太阳能多晶硅制备新技术研发进展报告.ppt

京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 1 京仪集团 太阳能多晶硅制备新技术 研发进展报告 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 2 京仪集团介绍 京仪集团拥有近50家二级企业，2个研究院， 3个 研 究所，拥有博士后科研工作站， 员 工近万 人，三大板块近千种产品，2007年 销售收入80亿元。 仪器仪表及自动控制产品板块：是国家级仪器 仪表科研与生产主要基地 安全环保产业板块：是国家安全及军队防化科研 与生产基地； 太阳能光伏产业板块：是北京市光伏产业主要 基地。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 3 京仪集团太阳能光伏产业板块（京仪世纪） MCZ硅单晶炉系列，自30Kg级120Kg级全系列8个产品 ， 已生产近千台，国内市场占有量大于20%，出口130余台 到韩国、美国和台湾。 MCZ锗单晶炉系列、 MCZ砷化镓晶体炉系列、CZ氧化物 晶体炉系列、VB垂直梯度凝固炉系列等20余种产品。BYJ 系列晶体切断机、立式滚磨机等晶体加工类设备。 拥有3名博士（后），近60名硕士，300余名大学生以及 近 百名高工、技师组成技术研发、生产技术服务、售后技术 服务、生产质量控制等多层次技术团队。 年产500台各种单晶炉，年销售收入大于3亿元，是国内 外 综合规模最大的晶体生长与设备研发制造基地。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 4 京仪集团太阳能光伏产业板块 北仪创新非晶硅太阳能电池全套生产线设备（已生产 近20MW)； 世华创新非晶硅太阳能电池生产线（10MW/Y生产能力）； 自动化研究院太阳能并网发电成套设备（奥运项目、西藏光 明工程等项目）； 涿鹿京仪120 T/Y太阳能单晶硅生产基地； 涿鹿北仪300 T/Y太阳能多晶硅示范生产线项目（可研报 批中）； 京仪世纪千吨级太阳能多晶硅全套生产工艺与设备生产 项目（研发中）。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 5 京仪集团的多晶硅战略目的 系统全面地掌握新西门子法（H-Zn还原)的成 套工艺与设备设计制造技术。 建立300 T/Y示范生产线，用于成套工艺与设 备的改进，以及千吨级生产线的设计模型， 同时为客户成套培训工程技术人员。 为北京市光伏产业提供充足的多晶硅原料。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 6 汇 报 提 纲 多晶硅产业背景 国际多晶硅行业现状与发展 国内多晶硅行业现状及发展 太阳能多晶硅制备新技术研发进展 结束语 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 7 多晶硅产业背景 太阳能电池历年的增长速率太阳能电池主要种类及市场份额 v 世界太阳能光伏发电产业成为20世纪80年代后世界上增长最快的高新技术产 业之一，专家预测太阳能光伏产业在二十一世纪前半期将超过核电成为最重 要的基础能源之一。 v 目前，太阳能电池的主流产品为硅基产品，占太阳能电池总量的90以上。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 8 世界多晶硅供需趋势 v 在太阳能电池需求强劲增长的拉动下，光伏产业对硅料的需求呈现持续 增长，自2004年开始，全球多晶硅处于供不应求的局面。 v 多晶硅市场供需不平衡问题的日益突出，引起了全世界的广泛重视，中 国作为能源生产和消耗大国, 环境问题十分突出，对太阳能材料的发展更 应予以充分关注。 19972012年世界多晶硅供需趋势 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 9 国际多晶硅行业现状与发展 v世界先进的多晶硅生产技术一直由美、日、德三国的七家公司十家工厂垄断， 其中德山公司、黑姆洛克、瓦克三个公司生产规模最大，年生产能力均在5000 吨以上。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 10 v 美国Hemlock斥资10亿美元扩充多晶硅产能，预估2010年该 公司多晶硅年总产量可由2006年的1.0万吨增至3.1万吨。 v 德国Wacker正新建一座多晶硅制造厂，预计到2010年该厂多 晶硅总产量将由目前的6500吨扩大一倍以上，达到1.45万吨。 v MEMC则透露2010年产能将扩充2倍，预计到2008年后产能将 达到6700吨。 v 日本德山公司则计划投资3.9亿美元建立一座新多晶硅厂，新增 产能3000吨预计于2009年完成。 v 以西门子法投入的韩国DC化学、美国夏威夷Hoku、西班牙 Isofotonetal.