单晶硅棒项目.doc

180吨单晶硅棒50吨单晶硅切片项目可行性研究报告江山市富达化工有限公司2011年4月15日目 录第一章 总论第二章 项目建设的背景和必要性第三章 产品属性和市场需求预测第四章 建设条件分析和场址选择第五章 建设内容和规模及产品方案第六章 财务评价第七章 结论与建议第一章 总 论本项目建设总投资估算为2.2亿元，占地面积100亩，分二阶段实施。第一阶段：80吨单晶棒项目。第二阶段：100吨单晶棒项目。第三阶段：50吨单晶硅切片项目一、项目概述1、项目名称：180吨单晶硅棒、50吨单晶硅切片项目2、建设内容和规模：（1）建设内容：本项目用地100亩，建设厂房7幢，仓库3幢、管理生活用房2幢，建筑面积共3万平方米；配套建设公辅工程。（2）建设规模：本项目实现年产各种规格型号的单晶硅棒180吨、单晶硅切片50吨。5、投资估算和资金筹措（1）投资估算：项目建设总投资估算为22000万元。其中：设备9000万元，土地1500万元，房屋土建工程8000万元；其它3500万元。（2）项目资金筹措方案：业主自筹10000万元，占总投资的45%。申请银行贷款12000万元，占总投资的55 %； 6、建设地址：浙江省衢江区后溪工业园区7、建设性质：新建8、建设工期：5年二、项目主要技术经济指标主要技术经济指标表序号项目名称计量单位设计预算序号项目名称计量单位设计预算1项目总投资万元220005投资利润率%37其中：设备投资万元90006投资利税率%71土建投资万元80007税后利润万元81002资金来源其中：企业自筹万元100008上缴税收总额万元7440申请银行贷款万元120009年销售收入万元360003职工人数人15010投资回收期年2.34-1设备折旧年限年1011建设工期年54-2土地摊销年限年504-3房屋折旧年限年10三、可行性研究依据及结论1、光伏产业已经成为当今世界发展最迅速的高新技术产业之一，光伏产业对单晶棒的需求很大，我国目前的产量远远不能满足需要，项目有很好的发展前景。2、该项目符合国家的产业政策，得到各级政府的大力支持。项目经济效益突出，税收贡献大，项目完工后5年能收回全部投资，抗风险能力强。3、应抓住有利时机，尽快建设，争取早日投入使用。第二章 项目建设的背景和必要性一、项目建设的背景由于人类社会的科学技术、工农业生产及经济生活水平、甚至包括国防军事技术的不断发展与进步，能源消耗越来越大。太阳还能燃烧1亿1千万年，利用太阳能发电是人类长期要梦寐以求的事情。从二十世纪五十年代太阳能电池的人造卫星空间应用到如今的太阳能光伏集成建筑，世界光伏工业已经走过了近半个世界的历程。由于太阳能发电无需燃料，具有充分的清洁性、无污染、绝对的安全性、无噪声、运行简单可靠、建设周期短、资源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维修性等其他常规能源所不具备的优点，光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源、可再生的绿色能源。在各国，尤其是美、日、德等西方发达国家先后发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划的推动下，世界光伏工业近年来保持着年均35%以上的高速增长，是比IT业发展更快的产业。专家预测，光伏发电将在新世纪的前半期超过核电成为最重要的基础能源之一。单晶硅是电子工业的重要原材料，也是太阳能新能源设备技术的重要原材料。二、项目建设的必要性1、我国必须大力发展太阳能发电（一）、全球已探明的煤、石油、天然气、铀等不可再生资源在本世纪末将消耗殆尽。中国的一次性能源含量远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10%。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭占商品能源消费的75，已成为我国大气污染的主要来源。