中国冶金法多晶硅产业2009年回顾

2010年第六届太阳能级硅及光伏发电大会 1 金融风暴下的中国冶金法多晶硅产业 2009年回顾 陈 朝 冶金法太阳能级多晶硅产业技术创新战略联盟 厦门大学物理与机电工程学院 E-Mail： cchenX 2010.3.17于上海 目 录 一、 2008年中国光伏产业高速发展 二、金融风暴下的多晶硅产业 三 、 国家宏观调控政策 四、 2009年我国冶金法多晶硅产业的迅猛发展 1、技术上有重大突破 2、首次批量生产，且并网发电 3、建立创新产业联盟 五、 2010年的前景如何？ 走自己的路！ 2 2007年中国产光伏 1088MW， 超过日本成为世界第一 ； 2008年以 63.6%是速率增长，达 1780MW 中国光伏产业处于 两头在外 的 尴尬 局面 95%以上的太阳能级多晶硅 靠进口 ； 95%以上的太阳电池片 /组件 （绿色能源） 出口 到国外。 将 资源流失、大能耗、碳排放、污染留在国内！？ 。 太阳能级多晶硅价格猛涨 （从 2006年 30-40$/kg,猛涨到 2008.9的 450$/kg) 多晶硅产业泡沫逐步形成 高额利润下，全国掀起多晶硅热，无序重复建设，逐渐形成泡沫！ 一、 2007-08年中国光伏产业高速发展 3 中国光伏发电产量的飞速发展 05001000150020002500300035002005 2006 2007 2008 2009 2010发电量M W时间（年） 2005 2006 2007 2008 2009 2010 电量（ MW） 145.7 432 1088 1780 2300 3500 4 中国太阳能级多晶硅产量的发展 时间（年） 2005 2006 2007 2008 2009 2010 SOG-Si吨 80 209 1130 4110 10000 30000 5 中国太阳能级多晶硅的发展与需求 年 份 2005 2006 2007 2008 2009 2010 发电量 （ MW） 145.7 432 1088 1780 2300 3500 多晶硅产量 （吨） 80 290 1130 4500 10000 15000 多晶硅需求 量（吨） 1652 4686 10597 20000 29500 26250 多晶硅缺口 量（吨） 1572 4396 4769 16500 19500 12500 6 二、 金融风暴下 多晶硅产业 2008.11金融风暴发生，全球多晶硅价格猛降！ 4 7 8 三、 国家的宏观调控政策 太阳屋顶计划 2009年 3月国家财政部颁布： 128号文件： “ 关于加快推进太阳光电建筑应用的实施意见 ” 129号文件： “ 太阳光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法 ” 补贴范围侧重：城市光电建筑一体化应用； 农村及边远地区建筑光电利用。 补贴标准： 2009年原则上 20元 /Wp（大于 50kW） ； 以后年度根据产业发展上的调整。 这是 2006年我国 “ 可再生能源法 ” 颁布以来，对 中国光伏产业最有影响的重大措施。 10、电迁移提纯等 9 金太阳工程 2009年 7月财政部、科技部、国家能源局联合印发 “ 关于实施金太阳示范工程的通知”并制定了 “金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法” 10 综合采取 财政补助 、 科技支持 和 市场拉动 方式， 加快国内光伏发电的 产业化 和规模化发展， 并计划在 23年内，采取财政补助的方式支持不低 于 500MW的光伏发电示范项目。（每省 20MW） 重点支持： 并网光伏发电、独立光伏发电、大型并网等示范项目 以及硅材料提纯、并网运行等关键技术产业化 据先进性、市场发展状况确定单位投资补助上限 这是继屋顶工程后的最大举措，对开拓国内光伏市场有 “不可估量 ”的推动作用！ 财政部加快实施“ 金太阳 示范工程通知” 2009年 11月财政部、科技部、国家能源局联合下达： “关于做好“金太阳”示范工程实施工作的通知” 共安排 294个示范项目，发电总规模 642MW，年发电 10亿度 总投资约 200亿元，计划 23内完成。 