【文章內(nèi)容簡介】 常巨大。當太陽能光伏發(fā)電的成本降低到與火電水平 持平時，太陽能發(fā)電的黃金時代就完全到來了。采用物理提純技術(shù)工藝流程生產(chǎn)太陽能電池等級多晶硅實現(xiàn)這一目標是完全有可能的。 采用物理提純技術(shù)國內(nèi)尚沒有競爭對手，國外的競爭主要來自美、日、德等三個跨國公司的壟斷。因此采用物理提純法生產(chǎn)太陽能電池級多晶硅，不但可以減少環(huán)境污染，改變國內(nèi)多晶硅原料依賴進口的局面，替代石化能源市場，而且可以把當?shù)氐馁Y源優(yōu)勢變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，推動區(qū)域經(jīng)濟 7 的快速發(fā)展，帶動地區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，項目建設十分必要。 項目建設區(qū)域概況 項目區(qū)域情況 三門峽市位于河南省西部，地處豫、陜、晉三 省交界地帶，是一座以工業(yè)為主、綜合發(fā)展的新興城市。轄區(qū)總面積 10496平方公里，總?cè)丝?222萬，市區(qū)人口 38 萬人。三門峽地處黃河中游，公路、鐵路、航空運輸便捷，境內(nèi)公路成網(wǎng)，通衢四方，是豫、陜、晉三省交界處的交通樞紐和區(qū)域性中心城市。三門峽市是河南省乃至全國重要的資源基地，礦產(chǎn)資源得天獨厚。 三門峽工業(yè)園位于三門峽市西 10 公里，規(guī)劃面積 40 平方公里，園區(qū)緊鄰 209 國道、 310 國道、連霍高速，地理位置優(yōu)越，交通便利。園區(qū)內(nèi)總投資 50 億元的開曼鋁業(yè)集團公司和總投資 100 億元的華陽電廠一期工程已分別建成投產(chǎn)，工業(yè) 格局初步形成。園區(qū)規(guī)劃建設遵循科學性、前瞻性原則，以支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基地、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的提升基地、高新技術(shù)的孵化基地、民營企業(yè)的創(chuàng)業(yè)基地、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的提升基地和集約化經(jīng)營的示范基地為目標，努力以一流的設施和環(huán)境吸引海內(nèi)外客商投資興業(yè)，共謀發(fā)展。 三門峽現(xiàn)有電力裝機容量 400萬千瓦，在建電力裝機容量 200 萬千瓦，規(guī)劃新增電力裝機容量約 360 萬千瓦。全市年均水資源總量為 29 億立方米。充足的水、電供應為大工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠保障，低廉的價格有效降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。 三門峽市硅資源及利用情況 三門峽工業(yè)園地處三門 峽市轄區(qū)中心地帶，周邊 100公里范圍內(nèi)硅礦 8 資源已探明儲量約 8000萬噸，平均品位為 SiO2 %。預測遠景儲量約2 億噸，品位大部分在 %～ %范圍內(nèi)，主要分布緊鄰的陜縣、靈寶以及周邊的盧氏、澠池等地。 （ 1）三門峽市周邊硅資源狀況 1 、近鄰的湖濱區(qū)高廟鄉(xiāng)發(fā)現(xiàn)有規(guī)模較大、質(zhì)地較好的石英巖，儲量豐富且品質(zhì)優(yōu)良。根據(jù)表層探測，具有相當?shù)牡刭|(zhì)藏量。該地距沿黃公路不到 2 公里，礦點附近有多條鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路通過。距黃河三門峽水庫 3 公里，三門峽水利樞紐水電裝機容量 40 萬千瓦，礦山開采用水、用 電極為方便。 2 、陜縣，據(jù)地礦管理部門調(diào)查，該縣硤石鄉(xiāng)和菜園鄉(xiāng)發(fā)現(xiàn)有規(guī)模較大、質(zhì)地較好的石英巖。陜縣張茅鄉(xiāng)山口村蘊藏有硅石礦 1000 萬噸， 20xx 年 12 月經(jīng)國家耐火材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心檢驗，硅石含硅（ SiO2）% ，鐵（ Fe2O3） % ，鈣（ CaO） % ，有良好的開采價值。 