、法国FrenchConsortium、俄罗斯Crystal、俄 罗斯Russia/FSU、日本M.Setek;另外采用冶金提纯技术的挪 威Elkem、日本JFE、日本新日铁、美国道康宁等公司。 全球主要多晶硅生产厂商扩产情况 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 11 国际多晶硅主要技术特征 v 多种生产工艺路线并存，产业化技术封锁、垄断局面不会改变 。目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：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。 v 新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。除了传统工艺（ 电子级和太阳能级兼容）及技术升级外，还涌现出了几种专门 生产太阳能级多晶硅的新工艺技术，主要有：改良西门子法的 低价格工艺；物理法；物理化学法、锌还原法；高纯度SiO2直 接制取；气液沉积法（VLD：Vaper to liquid deposition）； 无氯化技术；高纯原料工艺及重掺硅废料制备低成本太阳电池 用多晶硅技术等。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 12 国内多晶硅行业现状与发展 v我国的多晶硅工业从60年代开始起步，虽起步不晚，但发展缓慢。最早生产多晶硅 的是四川峨嵋半导体厂和洛阳中硅。但由于生产规模小，工艺技术落后，环境污染 严重，设备陈旧，消耗大，产品成本高，质量难以保证，因此绝大部分企业亏损而 相继停产或转产。 v现在国内仅有四川峨嵋半导体材料厂、洛阳中硅、四川新光等六家企业能够生产多 晶硅。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 13 v 原创性技术研发能力低，产品多为中低档，企业分散， 生产规模小，国内自给率低。90%以上由国外高价进口 ， 致使我国半导体硅单晶材料工业陷入了受制于国外的 被动局面。所以，多晶硅短缺问题已经成为我国半导体 和太阳能电池行业的瓶颈问题急需解决。 v 多晶硅产品纯度高，工艺要求严格，行业技术进步快， 研究费用投入大，生产中的副产物和三废处理投入较大 ，产业链和规模效应明显；国内多晶硅厂家在人才、生 产成本、产品质量和价格等方面面临严峻挑战。 我国多晶硅产业的存在问题 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 14 20052006年我国多晶硅项目情况 序号公司或项项目名称规规模（吨/年）总总投资资地址备备注 1四川新光硅业业126012.9亿亿元四川乐乐山车车子正在施工，扩产扩产 3000吨 2河南洛阳中硅300（一期）2.4亿亿元河南偃师师高龙龙 扩产扩产 ，二期700吨，将来3000吨。正在设计扩设计扩 建 3四川东东汽7395004亿亿元峨嵋739厂内 正在设计设计 ，在乐乐山五通桥扩产桥扩产 1500吨多晶硅， 土地已征。 4宜昌南玻硅材料15009.6亿亿元湖北宜昌正在设计设计 ，二期至4500吨 5江苏苏中能光伏15009.6亿亿元徐州金山桥桥设计设计 施工，二期发发展至万吨 6宁夏阳光硅业业400035亿亿元宁夏石嘴山可研，筹备备中 7江苏苏大全集团团（镇镇江）3000（一期）25亿亿元重庆庆万州正在设计设计 （一期），二期发发展至6000吨 8 江苏顺苏顺 达半导导体发发展公司 （扬扬州高邮邮） 1500（一期）12亿亿元江苏扬苏扬 州开发发区环评环评 已批复，二期发发展至3000吨 9云南爱爱信硅科技公司300025亿亿元云南曲靖破土动动工 10亚亚洲硅业业1000都江堰筹建，原739厂一部分技术术力量 11无锡锡新大中钢钢管有限公司300无锡锡原739厂多晶分厂一些技术术人员员和工人 12重庆锦艺庆锦艺 硅材料公司200020亿亿元重庆长庆长 寿化工园区生产产硅微粉为为主的厂家与香港公司合资资 13方城迅天宇科技开发发公司600017亿亿元河南南阳市方城据说说用物理法提纯纯太阳能级级多晶硅 14方兴兴科技股份公司10009.8亿亿元安徽蚌阜高新区正在招商 15广西贺贺州市星光硅业业公司100010321万美元广西贺贺州由桂东电东电 力承办办，招商中 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 15 20052006年我国多晶硅项目情况 16年产产1000吨多晶硅生产线产线100010.9亿亿元内蒙乌乌海招商中 17 年产产1000吨多晶硅生产线项产线项 目 10009967万美元辽辽宁凌海已获获省批复，锦锦化介入。征地，招商中 18年产产1000吨半导导体级级多晶硅100079655万元唐山南堡开发发区 河北工业业大学半导导体材料研究所陈陈洪建博士支持， 正和美国Sunnyside公司进进行接洽。