高纯硅项目可行性研究报告.doc

高纯硅项目可行性报告赤峰可瑞光电有限公司2008年1月1日（一）总论1、项目提出的背景，投资的必要性的经济意义高纯超细硅微粉是用作大规模集成电路基板和电子封装材料的主要原料，它与环氧树脂结合在一起，完成芯片或元器件的粘接封固。硅微粉的比例越高，基板的热膨胀系数越小，越接近于硅片的热膨胀系数，避免不均匀膨胀造成对微米线路的破坏。规的主要用途包括：高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。 金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。 可应用于军事武器的制造第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时磨擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。光导纤维通信，最新的现代通信手段。用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维，激光在玻璃纤维的通路里，无数次的全反射向前传输，代替了笨重的电缆。光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话，它还不受电、磁干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。光纤通信将会使 21世纪人类的生活发生革命性巨变。性能优异的硅有机化合物。例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料。在地下铁道四壁喷涂有机硅，可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表，涂一层薄薄的有机硅塑料，可以防止青苔滋生，抵挡风吹雨淋和风化。天安门广场上的人民英雄纪念碑，便是经过有机硅塑料处理表面的，因此永远洁白、清新。硅是最理想的太阳能电池材料, 采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等成熟技术, 在单晶硅片或多晶硅片上已经可以制作出光电转化效率达17% 的商业化太阳能电池。目前, 全世界有85% 以上的太阳能电池组件是由晶体硅做成的, 而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。这又带动了硅材料产业的新一轮高速增长(注: 除晶体硅外, 由非晶硅、带硅、硅膜、碲化硌等材料制作的太阳能电池约占15%)。多晶硅是制造太阳能电池最为重要的原料，因为其提炼的过程对技术要求很高，目前世界上掌握而且熟练生产多晶硅的厂家只有七八个，且都分布在德美日三国，他们占有了市场95以上的分额，对多晶硅市场造成了绝对的垄断，“拥硅者为王”已经成为一个不争的事实。多晶硅按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55左右，太阳能级多晶硅占45，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。 (二)国内外现状与需求分析国内外需求情况的分析和预测受太阳能需求急剧增长的影响，生产硅片的原材料多晶硅价格几年之间上涨了3倍，而预计今后几年多晶硅的供应缺口将维持在5000吨左右，多晶硅价格有望继续上涨。 光伏业推动多晶硅价格暴涨。光伏产业正成为最热门的新能源行业，在美国上市的无锡尚德的董事长施正荣由此成为中国最富有的人之一。但蓬勃发展的太阳能电池也带动了多晶硅原材料价格上涨，并殃及到国内的半导体材料产业。由于光伏产业的迅速发展，原来售价为每公斤不到30美元的原材料多晶硅，现在价格上涨到每公斤110美元左右，受此影响，国内半导体产业有研硅股2005年生产成本增加了3000万元。多晶硅价格上涨的主要就是因为太阳能电池。由于全球原油价格上涨，欧美地区对新能源的需求上升，这些国家都采取了鼓励太阳能发展的措施，这促使太阳能产业蓬勃发展，从而导致多晶硅需求猛增。据分析，2002年全球太阳能级多晶硅的需求量为6800吨，2003年为8700吨，2005年则上涨到1.56万吨，四年之间涨了1.3倍。而根据国外机构预测，2005年世界多晶硅的产量为2.88万吨，其中半导体级多晶硅为2.07万吨，太阳能级为8100吨。