310 國道、 209 國道、連霍高速公路以及隴海鐵路均通過陜縣，硅石礦運輸極為便利。 3 、靈寶市，該市故縣鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)有石英巖礦產(chǎn)，資源儲量約 3000 多萬噸；在朱陽鎮(zhèn)中脈村附近發(fā)現(xiàn)有石 英巖，走向長 4000 ～ 7000 米，厚度達 100 米左右，儲量可觀， SiO2 平均含量在 98%以上。 310 國道、連霍高速橫貫故縣鎮(zhèn)、朱陽鎮(zhèn)，運輸條件較好。 4 、澠池方山石英砂巖，達到勘探級別， 礦脈分布在澠池縣的洪陽、仁村兩鄉(xiāng)的方山上，東西長 公里，屬震旦系沉積變質(zhì)礦脈，礦層穩(wěn)定，是無水礦床，復蓋層從 01 米，單層厚 1548 米。礦石具鑲嵌結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，硅質(zhì)膠結(jié)，硬度大。 保有儲量約 3000 萬噸，預測遠景儲量 9 近億噸，礦石含 SiO2 平均 % ，含 Fe2O3 % ，含 Al2O3 % ，礦石質(zhì)量屬特級品和一極品，達到生產(chǎn)工業(yè)硅品級， 其儲量豐富，品位和數(shù)量都居全國第一。 310 國道、連霍高速橫貫全縣，槐扒提水工程近在咫尺， 澠池鋁電集團三座電廠總裝機達到 47 萬 KW ，工業(yè)生產(chǎn)中運輸、用水、用電條件得天獨厚。 5 、盧氏縣，根據(jù)該縣地礦管理部門的調(diào)查，全縣估算儲量上億噸。在該縣杜關(guān)鎮(zhèn)、雙槐樹鄉(xiāng)石門村、文峪鄉(xiāng)、城郊鄉(xiāng)、沙河鄉(xiāng)、范里鄉(xiāng)、潘河鄉(xiāng)均有豐富的石英巖礦，且礦石英巖礦多呈脈狀或條帶狀分布，礦石 SiO2 含量為 % ～ % ，含鐵質(zhì) % ～ % ，達到生產(chǎn)結(jié)晶硅品級。龍王廟硅石礦位于杜關(guān)鎮(zhèn)，資源量 350 萬噸，含礦層位屬高山河組石英砂巖，礦層穩(wěn)定，礦物主要成分為石英，二氧化硅含量較高，可作熔劑和玻璃原料，礦床遠景規(guī)模巨大。 （ 2） 硅資源利用情況 三門峽現(xiàn)有硅生產(chǎn)企業(yè)兩家 , 分別為市電業(yè)局（市區(qū)）和盧氏縣電業(yè)局（縣城）所有，產(chǎn)品為金屬硅和硅鐵。產(chǎn)能 萬噸，其中：金屬硅 7500 噸，硅鐵 4500 噸。盧氏硅廠年產(chǎn)結(jié)晶硅 2500 噸，產(chǎn)品為 553 （即含鐵 ％、含鈣 ％、含鋁 ％）。 10 第三章 市場分析與建設方案 市場分析 該項目開發(fā)的終端產(chǎn)品是太陽能級多晶硅，主要應用于太陽能光伏電池，太陽能發(fā)電等領(lǐng)域。隨著世界范圍內(nèi)能源的短缺以及人們環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟意識的不斷增強，太陽能發(fā)電因具有無污染、安全、維護簡單、資源永不枯竭等優(yōu)點，被認為是 21世紀最重要的新能源。自 20世紀 80年代以來，全球光伏電池生產(chǎn)每年以 30%至 40%的速度遞增 .。 20xx年以來 ,整個光伏行業(yè)從原材料到終端產(chǎn)品都出現(xiàn)供不應求的局面。在世界范圍內(nèi)形成特有的“賣方市場”格局。目前國內(nèi)的多晶硅原材料處于 供不應求的局面，我國年需求量的 96%依賴進口。隨著能源枯竭的影響和國家能源政策調(diào)控傾斜，太陽能電池產(chǎn)業(yè)將會很快擴大，國際上已經(jīng)開始了太陽能發(fā)電站的規(guī)劃實施，作為石化能源替代市場，太陽能發(fā)電站的市場規(guī)模將非常巨 大。 多晶硅生產(chǎn)技術(shù)狀況 高純硅材料按使用目的可大體分為三個等級：太陽能電池級，半導體級，超大規(guī)模集成電路級。 目前國際上多晶硅生產(chǎn)的主要傳統(tǒng)工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。新一代低成本生產(chǎn)太陽能級多晶硅的工藝技術(shù)主要有：改良西門子法的低價格工藝；冶金法從金屬硅中提取高純度硅；高純度 SiO2 直接制??；熔融析出法（ VLD： Vaper to liquid deposition）；還原或熱分解工藝；無氯工藝技術(shù)， Al－ Si溶體低溫制備太陽能級硅；熔鹽電解法等。