爐中進行。按正常工藝,一爐熔鑄時間約62個小時,在熔鑄整個過程中部分階段通入保護氣體氬氣,通入保護氣作用為防止殘留空氣中少量氧氣氧化原料硅,氬氣通入量為35L/min。同時熔鑄爐在熔化、結晶、退火工藝環(huán)節(jié)均需夾套冷卻水,冷卻熔鑄爐爐壁,冷卻水循環(huán)量為10t/h,時間為62h。⑦破錠:將冷卻后多晶硅錠和石英陶瓷坩堝一起通過行車從熔鑄爐中吊出,然后手工敲碎石英陶瓷坩堝,獲得長方體多晶硅錠。硅片切片生產工藝多晶硅硅片生產多晶硅錠為原料,經切方、平磨倒角、切片等加工后,即為成品硅片。硅片生產工藝流程及產污環(huán)節(jié)見下圖。硅片生產工藝流程※工藝流程敘述:①切方:將多晶硅錠切割成規(guī)格為156mm156mm250mm的長方體。切方在全自動電腦控制開方機上進行,切方過程中需用切削液沖洗刀口,起潤滑和冷卻作用。②檢驗1:采用壽命儀、萬用表、氧硅儀紅外探傷儀等測試設備檢測長方體硅錠是否合格,其中壽命儀、萬用表、氧硅儀分別檢測電頻率、電阻率、氧硅含量和晶體缺陷。③平磨倒角:通過精磨機對切方硅錠進行表面平磨和倒角,其中精磨作用增加柱面磊晶層和光阻度,達到光滑、平整目的。倒角使銳利直角磨成圓弧形,防止晶片邊緣破裂及晶格缺陷產生。④水洗:采用水噴淋方式對平磨倒角硅錠進行沖洗,去除表面殘留精磨顆粒物。⑤切片:將平磨倒角硅錠切割成規(guī)格為156mm156mm的硅片。切片分黏結和切片兩個環(huán)節(jié)。黏結:在需切割硅錠表面涂一層粘結劑,作用防止在切片過程中損傷硅錠外表面。切片:在全自動電腦控制線切割機(或稱切片機)上進行,切片過程中需用切削液沖洗刀口,起潤滑和冷卻作用。⑥超聲波清洗:采用超聲波清洗方式,去除粘附在硅片表面雜質和粘結劑。超聲波清洗原理是利用每秒鐘上萬次的機械振動,使超聲波以正壓和負壓重復交替變化的方式傳播,在清洗水中不斷產生數(shù)以萬計的微細氣泡。由于正壓和負壓的作用,使氣泡破裂時對空穴周圍產生巨大的沖擊,放出巨大的能量,從而去除粘附在表面的雜質,利用超聲波清洗可達到比人工或機械清洗更好的效果。⑦離心脫水:通過離心機離速旋轉,去除硅片表面殘留水份。⑧檢驗2:檢驗指標為硅片尺寸、厚度、表面質量等指標。⑨包裝:將成品硅片用海綿一隔一疊放后,打包入庫?！凹夹g先進、先內后外”,即引進國內外當前最先進的生產設備,在技術相同的情況下,優(yōu)先考慮國內的設備。經過市場調查,國內目前硅棒及切片的生產廠商的主要生產設備都是采用進口方式。由于本項目是采用引進國外先進的技術,目前國內的生產設備均達不到產品生產的要求,故本項目的主要生產設備大部分主要采用進口方式,部分配套設備國內采購。項目引進日本PV800/1000線切割機100臺,體少子壽命檢測儀等生產和檢測設備,共計108臺套,用匯11128萬美元。同時購置國產多晶爐、開方機、倒角機、截斷機和在線回收系統(tǒng),共計145臺套,金額21990萬元,并配套公用工程與部分檢測設備。由于項目符合的國家有關政策