已经探明的常规能源剩余储量（煤炭、石油、天然气等）及可开采年限十分有限（表1），（表1），我国能源剩余资源探明储量和可开发年限:资源种类煤炭（亿吨）石油（亿吨）天然气（亿M3）水力（GW装机）探明可开采储量114532.73611704353可开采年限（预测-保守）54-81年（1.4%-1996）15-20年（2.5%-1996）28-58年（5%-1996）38- 104年（5%-1996）可开采到2050-20772011-20162024-20542034-2100中国已经成为世界最大的能源消费国之一。2004年煤炭产销量最全球第一，石油消费量全球第二，能源消费总量已经达到19.7亿吨标准煤。由于我国能源结构以燃煤为主，至今已经成为全球第二大二氧化碳排放国。按照我国能源需求，到2012年需再建562座电厂，其中超过60%为煤电，占世界总数的一半。新建电厂产生的温室气体量将是京都议定书减排目标的五倍，潜在危机比世界总的形势更加严峻。能源工业面临的经济增长、环境保护和社会发展的压力更大。在此严峻的形势下，2005年3月18日中国颁布了中华人民共和国可再生能源法，并于2005年3月16日，国家发展和改革委员会办公厅发布了“关于组织实施可再生能源和新能源高技术产业化专项通知”的“发改办高技2005509号文”，把发展硅光伏产业及与其相关的硅材料列为重点。在众多的可再生能源中，现今储量最大、技术最成熟、对环境影响最小的是直接把太阳能转换成电能的光伏发电。这是一个以高纯硅为原料，通过半导体生产工艺将其做成太阳能电池片，再组装成太阳能民电系统的一个最具有发展潜力的高新技术产业。鉴于目前高速发展的光伏产业现状，致使全球太阳能光伏电池供不应求。为满足我国太阳能光伏电池的强劲增长势头，特提出本项目，以适应我国新能源和可再生能源产业的发展。三、项目建设的可行性1、该项目建设符合国家产业政策要求国家发展和改革委员会第40号令，发布了产业结构调整指导目录（2005年本）。该项目建设符合第一类“鼓励类”第十六项“轻工”第十三条“高技术绿色电池产品制造太阳能电池”，第二十四项第二十四条“电子专用材料制造”，是国家鼓励类项目。3、地方政府的大力支持是项目顺利实施的又一保证。后溪镇政府及有关部门对该项目高度重视，全力支持该项目的上马建设。因此，从总体上看，该项目是可行的。第三章 产品属性和市场需求预测一、产品性质和功能分析1、目前常用的太阳能电池是硅电池。如果1平方米铺满硅太阳能电池，就可以得到100W电力。单晶硅太阳能电池的性能稳定，转换效率高，体积小，重量轻，很适合作太空航天器上的电源。美国的大型航天器太空实验室上就安装有4块太阳能电池帆板，它们是由147840块8平方厘米大小的单晶硅电池排列组成的，发电功率大约为12KW。单晶硅作为半导体器件的核心材料，在很大程度上促成了信息技术革命。本世纪50年代以来，随着半导体工业的需要而迅速发展。到1996年全球半导体产业销售额达到1410亿美元，而其中单晶硅材料的销售达到74亿美元。多晶硅、单晶硅已渗透到国民经济和国防科技中各个领域。产品市场主要是美国、日本、台湾。2、单晶硅太阳电池。单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池，它的结构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。 现在，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。（2）、我国目前太阳能电池发展现状我国在2005年新建和扩建的太阳能电池片生产线在10条以上，这也意味着我国所需求的太阳能级硅单晶将要达到10000吨。而目前我国实际硅单晶的生产能力只在2000吨左右，实际用于国内市场的太阳能级硅单晶只有600700吨左右，下表为我国太阳能电池及单晶硅的需求表，由此可看出我国在太阳能单晶硅的缺口是十分巨大的。表3我国太阳能电池市场预计年份项目2003年2005年2010年（预计）2015年（预计）太阳能电池（MW）53.578.55001080单晶硅累计(T)616900576912462单晶硅增长率(%)20.830.130.2目前国内生产单晶硅的厂家虽然已有较多家，主要分布在四川、河南、北京、上海等地，但这些厂家生产的产品多为低档产品。