从需求上看，半导体级多晶硅需求量为1.9万吨，略有过剩；太阳能级的需求量为1万吨，呈现供不应求之势。与此同时，太阳能级多晶硅的市场价格也一路高涨，从2003年的每公斤23美元，上升到2005年底的每公斤90美元，已经高于半导体级多晶硅的平均市场价格。由于半导体级多晶硅同样可以用来制造太阳能电池，因而造成半导体级多晶硅的短缺和价格上涨。 多晶硅有价无货。随着太阳能的迅猛发展，多晶硅原料市场还面临有价无货的困境。由于技术垄断原因，目前全球90以上的多晶硅原料由7家企业提供，而2005年这7家企业共生产半导体级多晶硅2.12万吨、太阳能级多晶硅6600吨，开工率为100，再大幅提升多晶硅供应量的可能性不大。国内企业虽也有生产，但在纯度方面大都达不到要求。2006年到2010年全球多晶硅产能将分别达到31500吨、36250吨、40100吨、44700吨和50150吨。 但是，这无法满足需求的增长。据测算，到2010年半导体级多晶硅和太阳能级多晶硅的总需求将达到6.3万吨。面对这样的产能缺口，预计需要再过3年才能弥补，而2006年、2007年间，全球多晶硅将出现3000吨到5000吨左右的缺口。 这种供应短缺情况同样也波及到我国国内市场，国内多晶硅市场供应短缺甚至更为严重。其原因是我国目前还没有生产多晶硅的成熟技术，所用多晶硅几乎全部要靠进口供应，而国际硅片制造商多与多晶硅原料提供商存在产业联盟关系，更多的是满足这些企业的需求。 2005年，我国集成电路产业需要的半导体级多晶硅约1000吨，到2010年，预计半导体级多晶硅的需求量将达到2000吨。而据中国工程院的专家调查，我国2004年的多晶硅产量只有60吨，2005年863项目支持的洛阳中硅高科技有限公司年产300吨多晶硅项目投产，全国多晶硅产能可以达到400吨左右，但由于投产后需要一段时间才能达产，2005年的多晶硅产量也只有180吨左右。国内很多企业即使以每公斤100美元的价格也拿不到货。硅片厂面临成本压力。原材料价格上涨给硅片企业带来成本上涨的压力。以有研硅股为例，有研硅股2004年全年生产了120多万片4、5英寸硅单晶抛光片，平均月产10万片左右。而2005年上半年就生产了70多万片，预计全年产销将达到160万至170万片，平均月产达到15万片左右。虽然产量增加了，但是业绩并没有提高，2004年每股收益为0.016元(前三季度为-0.046元)，2005年前三季度为-0.035元，仍旧处于亏损状态。有研硅股是目前国内半导体材料的领军企业，其4、5英寸硅片在国内市场的占有率为50，6英寸硅片的市场占有率为30。主要原因是因为原材料的价格上涨。项目的前景 每一时代都造就一些占尽风流、惊诧世人的英雄人物。当今社会，是硅片称雄的时代。“石头变财富”、“海水变能源”，将是未来社会的标志。 科学和艺术是人类文明的代表，我们的时代是科学技术和艺术融合的时代，电脑技术为人们提供了科学和艺术沟通的有力手段，而小小的硅片则是其中的核心和灵魂。正因为如此，在我们这个时代，发展、更新最快的技术产品是电脑，社会投入技术力量最多的研究项目是开发硅片。从1947年第一个晶体管问世以来，硅片的发展已经跃越6代，这是历史上任何其它技术革命无法相比的。小小的硅片带来了人类生活方式的巨大变化，给我们的时代创造了一个又一个的奇迹，极大地推动了社会的发展。因此项目产品需求量巨大，前景广阔。（三）、多晶硅生产工艺介绍1、国外生产太阳能级硅的技术工艺主要有：1.1 改良西门子法闭环式三氯氢硅氢还原法 改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离、精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。 国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅，如Hemlock,Tokuyama,Wacker,Mitsubishi,Memc等。 1.2 硅烷法硅烷热分解法 硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉内生产纯度较高的棒状多晶硅。以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。但美国Asimi、MEMC和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。1.3 流化床法 以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。 