其中改良西門子工藝生產(chǎn)的多晶硅的產(chǎn)能約占世界總產(chǎn)能的 80％，短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷封鎖的局面不會改變。 現(xiàn)行的改良型西門子多晶硅生產(chǎn)工藝主產(chǎn)品為工業(yè)規(guī)模生產(chǎn) 11 N（ N 是國際通 11 用的表征材料純度的技術(shù)術(shù)語， N 的意思為 9， 5 ～ 6 N 的意思為：純度 ～ %）的多晶硅材料， 4 N ～ 10 N的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)在我國還是 空白。目前國內(nèi)使用的其它等級的高純多晶硅材料都是用生產(chǎn) 11 N 過程中的雜質(zhì)含量不同的部分重新融合勾兌而成。美、日、德三巨頭大都采用改良型德國西門子法工藝規(guī)模化生產(chǎn) 11N 級的多晶硅，幾乎壟斷了全世界的高純多晶硅行業(yè)。 物理提純技術(shù)是上世紀末在日本首先開發(fā)成功的技術(shù)，它的技術(shù)指標上限是 6～ 7 N，太陽能電池級用多晶硅的純度恰好為 6～ 7 N。它是冶金提純技術(shù)、晶體生長技術(shù)、化工技術(shù)和精密半導體檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 國際國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)現(xiàn)狀及趨勢 （ 1）國際多晶硅生產(chǎn)現(xiàn)狀及趨勢。 多晶硅是生產(chǎn)硅單晶最 關(guān)鍵的原材料，世界先進的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)一直由美、日、德三國壟斷著。我國多晶硅的自主供貨存在著嚴重的缺口，95%以上依靠進口，近年多晶硅市場售價的暴漲，已經(jīng)危及到我國多晶硅下游產(chǎn)業(yè)的正常運營，并成為制約我國信息產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。據(jù)專家預測，世界多晶硅產(chǎn)量 20xx年將達到 30000噸～ 35000噸， 20xx年世界多晶硅的年需求量將達到 65000噸，太陽能電池多晶硅將超過半導體級多晶硅需求量。我國集成電路和太陽能電池對多晶硅的需求快速增長，20xx年集成電路產(chǎn)業(yè)需要電子級多晶硅約 1000噸，太陽能電池需要 多晶硅約 1400噸；到 20xx年，電子級多晶硅年需求量將達到約 20xx噸，光伏級多晶硅年需求量將達到約 4200噸。 目前，生產(chǎn)光伏電池普遍采用晶體硅作為原料（ 20xx年比重高達 92%），而晶體硅料的生產(chǎn)技術(shù)壁壘很高，基本掌握在全球 8 家大生產(chǎn)商手中，他們占有全球 95%以上的市場份額。 20xx 年全球晶體硅的需求還只有 21800 噸（其中太陽能級 6800 噸）， 20xx 年已 12 經(jīng)上升到 33000 噸（其中太陽能級 12900 噸），增長了 50%，而多晶硅總產(chǎn)量為 27000噸，比 20xx年增長 %，按此速度增 長，預計 20xx年僅多晶硅就必須生產(chǎn) 31460噸，這已超出了生產(chǎn)能力（ 28800噸／年） 2680噸，供求矛盾日益加劇，預計缺口 2700噸。目前，世界各大晶體硅廠家基本滿負荷生產(chǎn)。 （ 2）國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)現(xiàn)狀及趨勢。 我國關(guān)于硅材料的研究與世界同步，始于上世紀 50年代，雖然經(jīng)過半個世紀幾代人的艱苦努力，我國的硅基產(chǎn)業(yè)還遠落后于西方工業(yè)國。由于生產(chǎn)、技術(shù)、工藝落后，設備陳舊，生產(chǎn)規(guī)模小，物耗、能耗高，產(chǎn)品成本高，很大部分企業(yè)虧損相繼停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)，目前多晶硅生產(chǎn)企業(yè)僅四家，年生產(chǎn)能力總共不超過 300噸，實際年生產(chǎn)量只 能達到 100噸。 生產(chǎn)廠家 能力（噸） 產(chǎn)量（噸） 河南洛陽單晶硅廠 20 20 四川峨眉半導體材料廠 100 57 上海棱光實業(yè)公司 95 8 四川重慶天元化工廠 15 5 合 計 200 100 我國加入 WTO 后，芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。