生产多晶硅的只有四川峨眉、河南洛阳两家。高档的单晶硅、多晶硅主要依靠进口，因此，产品的需求和供给的需缺形势仍然十分严俊，预示着产品具有巨大的潜在的需求市场。（3）、国际市场需求快速增长近年来，太阳电池每年销售量在全球范围以每年25%的速度递增。最近的市场评估表明，目前全球太阳电池工业每年的产值己超过45亿美元。到2010年每年的销售金额将超过每年约110亿美元。可以预计在今后几年内太阳电池工业将高速发展。自90年代开始，太阳能在并网发电方面的应用增长迅速，主要是安装在居民住房屋顶、商业楼宇。许多国家政府为促进太阳电池的应用所实施的一系列新能源政策，包括一系列直接和间接的辅助计划。保护自然环境，尤其是抑制地球的温度上升己被许多国家政府列为国策。（4）、外国政府对太阳能能源产业大力支持尽管人们意识到太阳电池的优越性，但由于其价格比传统发电贵得多，人们只能望而兴叹，而太阳电池生产商们却抱怨。如果电池的市场庞大，制造成本自然会下降，从而进一步促进市场需求，形成良性循环。为此，一些发达国家制定了一系列的资助措施，以促进市场的迅速发展，形成规模经济。如日本的“新阳光计划”、德国政府的“再生能源的法案”、美国政府的“一百万户屋顶计划”、澳洲政府的“一万个太阳能屋顶计划”等。 由此可见，西方各国政府已采用各种方式来重组能源结构，支持太阳电池“绿色能源”的推广和应用。（5）、中国政府十分重视太阳能电池的应用中国政府对发展边远地区太阳能发电的应用日益重视，西藏、青海和内蒙的牧民们远离国家电网，建立火力发电厂相当昂贵，相比之下太阳能(电池)发电便成为一种比较经济方便的手段。1998年以来由政府资助约6000万元在西藏自治区7个县城建成150KW的太阳能总发电量。从2003年开始我国政府将再筹集6000万元到8000万元为西藏自治区阿里地区的1万户藏民和近20个乡镇安装1个兆瓦以上的太阳能发电系统。最近我国政府还公布了在西北部地区资助居民安装太阳能发电系统的计划，每一个安装500W以上的用户可享受政府5000元左右的补贴。第四章 规模及项目工程技术一、第一期规模本项目第一期总投资6300万元人民币；第二期总投资8000万元人民币；第三期总投资7700万元人民币。项目规划五年内达到完全生产设计能力，本项目达到设计能力的100%时，年产180吨单晶硅棒，单晶硅切片50吨，产值3.6亿元。二、项目主要技术工序和工艺路线1、工艺技术来源单晶硅棒依托国内研究所的最新研究成果，引进整套成熟技术。2、工艺技术的先进性单晶硅制备（拉单晶）是在专用设备单晶炉内进行，单晶炉内配备适合晶体生长的高纯石墨热系统。将硅原材料放在石英埚内用石墨制成的加热器通入低电压大电流而产生的高温将熔点在1420的硅材料熔化后，由计算机等设备控制熔融状态的硅液面温充在1420临界点上，由一个单晶体的籽晶与液面接触、熔融后而缓慢的提升，使硅液体在籽晶的引领下按预先设定的晶格、晶向和外形缓慢结晶出单晶体的硅单晶，完成单晶制备。3、整个工艺流程：工艺流程说明：硅料。单晶硅生产过程中使用的硅料，均为成品（无需再进行腐蚀、酸洗等处理；其中部分硅料由企业自身腐蚀、酸洗得到，其余均由外单位进行腐蚀加工）即可投炉加工。配比装炉、拉晶、冷炉拆炉。即将成品硅料根据要求与相应的母合金（主要是P、Be等元素含量多一点的硅片，加入量约为硅料加入量的百万分之一）进行混合装入单晶炉内拉晶（控制温度约为1420，时间约为3040h/批，每批生产量约为20kg/炉；拉晶过程中单晶炉内采用液氩作为保护气体；该过程主要是利用高温使高纯硅在单晶炉内熔融并使原子进行有序排列，待有序排列完毕后由单晶炉上方拉晶成柱状硅棒）；硅棒生长完毕后对单晶炉进行冷却，之后将硅棒从单晶炉内卸下，以便后道加工处理。测试、分段。