制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。唯一的缺点是安全性差，危险性大。其次是产品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。 此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。 1.4 太阳能级多晶硅新工艺技术 除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术。 a.冶金法生产太阳能级多晶硅 据资料报导日本川崎制铁公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太阳能电池厂（SHARP公司）应用，2006年底已形成800吨/年的生产能力，全量供给SHARP公司。 主要工艺是：选择纯度较好的工业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体熔解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束熔炼炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。 b. 气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅 据资料报导以日本Tokuyama公司为代表，目前10吨试验线在运行，200吨半商业化规模生产线在2005-2006年间投入试运行。 主要工艺是：将反应器中石墨管的温度升高到1500，流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。 c. 重掺硅废料提纯法生产太阳能级多晶硅 据美国Crystal Systems资料报导，美国通过对重掺单晶硅生产过程中产生的硅废料提纯后，可以用作太阳能电池生产用的多晶硅，最终成本价可望控制在20美元/Kg以下。2、国外多晶硅技术主要特征有以下两点：（1）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。由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，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。（2）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；冶金法从金属硅中提取高纯度硅；高纯度SiO2直接制取；熔融析出法（VLD：Vaper to liquid deposition）；还原或热分解工艺；无氯工艺技术，AlSi溶体低温制备太阳能级硅；熔盐电解法等。3、国内多晶硅生产工艺 目前国内多晶硅技术主要沿用俄罗斯改良西门子法，如洛阳中硅、四川新光等，但他们主要是生产用于集成电路的电子级多晶硅。由于太阳能级多晶硅的需求拉动，国内不少研究机构展开了对低成本生产太阳能级多晶硅新工艺路线的研究，有的已取得了阶段性进步。如贵阳阳光科技、湖南益阳、锦州新世纪等。4、同国际先进水平相比，国内多晶硅生产企业在产业化方面的差距主要表现在以下几个方面：（1）产能低，供需矛盾突出。2005年中国太阳能用单晶硅企业开工率在2030，半导体用单晶硅企业开工率在8090，无法实现满负荷生产，多晶硅技术和市场仍牢牢掌握在美、日、德国的少数几个生产厂商中，严重制约我国产业发展。（2）生产规模小、现在公认的最小经济规模为1000吨/年，最佳经济规模在2500吨/年，而我国现阶段多晶硅生产企业离此规模仍有较大的距离。（3）工艺设备落后，同类产品物料和电力消耗过大，三废问题多，与国际水平相比，国内多晶硅生产物耗能耗高出1倍以上，产品成本缺乏竞争力。（4）千吨级工艺和设备技术的可靠性、先进性、成熟性以及各子系统的相互匹配性都有待生产运行验证，并需要进一步完善和改进。（5）国内多晶硅生产企业技术创新能力不强，基础研究资金投入太少，尤其是非标设备的研发制造能力差。（四）、市场发展情况1、全球高纯多晶硅市场需求预测用于半导体和太阳电池的多晶硅原料供应紧张。由于太阳电池在以欧洲为主的诸国迅速普及，使原料多晶硅供不应求。因此预计2007年多晶硅供应将进一步短缺。