一大批芯片項目已經(jīng)啟動，我國已形成分別以北京、上海、西安為中心的三大基地并存的局面。隨著芯片產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，我國多晶硅需求量越來越大。此外，硅太陽能電池被列為國家重點發(fā)展計劃，硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)的開發(fā)增大了多晶硅的需求量，進一步加劇了多晶硅市場供不應求的矛盾 。因此，國內(nèi)盡快發(fā)展多晶硅產(chǎn)業(yè)勢在必行。 未來國際國內(nèi)市場多晶硅需求 預測 從國際市場看，多晶硅供不應求。目前世界上能生產(chǎn)多晶硅 13 的國家主要是美國、日本和德國， 20xx年總產(chǎn)量為 24000噸，而全球市場需求量為 26201噸，出現(xiàn)了 20xx噸的市場缺口。這導致多晶硅產(chǎn)品價格的大幅度上漲，一公斤太陽級多晶硅材料由兩、三年前的 13美元，一路猛漲到 46美元。 20xx年更漲到 80美元以上。國際市場多晶硅需求量在以每年 10－ 12%的速度增長，按此增長速度預測，今年全球多晶硅需求量將達 31500噸， 20xx年將達60000噸，缺口超萬噸以上。亞太地區(qū)特別是日本、臺灣、新加坡、韓國等地，都是多晶硅的主要需求地，其中韓國完全依靠進口。這給處在亞太地區(qū)的中國多晶硅產(chǎn)業(yè)提供了巨大商機。 從國內(nèi)市場看， 20xx年國內(nèi)需求量 2280噸，市場缺口 2180噸。據(jù)中國工程院的專家調(diào)查， 20xx年我國對多晶硅的需求量為 3800噸，其中光伏產(chǎn)業(yè)需求 2691噸，而 20xx年我國多晶硅國內(nèi)生產(chǎn)能力不超過 300噸，即使全部供應光伏產(chǎn)業(yè)，也僅是市場需求的 10%，其余只能依賴進口。預計到 20xx年，國內(nèi)對多晶硅的需求將超過 5000噸，即使正在建設 的四川新光硅業(yè)年產(chǎn) 1000噸多晶硅生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，市場仍有缺口 3700噸，其余仍需依靠進口。 為了滿足國內(nèi)外多晶硅市場的需求，適應芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，采用新型物理提純技術(shù)建設年產(chǎn) 1000噸的太陽能級多晶硅項目，是發(fā)展我國多晶硅產(chǎn)業(yè)、 IC產(chǎn)業(yè)的當務之急。 生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)工藝 根據(jù)產(chǎn)品市場發(fā)展趨勢和企業(yè)市場開發(fā)狀況，本項目生產(chǎn)規(guī)模擬定為年產(chǎn) 1000噸太陽能電池等級多晶硅。逐步建成年產(chǎn) 3000噸太陽能電池等級多晶硅的生產(chǎn)規(guī)模。產(chǎn)品有太陽能電池原料（硅片），拉單晶硅棒原料。 主要生產(chǎn)工藝為：中頻爐粗去雜處 理、溫控定向凝固、浮揚等離子去雜（在日本技術(shù)的基礎(chǔ)上改造）、電子去雜、晶向拉伸等流程。本項目技術(shù)在國際尚屬全新工藝、關(guān)鍵工藝技術(shù)含量高。 14 第四章 項目的工藝技術(shù)方案 項目工藝技術(shù)情況 本項目采用物理提純和定向結(jié)晶法生產(chǎn)太陽能電池等級多晶硅錠，國內(nèi)首創(chuàng)，達到國際領(lǐng)先水平。通過此方法可以生產(chǎn)出高質(zhì)量、低成本的太陽能等級多晶硅材料，從而打破我國多晶硅長期依賴高價進口的被動局面，有利于我國多晶硅太陽能電池行業(yè)的整體提高。該技術(shù)大幅度降低了傳統(tǒng)改良型德國西門子法的投資額，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更合理、省能、環(huán)保、更安全 。 本項目采用的技術(shù)在日本已經(jīng)投入規(guī)?；a(chǎn)，太陽能電池用多晶硅產(chǎn)品技術(shù)已成熟，但是由于西方世界對技術(shù)的嚴格保密性，距離公開化還需要相當時間。由于本項目技術(shù)的先進性和實用性，今后在太陽能電池業(yè)行業(yè)界定會逐步被采用。 