电子级多晶硅产业化技术研究项目可行性报告

电子级多晶硅产业化技术研究项目可行性报告

一、项目立项的背景和意义

1、项目立项的背景

1.1在人们消费水平不断提高以及对新能源产品不断追求的新形势下，应用于众多高科技产品中的一系列新材料的市场将十分广阔。

电子级多晶硅材料就是众多高科技电子信息行业不可或缺的原料。电子级多晶硅不仅应用于太阳能光伏电池而且可以大量用于集成电路等半导体器件等产品中，具有不可替代的作用。而目前世界上制备电子级多晶硅的技术主要被美、日、德等跨国公司所垄断。国内还没有能生产电子级硅材料的企业。

1.2市场分析

目前国内市场直接使用电子级硅烷的消耗量大致为600-700吨/年，随着浙江正泰集团非晶薄膜电池生产基地和河北廊坊太阳能薄膜电池生产基地的上马，未来三年，国内对电子级多晶硅的需求将达到1200-1500吨/年。目前国内多晶硅产品严重短缺，全部依赖进口。因此在国内开发生产电子级多晶硅及硅料具有相当好的市场前景。

就国际市场而已，多晶硅年需求量约为20000吨，中国约占三分之一，年需求量为6500吨左右，用于半导体集成电路和功率器件的生产，且每年呈30%的速度增长。开发生产电子级多晶硅不仅市场广阔，而且意义重大，将会改写我国长期以来依赖进口的局面，填补我国规模化生产电子级多晶硅的空白。

1.3国家支持和鼓励企业大力发展电子多晶硅的研发和生产

目前，电子级硅材料产业也是一个十分敏感的战略性工业，多晶硅的主要制造技术又只掌握在美、日、德等几个发达国家手里，从国

家安全的战略高度来考虑，国家积极支持和扶植规模型的电子级多晶硅产业，否则一旦有什么风吹草动，国家战略安全就将处于危险的地位。

我国是一个正在迅速崛起、经济快速增长的发展中大国，我国的电子工业和光伏产业也正处在飞速发展的关键时期，很难想象随着社会的进步，对高科技产品需求的不断加大，我国还要依靠进口高纯硅料来维持我国电子产品出口世界第一、光伏产品制造世界第一的地位。也就是说，没有国产高纯多晶硅材料的供应，要保持我国电子信息产业和光伏产业的高速发展是不可能的。因此鉴于电子级多晶硅产业对发展我国电子信息产业、光伏产业的重要作用和战略地位，国家支持和鼓励企业大力发展电子级多晶硅产品研发和生产。电子级多晶硅材料均列入和符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《国家产业政策指导目录》中《电子专用材料制造》的产业政策。

2、项目立项的意义

2.1国内电子级多晶硅市场发展潜力巨大

随着我国电子半导体行业的不断发展，对电子级多晶硅以及硅产品的消费量将不断增加，在我国具有很好的发展前景。

2.2良好经济效益和社会效益

电子级多晶硅工程建成投产，既为企业创造经济效益，又具有良好的社会效益。

2.3符合国家产业政策

本项目的电子级多晶硅可应用到多种高科技领域，对传统能源的替代具有积极的作用，符合国家绿色环保、循环经济、可持续发展的

产业政策。

2.4我国目前多晶硅生产技术落后，电子级多晶硅的研发和产业化生产将填补国内空白

国内实验室制备多晶硅的方法为数也不少，但真正有实用价值并能够投入大规模生产获取商业利益的基本没有。本项目研发电子级多晶硅和硅材料的产业化技术将填补国内的规模化生产的空白。

2.5环保优势

本项目在利用国外先进多晶硅生产技术的基础上，进行电子级多晶硅的研发和产业化生产。项目三废排放量少，易于治理。针对本工艺生产的特点，本项目将建设切实可行的废水处理装置和废气处理设施，确保项目满足清洁生产需要。

综上所述，投资电子级多晶硅项目，进行产业化升级和生产，可缓解我国电子级多晶硅产品供应紧张矛盾，摆脱长期依赖进口的被动局面，同时也填补了我国大量生产电子级多晶硅材料的空白。不仅具有良好的经济效益，同时也具有良好的社会效益。因此，本项目的立项很有意义。

二、国内外研究现状和发展趋势

1、国外工艺技术概况

有关研究资料表明，实验室制备多晶硅的方法及专利为数不少。真正有实用价值并能够获取商业利益的方法主要有改良西门子法、硅烷法和流化床法。其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能约占世界总产能的80％，短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变,其中硅

烷法的技术主要掌握在美国MEMC和REC两家跨国公司里，已经形成批量化的生产，并进行技术封锁。比较而言，硅烷法由于杂质的汽液化点的温度与硅烷本体有一定的距离，所以更容易提纯，因而是开发电子级多晶硅的理想方法。

2、国内工艺技术概况

目前，国内尚无规模化生产电子级多晶硅方面的技术，仅有科研院所和大专院校在实验室进行一些研究，未能形成规模化生产和市场化效应。本项目在国内是第一家对电子级多晶硅产业化技术进行系统性的开发和研究，可为规模化生产创造条件。

三、项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点

1.研究开发内容

1.1 工艺路线介绍

本项目采用的是硅烷法制备多晶硅的工艺。即用硅烷进行反应生成多晶硅。硅烷法工艺与经由三氯氢硅反应的改良西门子法相比，该方法产品质量更高及消耗总量更低。目前用硅烷热分解法工艺的主要有两家公司在采用，一是美国的MEMC公司，二是欧洲的REC公司。而美国的技术生产的产量更大，工艺技术更加成熟先进，是当前国际市场硅烷法生产的主流。此法在国际上属于先进技术。目前在中国尚无一个公司采用硅烷法生产多晶硅。硅烷法具有如下的几大优点，是三氯氢硅法所无法替代的：

a. 耗电低。硅烷的分解温度为800℃，比三氯氢硅低300℃左右，所以用电仅为三氯氢硅法的1/2左右。

b.硅烷容易分解，材料利用率高。三氯氢硅法还原炉分解率仅为10-15%，硅烷法还原炉分解率为85%以上，硅烷法还原炉未反应物料循环量小于三氯氢硅法。材料利用率高。

c.环境友好。硅烷法的生产原料对设备腐蚀小，不含氯化物，生产过程不副产氯化氢，三废排放少，排放可控，对环境影响小。

d.热解炉尾气容易处理。硅烷法热解炉内气体主要是氢气和少量未反应硅烷，分离出的氢气经过过滤，回到四氢化钠铝制备，分离出的硅粉、硅烷送回热解炉。

e.硅烷容易提纯，是电子级多晶硅的理想原料

采用硅烷法生产多晶硅有一个很大的好处在于因为硅烷中各类杂质的气化/液化点温度与硅烷本体的气化/液化点有相当的距离，在精制时比较容易与硅烷分离，因此硅烷的纯度可以做得很高。同时为了达到高纯的目的，在原方案的基础上，我们在设计时，加大了硅烷气体在精馏时的循环量，使硅烷的纯度大大提高，特别是硼、磷等杂质含量从原技术的1-10ppm降低到0.1-0.15ppb,达到电子级多晶硅的要求。

1.2 研究开发内容

项目公司根据国内多晶硅生产的现状，投资建设硅烷法多晶硅项目，采用的是引进国外硅烷法多晶硅生产技术与国内自行研发相结合的模式，在引进技术的基础上，开发和生产电子级多晶硅，并形成产业化生产。经过与国内、外多家技术专利商交流以及同国内著名院校专家的探讨，决定引进国外光伏级多晶硅的生产技术，在此基础上，