利用各类检测设备对成规则柱状硅棒进行电阻率、氧、碳等成分进行测试，经测试合格后（测试不合格的硅棒则送单晶炉或结晶炉作回炉重新拉晶处理）送入切断机内进行分段处理（一般直径为125mm，长度以3040cm不等）便得到成品硅棒，分段的目的主要是使硅棒能够顺利进入切片机内进行切片处理；分段过程采用自来水对设备进行冷却，经冷却后排入厂区内污水处理设施。4、原料消耗本项目原辅材料消耗按年产50t单晶硅计算，本项目的主要原材料是硅料及辅助材料。为了节省成本，可部份掺用废硅料（头尾料和锅底料等不可直接利用的原料），经过酸洗腐蚀工艺后使用。原辅材料供应见表41。表4-1 主要原辅材料供应一览表序号原辅材料名称包装规格单位消耗量1多晶硅料/t/a502氢氟酸（55%）5kg/桶，塑料桶t/a243硝酸（65%）15kg/桶，塑料桶t/a204片 碱50kg/袋，蛇皮袋t/a85冰醋酸（99%）15kg/桶，塑料桶t/a106双氧水（30%）15kg/桶，塑料桶t/a0.127氨 水（30%）15kg/桶，塑料桶t/a0.128无水乙醇1kg/瓶，玻璃瓶t/a0.1010液氩/m3/a3005、主要设备选型(1)单晶炉建议采用上虞晶盛的TDR95A-ZJS全自动单晶炉。TDR95A-ZJS单晶炉属软轴提拉式全自动单晶炉，它是在惰性气体环境中，通过石墨电阻加热器将半导体材料加热并熔化，然后用直拉法生长无位错的单晶设备。该设备可以大规模生产集成电路、太阳能等行业所需的高质量的单晶硅。该设备可使用20或22的热系统，投料100-120kg，拉制6-8.5的单晶，此设备提供两对（四个）电极，可满足用户采用两温区加热的工艺要求。 主要技术参数：拉制晶体最大直径:8.5(215mm)最大熔料量120Kg (22坩埚)主炉室内径950mm加热方式石墨电阻加热籽晶拉速0-8mm/min籽晶转速0-48rpm坩埚升速0-4mm/min冷炉极限真空度3pa主变压器容量220KW外形尺寸(长宽高)550035007340mm质量7600Kg五、公用工程和辅助工程1、供、配电。新设1台2000kVA变压器；高压柜一台；低压柜4台。2、给、排水。（1）给水水源：车间生产、生活、用水均接自工业园区水源。DN 100进水主水管，连接DN50配水管。（2）排水系统：生产、生活用水经污水处理后，排入地下排水管网，进入工业园区排水渠道，厂区排水管网采用500。3、厂内外运输。（1）厂内运输：厂内运输主要靠企业自备的叉车等搬运工具。（2）厂外运输：本项目不新增厂外运输设备，厂外运输利用工厂现有运输设备，不足部分由社会运输协作解决。 第五章 环境保护及消防一、 环境保护1 、设计原则(1)严格执行国家环境保护法，认真执行“三同时”原则。(2)对生产过程中产生的废气、废水、噪声采取综合治理。2 、污染治理 (1)噪声 本项目噪声主要来源于风机、水泵、冷却塔设备等，其中风机、水泵、冷却塔设置于车间外，其余设备基本上设置于车间内，车间内的噪声源强约为75.085.0dB，车间外噪声监测值约为65.876.1dB。为确保本项目建成投产后本项目四周厂界处噪声达标，进一步做好环境保护工作，采取以下防治措施：注意设备选型及安装。设计中尽量选用加工精度高、运行噪声低的设备。在安装时，对风机、水泵、真空泵、空压机、等高噪声设备须采取减震、隔震措施；对风机、水泵、真空泵、空压机等设备安装时采用消声措施，并分别设置于专用的辅助用房内，对上述辅助用房的四周墙壁采用吸声材料进行铺设，同时少设门窗，设备工作时应保持门窗关闭；冷却水循环系统安装时建议在其内部设置适量的软体材料，尽量减少水流落差造成的低频噪声。车间四周墙壁上窗户均使用双层隔声窗，生产时尽量少开启门窗，采用换气扇进行通风换气。重视整体设计。尽量将高噪声设备尽量布置在生产车间的中部，而主要生产车间布置在整个厂区的中部。根据高噪声设备的分布，在设备上方安装吸声吊顶。平时生产中加强对各设备的维修保养，对其主要磨损部位及时加添润滑油，必要时应及时更换。在南北侧厂界设置2m高的非镂空围墙，厂界内侧设置宽约5m的绿化隔离带，种植乔木为主，辅以灌木等。预计采取上述措施后及车间墙壁的阻隔，本项目噪声不会对周边声环境造成不利影响。(2)废水本项目废水包括生产废水和生活污水。