多晶硅制造现状和行业技术发展趋势分析

内蒙古神舟硅业有限责任公司
ORISI Silicon Co., Ltd
2 光伏发展的历程
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3 光伏发展的趋势
光伏政策环境越来越有利 环境保护，低碳经济，各国新能源政策，欧洲2020年20%可再生能源目标，日本 再次提升，美国新政府的推动，印度、中国等发展中国家的新兴市场政策改善…. 光伏成本将进一步降低 外因：金融危机促使电池和组件降价55%左右，硅片降价70%左右，多晶硅降 价90%左右，光伏发电成本短时间降低一半以上。光伏行业复苏最早，增长最快。 内因：目标与传统能源成本相当，降低成本是客观要求。 技术革新进一步提升 效率提升，新电池技术，新产品—— 都是为了降低成本 市场空间和应用领域全面放大，有加速发展趋势 市场增长速度与发展的趋势将继续推进光伏发电应用扩大，未能能源的巨大 缺口将促使各方面有力推动。地球环境恶化的趋势与保护已不简单是口号，给地球人 留下的治理时间已非常迫切。
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
公司名称
锦州凌海 宜昌南玻 神舟硅业 宁夏阳光 中宁硅业 山西潞安 四川超磊 江苏顺大 内蒙古锋威 新光硅业 四川瑞能 洛阳中硅 江苏大全 永祥硅业 特变电工 内蒙古大陆 江西赛维 江苏中能 三九硅业
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1 多晶硅生产工艺介绍
SiO2+C
（物理冶金过程） 吹气 造渣 真空熔炼 腐蚀 等离子替
UMG
定向凝固
（Elkem、Dow Corning、JFE Steel、BSI, NS solar Materials)
金属硅
SiCl4
锌还原
西门子
SiHCl3
来自百度文库
SoG
德国 内蒙古神舟硅业有限责任公司
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2 改良西门子工艺技术特点、问题及发展方向
改良西门子工艺流程图
改良西门子法的核心在于增加了还原尾气干法回收系统和SiCl4氢化工艺，实现了闭 路循环。是目前最为成熟的多晶硅生产方法； 目前76%的多晶硅采用改良西门子法生产（Wacker、Hemlock、Tokuyama、REC）；
流化床 VLD 西门子
（Tokuyama）
H2SIF6
SiH4
流化床 Tube R.
（JSSI）
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1 多晶硅生产工艺介绍
不同工艺下的多晶硅产品
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1 多晶硅生产工艺介绍
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2 改良西门子工艺技术特点、问题及发展方向
改良西门子工艺的技术需求
1 余热利用 ① 还原炉所耗电能约占总电耗的60％，应该实现综合利用。 ② 若还原过程的90％的余热得到再次利用，将使得单位电耗大幅度 下降。 2 提升闭环工艺的效率 ① 提升还原炉的效率，采用更好的多对棒技术； ② 提升四氯化硅的氢化效率，降低闭环运行的能耗。 3 多晶硅制备中四氯化硅工艺技术
国外多晶硅制备新技术发展情况
企业名称 Chisso Systems ECN Elkem Solar Dow Corning HemLock Invensil Steel JSSI MEMC NTNU SINTEF REC Silicon Tokuyama Wacker 国别 日本 美国 挪威 挪威 美国 美国 法国 日本 德国 美国 挪威 挪威 日本 新工艺概况 开展SiCl4锌还原法量产验证性研究，08年7月开始建厂 热还原法 硅石热碳还原工艺，实验阶段 冶金法：纯冶金级硅→渣化→定向凝固→破碎→磨光→化学浸出。已投产 熔融金属硅渣化后与水气反应去除硼和磷，然后用HEM炉定向凝固 硫化床反应法 等离子体纯化冶金法 用电子束和等离子冶金技术结合定向凝固方法，已试产 利用Silane-FSR（free-space Reactor）生产粉状硅，然后压制成型，已投产 以甲硅烷气为原料，通过流化床反应炉闭环工艺生产粒状多晶硅，已投产 熔盐电解法 流化床多晶硅沉积技术和改良的西门子-反应器技术，已试产 气态TCS 和氢从上端进入加热的石墨管，还原出的硅，已试产 以三氯氢硅和氢气为原料，流化床反应器（FBR），已试产
总 量：
43150
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4 国内多晶硅的生产情况
国内多晶硅目前已建成和在建企业的规划 产能是15600吨，到2012年预计可以实现 产量98000吨
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5 国内到2012年的规划产能及产量
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2 改良西门子工艺技术特点、问题及发展方向
SiCl4的回收处理 ① 还原尾气干法回收技术+SiCl4氢化技术实现闭环工艺 热氢化处理成SIHCl3再循环使用，目前国内的问题在于单程氢 化效率不高（< 20%），可以通过多次循环实现闭环工艺，缺点 是能耗较高； 采用冷氢化工艺实现闭环工艺，效率有望更高，能耗降低，但 设备较为复杂危险； ② 制造气相白炭黑、癸酸乙酯、光纤等其他产品
序号 1 2 3 4 5
企业名称 Hemlock Semiconductor（美） REC（挪威） WACKER（德） Tokuyama（日） MEMC Electronic Materials（美） Mitsubishi Materials（日） & Mitsubishi Polycrystalline Materials(美) Sumitomo（日） 合计
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一、光伏发电的历史、现状及趋势
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1 太阳能光伏发电的必要性