產(chǎn)品主要性能指標 與現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的比較 本項目技術(shù)為國內(nèi)首創(chuàng)。項目完成后，產(chǎn)品的技術(shù)性能、質(zhì)量水平均能達到國際先進水平，在國內(nèi)和國際市場上將具有較強的市場競爭力。 產(chǎn)品主要技術(shù)指標參數(shù) 通過完善工藝技術(shù)，工業(yè)化產(chǎn)品多晶硅片達到 15%以上的光電轉(zhuǎn)換效率，完全可 以滿足目前國際上商用太陽能電池的技術(shù)指標。 已有裸磚片浸液處理表面蜂窩構(gòu)造處理、特殊印刷電極技術(shù)等，具有自主獨立知識產(chǎn)權(quán)，并能提高光電轉(zhuǎn)換效率。 15 國產(chǎn)化程度 設備國產(chǎn)化：本項目所需的主要易耗生產(chǎn)設備擬采用自主設計，國內(nèi)解決的模式，關(guān)鍵檢測設備計劃進口。 原料國產(chǎn)化：主要原材料全部從國內(nèi)采購，大幅減少原料進口份額。 高附加值產(chǎn)品 技術(shù)提供方已經(jīng)成功開發(fā)研制出了獨特的廉價的多晶硅切片生產(chǎn)技術(shù)。如果以硅片形式出售，利潤率會更高。 工藝關(guān)鍵技術(shù)及先進性 物理提純法關(guān)鍵工 藝：中頻爐粗去雜處理、溫控定向凝固、浮揚等離子去雜（在日本技術(shù)的基礎(chǔ)上改造）、電子去雜、晶向拉伸等流程。 本項目采用的技術(shù)在日本已經(jīng)投入規(guī)模化生產(chǎn)太陽能電池用多晶硅，技術(shù)成熟，在國際上尚屬全新工藝，關(guān)鍵工藝技術(shù)含量高。 16 第四章 建設條件及選址方案 原材料供應 生產(chǎn)多晶硅的主要原材料工業(yè)硅，是由硅石冶煉而成，硅石的主要成份是二氧化硅。全球硅石礦主要分布在三個地區(qū)即：中國、巴西、克什米爾地區(qū)。我國是世界上公認的高品位硅礦儲藏國，同時又是工業(yè)硅出口大國。本項目所需工業(yè)硅原料，短期內(nèi)可充分利用三 門峽市現(xiàn)有工業(yè)硅產(chǎn)能。長期看，為了有利于三門峽市硅資源的就地轉(zhuǎn)化和增值， 項目建設方可考慮采取整體買斷三門峽地區(qū)主要硅石資源礦山開采權(quán)，同時收購三門峽地區(qū)現(xiàn)有兩家金屬硅加工企業(yè)，新建一座多晶硅冶煉廠，建成從硅石原料到工業(yè)硅到多晶硅的集資源開采、冶煉、制造為一體的大型多晶硅生產(chǎn)企業(yè)，從而為多晶硅生產(chǎn) 提供可靠、穩(wěn)定的資源保障。 場址 廠址 項目擬選廠址充分考慮原材料供應和生產(chǎn)要素供應以及區(qū)位優(yōu)勢。 項目建設擬選址位于三門峽工業(yè)園，距三門峽市 15 公里。工業(yè)園緊鄰 310 國道、 209國道、隴海鐵路、連霍高速公 路，地處河南、陜西、山西三省交界，是我國中西部地區(qū)的結(jié)合地帶，地理位置特殊，交通便利。園區(qū)投資政策優(yōu)惠，發(fā)展環(huán)境寬松，各項基礎(chǔ)設施正在高起點、高標準按規(guī)劃建設。 氣象條件 年平均氣溫 ℃ 絕對最高氣溫 ℃ 17 絕對最低氣溫 ℃ 歷年平均相對濕度 63% 歷年最大絕對濕度 歷年平均降水量 歷年最多降水量 1031mm 歷年最少降水量 歷年平均氣壓 地質(zhì)及水文 項目區(qū)地下水位深 15m，地下水源豐富，水質(zhì)良好。地質(zhì)結(jié)構(gòu)良 好，地質(zhì)及水文條件優(yōu)越。 5. 2. 4 交通條件 項目擬選地址所在的工業(yè)園，交通十分方便，距西安機場、洛陽機場、運城機場、鄭州機場分別為 200km、 110 km、 50 km、 290 km，隴海鐵路、連霍高速、 310國道橫貫東西， 209 國道、三運高速公路、擬建中的臨三高速公路縱穿南北。公路網(wǎng)絡四通八達，飛機、火車運輸十分方便。 原材料輸送、產(chǎn)成品運銷都極為便利。 5. 2. 5 抗震條件 該區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，根據(jù)現(xiàn)行 中國地震烈度區(qū)劃圖 （ 1999） ，本區(qū)地震烈度六度，抗震按六度設防。 供水和供電 供電 項目建設選址園區(qū)電力供應充足，可充分保障 企業(yè)生產(chǎn)所需電力。 18 供水。 項目區(qū)內(nèi)地下水豐富，水質(zhì)良好，適合生活飲用水和生產(chǎn)用水。 項目建設區(qū)域