招商中 19年产产300吨多晶硅3002亿亿元唐山开平区唐山冀东氯东氯 碱有限公司承办办，招商中 20年产产1000吨多晶硅生产线产线100013亿亿元内蒙包头头招商中 21年产产500吨多晶硅生产线产线5004.2亿亿元内蒙满满洲里扎赉诺赉诺 尔媒业业集团团公司承办办，招商中 223000吨多晶硅300027亿亿元内蒙巴彦尔市招商中 23100吨多晶硅1001.0635亿亿元内蒙赤峰市项项目建议书议书 已批，招商中 24年产产500吨多晶硅生产线产线500（一期）4.8亿亿元 哈尔滨滨工业业大学八达集团团公司与俄罗罗斯科学院新西 伯利亚亚分院的有色金属研究所合资资，二期至1000吨 。前期中。 25年产产1000吨多晶硅生产线产线100010亿亿元青海海东东地区招商中 26年产产5000吨多晶硅生产线产线500010亿亿美元眉山铝产业铝产业 集中区 绿绿色能源（英国）投资资公司和成都高飞实业飞实业 公司共 同筹资组资组 建，意向签约签约 。 271500吨多晶硅1500（一期）9.8亿亿元眉山铝产业铝产业 集中区 北京太万通国际际房地产产投资资有限公司,北京进进取新技 术术有限公司，北京顺顺大新业业能源科技发发展有限公司 ，长长城资产资产 公司香港分公司等股东东合资资，二期至 3000吨，意向签约签约 。 28年产产1000吨多晶硅100097867万元 海南洋浦经济经济 开发发 区 招商中 29年产产300吨多晶硅3000宁夏银银川宁东东 意向签约签约 ，南京大陆产业陆产业 投资资集团团，二期三期至万 吨，共投资资100亿亿元 30年产产多晶硅5000吨500030亿亿元湖南益阳高新区上海国之杰发发展有限公司投资资，据说说采用冶金法。 合计产计产 能52760436亿亿元 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 16 多晶硅盲目扩建存在问题 v 中国项目大多是直接或间接地引进俄罗斯的技术或者是 各种组合技术。但俄罗斯目前的能力也仅限于百吨级产 量的技术，到目前为止，连俄罗斯自己仍然没有达到 1000 吨产能的最小经济规模。 v 尾气回收技术落后，SiCl4对环境污染严重，而且多晶硅 生产需要成套的、经过专门训练的技术人员和产业工人 ，国内这么多的多晶硅项目是否有充沛的人力资源供应 也是颇令人怀疑。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 17 太阳能多晶硅制备新技术研发进展 v 目前国内大多数工厂都采用西门子技术生产多晶硅，虽然此方法产率较 高，且反应生产物中的SiHCl3、HCl、H2可以回收后使用。然而，一般 由于缺乏SiCl4氢还原高质量、高效率的专门技术，多晶硅原料消耗为 国外的3.5倍，液氯消耗为13倍，氢消耗为21倍，电消耗为4.2倍。同时 ，由于每生产一公斤的硅将会有十四公斤的四氯化硅产生.因此，在成 本增加的同时，四氯化硅的处理问题就成为国内采用西门子法的多晶硅 生产厂家的急需解决的问题。 v 针对四氯化硅的重复利用问题，北京京仪集团和中国电子工程设计院联 合投资兴建新西门子法实验室。与日本专家团队合作，把锌还原法集成 到氢还原法之中，形成京仪集团的新西门子法技术方案。 v 预计2008年上半年将完成全部的实验工作。目前，已完成300吨实验工 厂的设计工作，预计300吨示范生产线将于2008年下半年在河北涿鹿硅 材料科技园区开工建设。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 18 SIHCl3 合成 SIHCl3 精馏 氢还 原炉 H2 Cl2 2N Si H2 HCl H2 SiHCl3 Si SiCL4 高纯锌 锌还原炉 Si ZnCl2 ZnCl2+ 新西门子法技术方案 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 19 化学反应过程 Si + H2 + Cl2 SiHl3 SiHCl3 + H2Si + SiCl4 + HCl + H2 + SiHCl3 SiCl4 + ZnSi + ZnCl2 ZnCl2 Zn + Cl2 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 20 京仪集团的多晶硅战略目的 系统全面地掌握新西门子法（H-Zn)的成套工 艺与设备设计制造技术。 建立300T/Y示范生产线，用于成套工艺与设 备的改进，以及千吨级生产线的设计模型， 同时为客户成套培训工程技术人员。 为北京市光伏产业提供充足的多晶硅原料。 京仪集团 北京京仪世纪自动化设备有限公司 21 研究开发进度表 2006年：项目筹备，国内外技术合作关系建立，研发 团 队建设。 2007年：投资2000万元，建设以氢还原为核心的新西 门 子法实验室，获取全套西门子法氢还原模型 设 计数据，（已完成，成功多炉出硅）