如果20052010年半导体用多晶硅年平均增长率为6，则半导体用多晶硅的消费量将从2005年的2223万t增加至2010年的3万t。如果2005年至2010年年增长率为25，并考虑到由于太阳电池基板越来越薄，硅消耗量将减少，预计2010年太阳电池用多晶硅需求量将达33万t。因此2010年多晶硅合计需求将达6.3万t。多晶硅增产将能弥补3年后2009年、2010年的供应缺口，但2007年将有3000-5000t的供应短缺。2、国内多晶硅市场供需状况我国多晶硅工业起步于20 世纪50 年代, 60 年代中期实现了小规模产业化, 70 年代初曾盲目发展, 生产厂多达20 余家, 但由于生产规模小、工艺技术落后、环境污染严重、消耗大、成本高, 绝大部分企业因亏损而相继停产或转产, 到2004 年只剩下两家工厂, 生产能力仅为100 吨/年, 多晶硅实际产量约80 吨；而2005 年, 我国对多晶硅的需求量为3800 吨, 自产不足100 吨, 缺口竟高达3700 吨(中国工程院专家调查)。2005 年12 月, 随着洛阳中硅300 吨/年产业化项目的投产, 2006 年全国多晶硅生产量达到400 吨。目前, 我国虽然已经成为世界第四大太阳能电池生产地和第六大集成电路加工地, 对硅材料的需求量也不断增大, 但多晶硅加工能力依然弱小, 产品主要依靠进口。中国的半导体行业和太阳能光伏行业均陷入了等米下锅、受制于人的困境, 虽然四川新光、洛阳中硅等企业积极扩产, 若干家多晶硅生产企业也正在建设或待建, 但真正要实现设计产能, 至少要等到2008 年。这一情况严重制约了下游产业的发展。多晶硅短缺已经成为制约我国硅加工业发展的主要瓶颈。我国业内著名专家梁骏吾、周廉、阙端麟三位两院院士已经联名向国务院等中央相关部门提出了一份建议书, 呼吁“打破垄断、政府主导、多方融资, 迅速建立年产上千吨级的多晶硅生产厂”。 随着我国半导体产业与太阳能光伏产业的进一步发展, 多晶硅需求量会持续攀升,特别是太阳能电池用多晶硅的需求增长更甚。市场需求和供给之间的巨大缺口、价格快速攀升, 是发展硅材料产业的大好机遇。目前, 国内在建的多晶硅项目主要包括投资100 亿元的云南曲靖1万吨/年项目(一期为3000 吨/ 年, 2006 年4月7日正式奠基), 待建的项目包括宁夏石嘴山5000 吨, 辽宁凌海、内蒙古乌海各1000 吨, 山东枣庄500 吨等。若这些项目都能够顺利投产, 到2010 年后, 我国多晶硅严重紧缺的局面将得到彻底缓解。但是, 这其中的风险与挑战也同时存在。据太阳能业专家预测, 多晶硅缺口在2007 年底前、甚至到2008 年都将无法改善。随着我国半导体制造与太阳能电池业对多晶硅需求的增长, 多晶硅的自主供货一直存在着非常大的缺口, 多晶硅基本都依靠进口, 特别是近年来, 多晶硅市场售价的暴涨, 已经危及到我国多晶硅下游产业的正常运营, 并成为制约我国半导体产业和光伏产业发展的瓶颈, 特别是国内太阳能电池生产厂当前遭遇了即使出高价也购买不到多晶硅的“无米下锅”的局面。2005 年, 国内仅无锡尚德和保定英利两家生产太阳能电池的大厂, 多晶硅需求量就已达到1000 吨。尽管半导体硅材料纯度比太阳能产业的要求还要高, 其多晶硅材料价格亦比太阳能所需高, 两者同单位的合约报价平均价差约10%, 但由于太阳能产业成长快速, 造成许多太阳能业者因缺货而不计成本“跨界取材”, 争食半导体业的材料, 连带使得近期半导体硅材料价格跟着走高。两者争抢多晶硅材料之战只会愈来愈激烈,对于太阳能业者而言, 谁能抢到材料、谁就有未来。3、国内多晶硅市场发展趋势我国是全球太阳能电池产能成长最快的地区。2006 年中华人民共和国可再生能源法的开始实施, 将进一步促进太阳能光伏发电产业的发展, 使太阳能光伏发电量上升到一个新的水平, 这将为多晶硅创造更广阔的市场。预计2007 年全球多晶硅总需求将达到约4.5 万吨, 其中半导体级多晶硅需求将超过2.5 万吨, 而太阳能级需求将达到约2万吨。2007 年多晶硅总产量预计将达到3.6 万吨左右。根据以上数据综合分析, 2007 年,国内多晶硅的供应缺口总计在0.9 万吨。到2010 年, 我国的太阳能级多晶硅市场需求将超过1万吨。若不以自主知识产权改变国内多晶硅的生产现状, 加快多晶硅生产企业扩建或新建步伐, 我国多晶硅产业受制于国际市场的状况将无法改变, 这将危及我国集成电路、半导体器件和光伏产业的发展。