其中： 大型企业并网发电： 232个；装机规模： 290MW；发电自用 边远无电地区发电： 27个；装机： 46MW；可解决 30多万户用电 大型并网发电项目： 35个；装机： 306MW；接入电网输送。 “通知”对金太阳示范工程实施提出严格要求和较高技术标准， 对关键设备设定了较高上限，并规定不得限定采购本地产品。 将逐步改变我国太阳电池组件过度依赖关键市场的现状， 有利于解决新能源并网发电中存在问题， 为大规模并网发电积累经验，并促进产业升级和技术进步。 11 国家不鼓励进口多晶硅 2010年 9月发改委、财政部、商务部联合下发通知 调整了“鼓励进口技术和产品目录”： 在新能源产业中，“ 2MW以上风力发电设备设计制造技术”以及在 2007版目录中被鼓励进口的多晶硅，从调整后的目录中删除。 多晶硅从鼓励进口的“资源性产品、原材料”目录中被删除，是 因为“高烧难退”，和鼓励进一步自主研发。 国家担心出现“绿色泡沫”，而进行产业调整。 12 国家原则上不批准新的多晶硅产业 多晶硅产能是否“过剩”？引起激烈的争议！ 国家原则上不批准新的多晶硅产业 2009年 9月 29日 “国务院批转发改委等部门关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展若干意见的通知”（ 38号文件 ） 针对多晶硅、风电设备、钢铁、水泥、平板玻璃、煤化工六产业 加强项目审批、严禁化整为零、严防资金流向、失职问责 通知指出：“多晶硅是信息产业和光伏产业的 基础材料 ， 属于高耗能和高污染产品 。 从生产工业硅到太阳能电池全过程综合电耗约 220 万千瓦时 /兆瓦（注：2.2度 /瓦） 。 2008 年我国多晶硅产能 2 万吨，产量 4000 吨左右，在建产能约 8 万吨，产能已明显过剩。 我国光伏发电市场发展缓慢，国内太阳能电池 98% 用于出口，相当于大量输出国内紧缺的能源”。 13 对多晶硅“产能过剩”调整的 38号文件 研究 扩大光伏市场国内消费的政策 ，支持用国内多晶硅原料生产的太阳能电池以 满足国内需求为主，兼顾国际市场 。 严格控制在能源短缺、电价较高的地区新建多晶硅项目，对缺乏配套综合利用、环保不达标的多晶硅项目不予核准或备案； 鼓励多晶硅生产企业与下游太阳能电池生产企业加强联合与合作， 延伸产业链 。 新建多晶硅项目 规模必须大于 3000 吨 /年， 占地面积小于 6 公顷 /千吨多晶硅， 太阳能级多晶硅还原电耗小于 60 千瓦时 /千克 ， 还原尾气中四氯化硅、氯化氢、氢气 回收利用率不低于 98.5%、 99%、 99%； 引导、支持多晶硅企业以多种方式实现多晶硅 电厂 化工联营， 支持节能环保太阳能级多晶硅技术开发，降低生产成本。 到 2011 年前，淘汰综合电耗大于 200 千瓦时 /千克的多晶硅产能。 14 四 、 2009年我国冶金法多晶硅产业迅猛发展 技术重大突破，首次并网发电， 成立产业联盟，制定发展规划 1、 技术上有重大的突破： （ 1） 吹气 造渣技术获得重大突破 许多单位： B含量降到 0.5ppmw -0.2ppmw Na系造渣， Ca系造渣， Ba系造渣，混合造渣 （ 2） 酸洗不但能除金属杂质，也能有效除 B、 P （ 3） 电磁真空冶炼技术有重大进展 ： 许多单位： P含量降到 0.3ppmw （ 4） 电子束除磷和离子束除硼技术，开始走向产业化 （ 5） 100%冶金硅太阳电池效率提高，光衰明显降低： 铸锭多晶硅： 15%以上，光衰： 5%以下 冶金法单晶硅： 16%-18%，光衰 10%以内右 15 2、首次批量生产，且并网发电 宁夏发电集团于于 2006年开始研发冶金法多晶硅 2007年 3月，宁夏发电集团成功提炼出第一根纯度为接近 6N的晶体棒，板光电转换率从最初的 10%，提高到 15.3%，2008年提高到， 16%， 2009年初到 17%，年底到了 17.9% 2007年 12月，通过 宁夏发电集团 330kWp太阳能光伏并网试验电站可行性研究报告 ， 2008年并网试验电站建成 太阳山 100%冶金法晶体硅太阳电站： 2009年 6月动工，2.5MW 9月 29日成功并网发电 。同年 12月完成 10MW电站 项目意义在于用自主研发 100%冶金法多晶硅建设了电站，有力地证明了物理冶金法制备低成本光伏高纯的可能性。 宁夏发电集团 2 1000t/a 太阳能级多晶硅项目； 宁夏发电集团 10000t/a 高纯多晶硅项目取得进展。 