【1】人类对能源需求越来越大 十八世纪第一次工业革命的开始，能源的开发与应用进入新时代。 十九世纪电气技术的发展推动了电力的普及应用，同时加快了地球资源 的深入开发。 进入二十世纪以来，科学技术的迅速发展，世界人口的急剧膨胀，至二 十一世纪中叶，地球人口将达到100亿，对能源的需求越来越大。 【2】对可持续能源迫切需要新的方式 煤： 200-300年，石油：五十年左右，天燃气：100年左右，不可持续 需要发展新的可持续能源：水力，风力，核能，太阳能，地热能，海洋潮汐能等 【3】 环保需要洁净可再生可持续新能源 化石原料污染大，温室气候的魁首，发展低碳经济已成必然趋势 核能不可再生，安全是问题 水力、风能、地热、海洋等资源有限，不足为主力 只有太阳能洁净无污染可再生可持续，用之不竭。其中光伏基础材料硅占到地球 元素的25%以上，同样最丰富。而光伏发电建设快，安装简便，可靠性高，在所有 能源方式中被认为最为理想，所以成为目前国际大规模发展的重要方式
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3 国外新建企业的产能及产量情况
公司 PV Crystal (德） Arise Technologies (德） JSSI (德） Bergbau-Chemie (德） Schmidt Solar Tech (德） AE Polysilicon Silicium de Provence (法） Silicio Energia(西） Isofoton/Endesa(西) Silfab (意） Estelux (意） Solar Industries AG (意） Solar Mine (荷） DC Chimical (韩) Hoku Material(日) KCC(韩) AE Polysilicon（美） Hoku Materials（美） 产能（吨） 1000 2000 850 500 2000 1500 4500 2500 2500 2500 4000 2500 4000 3000 1500 3000 1800 3500 预计投产日期 2010 2009 2008 2008 2009 2008 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2008 2010 2010 2010 2010
1250
3000 3000 4500 3000 3000 3300 3300 3600 3750
1250
1500 3000 3000 3000 3000 1800 800 2100 2750
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5 国内到2012年的规划产能及产量
序号
多晶硅制造现状分析和 行业技术发展趋势探讨
内蒙古神舟硅业有限责任公司总经理 张耀平 二O一O年七月十七日
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目
录
一、太阳能光伏发电的历史、现状及趋势 二、国内外多晶硅产能和产量情况分析 三、多晶硅技术分析 四、内蒙古神舟硅业有限责任公司情况介绍
序号
1 2 3 4 5
公司名称
棱光实业 无锡中彩 江苏特华 峨嵋半导体 洛阳中岳
规划能力（吨）
45 2800 500 700 700
预计完成（吨)
48 1800 500 700 700
6
7 8 9 10 11 12 13 14 15
黄河水电
鄂尔多斯 亚洲硅业 东汽峨嵋 乐电天威 天威四川硅业 中升半导体 浙江协成 四川永旺 咸阳天宏
使用技术对应 的中间产物 SiH2Cl2 SiH4 SiHCl3 SiHCl3 SiHCl3
07年产能（吨） 14500 6600 10000 5400 3700
09年产能（吨） 27500 13500 20000 8400 9000
6
SiHCl3
3150
3300
7
SiHCl3
1300 44650
1400 83100
规划能力（吨）
4000 4500 4500 4500 4500 5000 5000 6000 6000 1260 6000 7000 9000 10000 12000 18000 21000 25000 3000
预计完成（吨)
1000 4500 4500 4500 1500 2500 1500 3000 1500 1260 6000 7000 1800 4000 1500 1500 21000 25000 3000
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二、多晶硅的产能及产量情况
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1 光伏产业链的一般组成
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2
国际传统七巨头的产能及产量情况
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6 结论
多晶硅产业的竞争加剧，国内外多晶硅企业纷纷 扩产； 国内多晶硅企业面临本土竞争和海外竞争的双重 考验
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三、多晶硅生产技术现状及未来发展方向
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1 太阳能光伏发电的必要性
欧洲联合研究中心对未来能源发展预测
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2 光伏发展的历程
1839年发现“光生伏打效应” 1883年，在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应，光伏器件。 1954年第一块实用的光伏电池问世 1958年太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫星。 1986年美国建成6.5KW光伏电站。 1990年德国提出“2000个光伏屋顶计划”，每个家庭的屋顶装3~5KW光伏电池组 件。 1997年美国提出了“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”在2010年以前为100万户 居民每户安装3~5KW光伏电池。（可惜小布什没实施） 1997年日本“新阳光计划”提出到2010年日本将生产43亿瓦光伏电池。 1997年欧洲联盟计划到2010年生产37亿瓦光伏电池，德国提出“十万屋顶计 划” 。 1998年荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶计划“，计划到2020年完成。 2000年德国开始实施“十万屋顶计划” 。 2004年德国“可再生能源上网电价法” 启动，全面引爆光伏行业的快速增长与 发展。里程碑。