太阳能多晶硅制备新技术研发进展报告.ppt

,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。,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,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,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。 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。,世界多晶硅供需趋势,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。 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,国际多晶硅行业现状与发展,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。,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。 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。 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。 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。 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,国际多晶硅主要技术特征,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。 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。,国内多晶硅行业现状与发展,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。 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。,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。 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,20052006年我国多晶硅项目情况,20052006年我国多晶硅项目情况,多晶硅盲目扩建存在问题,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。 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。,太阳能多晶硅制备新技术研发进展,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。 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。 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。,SIHCl3 合成,SIHCl3 精馏,氢还原炉,H2,Cl2,2NSi,H2,HCl,H2,SiHCl3,Si,SiCL4,高纯锌,锌还原炉,Si,ZnCl2,Zn,Cl2,+,新西门子法技术方案,化学反应过程,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。,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）。 2008年：投资7500万元，建设以锌还原炉为核心的 （16） SiCl4循环利用新西门子法还原模型，获取 模型设计数据，（设计已完成，可研报批中）。 2008年：投资3亿元，建设新西门子法300T/Y示范生产 （612） 线（可研报批中）。 2009年：完善新西门子法300T/Y示范生产线并全面投产。 并向国内提供千吨级成套工艺、设备和工程技 术人员培训。,21世纪是能源危机的世纪，也是绿色能源革命的世纪。我国作为世界能源生产和消耗大国，对早日解决太阳能光伏发电产业的发展受制于多晶硅原料短缺的瓶颈问题必须予以充分重视，才能抓住机遇实现跨越式发展。 由于西门法生产多晶硅项目是属于高能耗、重化工、高技术产业，