切片：年产 100MW/年；组件： 100MW/年也在建设。 太阳山： 1MW/年（上海普罗新能源） 16 宁夏发电集团多晶硅、高纯硅项目 太阳能级多晶硅 总投资： 8.95亿元。 生产能力：年产多晶硅 2 2000吨。 销售收入：预计年销售收入 22.56亿元，预计年税收 2.1亿元。 进展情况： 2008.9开工，2009.5投产。 高纯硅项目 总投资： 6.07亿元，固定资产投资 3.3亿元。 生产能力：产品为 1万吨高纯硅，主要副产品为精制工业硅 3960吨。 经济效益：年销售收入 25亿元，年税收 5亿元。 17 3、 建立全国冶金法太阳能级多晶硅创新产业联盟 2009.6.13-14 在厦门市召开全国 首届：“冶金法太阳能多晶硅制备技术及应用研讨会”并通过 厦门宣言 ，代表发出 加强合作、鼓励创新；尊重科学、加强示范；政府支持、社会关心 的呼声。 厦门宣言 呼吁发起 成立冶金法太阳能多晶硅产业联盟 ，并成立冶金法太阳能多晶硅 技术发展路线图 制定专家组，通力合作，鼓励创新，持续不断地改进提纯工艺，尽快扩大生产规模，迅速占领太阳能多晶硅市场。 厦门宣言 建议， 建立冶金法太阳能多晶硅电池公共测试平台 。加强横向联合和协作。同时鼓励冶金法太阳能多晶硅研发机构、生产企业加强与国内外相关机构、企业的合作， 建立冶金法太阳能多晶硅光伏示范电站 ，展现冶金法技术的优势和发展潜力。 18 2009.9.28在银川成立 中国冶金法太阳能级多晶硅创新产业联盟 经过厦门、大连和昆明会议筹备后由 宁夏发电集团、上海普罗、厦门佳科、厦门大学、昆明理工大学、大连理工大学、浙江大学、中山大学、中国科学院 等国内从事冶金法太阳能多晶硅的产、学研等 20多家单位，在科技部有关文件的指导下自发成立。 理事长单位：上海普罗新能源有限公司 副理事长单位：宁夏发电集团公司 佳科太阳能硅（厦门）有限公司 秘书长：中国产学研合作促进会新材料专业委员会 副理事长，李义春教授 19 成立冶金法创新产业联盟后的工作 提出冶金法太阳能级晶体硅的技术路线图供参考 提出冶金法太阳能级晶体硅的共同努力目标； 讨论冶金法太阳能级多晶硅标准，广泛征求意见 组织冶金法多晶硅 863、 973、支撑计划项目申报 准备对宁夏集团的冶金法示范项目进行验收评价，总结经验，分析优缺点，以便推广。 建立秘书处和网站，便于联系和交流。 19 冶金法提纯太阳能级多晶硅的工艺路线图 高纯二氧化硅 矿 热 炉 ( 埋弧电弧炉 ) 高纯还原剂 真空电子束熔炼 真空等离子束熔 炼电子束熔炼 电磁真空熔炼 定向凝固 6N 5N 其它方法 检测 头尾料或不合格 制备电池 提纯处理 电极和炉衬改造 精选和处理 高纯电极炉衬等 炉外精练 U M G 硅 ( 3N ) B 1.5pp m , P 5 pp m 湿法冶金 粉末冶金 B 1. 5 ppm , P 5ppm 5N S O G 硅 B 0.3 pp m , P 0.8 pp m 切锭检测 切片 头尾料或不合格 单晶生长 铸锭生长 不合格 精选硅石 精选硅石 精选硅石 20 冶金法太阳能级晶体硅研发目标 3-5年内实现： （ 1）制备出冶金法太阳能级晶体硅（多晶硅或单晶硅）主要指标： 化学纯度 ： P0.6ppmw， B0.3ppmw, 总金属 0.1ppmw, C1ppmw, O2.5ppmw， 电阻率 ： 0.5-3.0 -cm， 导电类型 ： P-型 （ 2）晶体硅 制备成本 ： 低于 10美元 /公斤 。 （ 3）太阳电池指标：多晶硅电池 光电转换率大于 14.5%（ AM1.5下）， 单晶硅 电池 光电转换率大于 16.0%（ AM1.5下）， 光衰减小于 5% （ 4）太阳电池 芯片成本小于 1美元 /Wp， 使用寿命大于 25年 。 （ 5）从原料或者硅矿石起计， 综合工艺耗电量是 50KWh/kg 21 五、 2010年冶金法的前景 走自己的路！ 针对冶金法当前的状况： 纯度开始 突破 6N瓶颈 ，开始 批量生产并网发电 存在的问题： 纯度不够稳定性、存在光衰现象、 暗电流偏大、成本需进一步降低 提出本人建议： （ 1）技术上联合攻关，继续降低 P、 B、 C、 O浓度； （ 2）评价 示范项目、分析优缺点，总结交流经验； （ 3）建立公共检测平台，为全国冶金法单位服务； （ 4）组织好十二五，冶金法项目的申报工作。