世界七大多晶硅厂商06年产能生产商06年产能/ SEMI/ SolarHemlock Semicondctor Corp10000/ 6000/ 3500Tokuyama Corporation5400/ 4100/ 1300Wacker Polysilicon6000/ 3500/ 2500MEMC Pasadena Inc2700/ 1500/ 0MEMC Merano Italy1000/ 1000/ 0ASiMI3300/ 2000/ 1300SGC2200/ 0/ 2200Mitsubishi Materials Polysilicon1600/ 1400/ 200Mitsubishi Materials PolysiliconAmerica Corporation1200/ 1100/ 100STC900/ 900/ 0合计34300/ 21500/ 11100世界七大多晶硅厂05-10产能及预测厂商年Hemlock77001000010000145001900019000Tckuyama560056005600560056005600Wacker500060005500100001450014500REC silicon530058006000135001350013500MEMC美370037003700800080008000MEMC意Mitsubishi285028503150315031503150Sumitomo8009001300130013001300合计309503435035250540506505065050国内在建和在扩项目单位生产能力 吨/年说明洛阳中硅扩产至1000原计划2006年投产四川新光硅业12602007年2月试产云南爱信硅科技有限公司一期300006年4月奠基,三年内达3000t/a唐山冀东氯碱厂一期10006年12月试生产爱康尼克晶体硅有限公司(芜湖)一期100已经开工 粒状晶硅江苏中能光伏科技发展有限公司一期1500一期年产1500吨太阳能级硅项目宜昌南玻硅材料有限公司一期1500 总规模年产5000吨工艺由俄罗斯国家稀有金属研究院提供,一期06年10月已奠基,2年内建成投产 (五)资源、原材料、燃料及公用设施情况 1、原料、辅助材料、燃料的种类、数量、来源和供应可能所建项目基地生产用的原料、辅助材料等，在国内大部分都能得到解决，关键元器件进口部分由于我们已经与国外公司建立了稳固的合作关系保证生产，进口部分是可以有保证的。 2、所需分用设施的数量、供应方式和供应条件所需分用设施是供热、电力、供水等基本条件(四)建厂条件和厂址方案厂址应交通便利，厂房内供电、供暖、供水、空调等基础设施应齐全。满足项目实施的基本条件要求。1、建厂的地理位置、气象、水文、地质地形条件和社会经济现状厂址地理位置，由乙方提供，应以利于公司经营与发展为标准。2、交通、运输及水、电、气的现状和发展趋势由乙方提供厂地后看实际情况而定。根据企业建厂条件公司将对水、电、气部分进行设计并制定企业发展过程中的需要计划，对于交通运输公司将优先考虑四通八达。3、厂址比较与选址意见选择条件优越的厂址进行项目建设。 (五)设计方案1、项目的构成范围、技术来源和生产方法、主要技术工艺和设备选型方案的比较，引进技术、设备的来源国别，设备的国内外分交或与外商合作制造的设想项目承担单位情况赤峰可瑞光电有限公司是吉林美能绿色能源有限公司投资的公司，拥有国家发明专利7项、实用新型专利15项，是从事高纯硅粉、高纯硅、高纯四氯化硅、高纯三氯氢硅、高纯硅酸四乙酯、氮化硅、太阳能级多晶硅等硅系列产品及其配套的高纯酸试剂的研究开发的企业。现有各类中高级技术人员15人，其中高级工程师5人。公司下设工艺实验室、分析实验室、综合办公室，面积达3000平方米，已具备硅材料中试研究基础条件。硬件装备上，中心拥有各类专用仪器设备，形成了较为齐全完整的硅材料研究小试、分析检测等科研开发用设备体系。公司与沈阳工业大学、吉林大学、大连海事大学、中科院地球化学研究所、中国电子科技集团等研究单位紧密合作，他们主要提供检测平台；与产品应用客户太阳能电池生产厂家无锡尚德的技术研究部门有密切联系，主要提供太阳能电池硅应用技术服务。公司本着创新、务实、勤奋、团结开拓的理念，希望能够用发展的知识和技术来推动发展的事业，以智慧创造巨大的社会财富。项目的构成范围：技术方面来源于公司原创性的技术发明，生产中采用核心技术产品自我生产，主要零配件采取产业链生产方式进行，其他零配件采取采购方式进行，主要工艺是核心技术保密生产，以组装形式进行，在设备选型方案中以自动化流水线和半自动化流水线匹配进行，达到生产设计工艺的要求。设备的来源