其中生产废水又分为含氟废水和不含氟废水：其中含氟废水包括单晶硅腐蚀工艺废水（包括超声波清洗、清洗、高纯水浸泡废水、甩干废水），酸雾及碱雾吸收废水，以废水形式排放的废酸及废碱（主要包括碱腐蚀+酸洗工艺中产生的废碱及后道浸泡废水）；不含氟废水包括单晶硅棒去头尾、高纯水制备过程中产生的RO浓水及反冲洗酸碱废水，设备间接冷却水。这部分废水中设备间接冷却水为清洁水，可直接排放。根据本项目废水产生情况，公司在厂区内设置两套污水处理设施。其中一套主要用于处理产生的切方、切片设备冷却水及硅片后道清洗废水，硅片研磨、清洗废水，反冲洗酸碱废水。处理规模为300m3/d，处理工艺为：另一套主要用于处理含氟废水，包括腐蚀工艺废水，酸雾及碱雾吸收废水，以废水形式排放的废碱及废酸。处理规模为150m3/d，处理工艺为：根据当地污水管网规划及环保部门的要求，本项目废水经厂区内预处理达到GB8978-1996中的三级排放标准后，采取上述措施后，预计对附近水体水质影响不大。(4)废气本项目废气主要有二：一是腐蚀过程中会产生酸雾、碱雾；二是硅料、硅片清洗过程中（主要为清洗剂清洗）产生的少量有机废气。酸雾、碱雾。主要产生于硅料浸泡腐蚀、酸洗及碱腐蚀工艺中的后道浸泡过程中。(1)硅料腐蚀浸泡产生的氢氟酸雾。腐蚀车间和实验室各配有1套酸雾处理装置分别对上述两处产生的酸雾进行分别处理，处理装置采用二级塔串联的还原性碱液进行吸收处理，即用NaOH中和酸性气体，通过喷淋塔中液体逆相流进行中和并溶解于其中达到净化的目的。腐蚀槽上方设置的风机风量为4000m3/h，由于进出料时间较短（约20min/d）且腐蚀阶段均封闭腐蚀槽，故集气罩集气效率可达98%，碱液吸收处理效率以98计，经处理后由15m高的排气筒排放。可以达到大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）表2中的二级标准。(2)酸洗过程中产生的氢氟酸雾、硝酸雾及冰醋酸雾。本项目硅料酸洗产生的酸雾源强分别为：氢氟酸雾，硝酸雾，冰醋酸雾。针对酸洗酸雾配有专门的处理装置（与前述腐蚀车间及实验室酸雾处理装置相关处理方法及原理相同），设置的风机风量为3000m3/h，由于酸洗过程均在通风柜内进行，且操作时抽风装置均处于开启状态，集气效率可达90%，碱液吸收处理效率以98计，处理后由15m高的排气筒排放。可以达到大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）表2中的二级标准。(3)碱腐蚀后道浸泡产生的氢氟酸雾。本项目硅料碱腐蚀后道浸泡产生的氢氟酸雾。在浸泡槽上方设置集气罩（高于浸泡槽约0.5m）对产生的酸雾进行抽风集气，经集气后纳入酸洗车间酸雾处理装置处理；集气效率以70%计，碱液吸收处理效率以98计；可以达到大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）表2中的二级标准。(4)硅料腐蚀产生的碱雾。本项目针对碱雾，在腐蚀槽上方设置相应的集气抽风装置（集气罩与腐蚀槽距离约30cm，抽风量为5000m3/h），经收集的碱雾采用一级吸收塔对其进行吸收（吸收液为自来水，循环槽体积为2.0m3；吸收液循环使用、每周排放一次），吸收后的碱液以废水形式排放。集气罩集气效率约80%，碱液吸收处理效率以95计，之后由15m高的排气筒排放。有机废气。产生于硅料、硅片清洗过程中，由于该过程中需添加一定浓度的清洗剂，在清洗过程中会有少量的有机废气产生，均以无组织形式排放。在超声波清洗机上方设置集气抽风装置，部分有机废气经抽风集气后由车间外排气筒排放，其余均以无组织形式在车间内排放。乙醇废气。部分硅料需利用无水乙醇进行擦拭，以去除其表面的少量油污，本项目无水乙醇在擦拭过程中均以无组织形式挥发至车间内。另外，根据制定地方大气污染物排放标准的技术方法（GB/T13201-91）中的规定，对无组织排放的有毒有害气体可通过设置卫生防护距离来解决，故对各车间无组织排放的氢氟酸雾、硝酸雾、冰醋酸雾、碱雾、粉尘、乙醇、NH3及少量有机废气，在整个硅料清洗厂房（包括打磨喷砂、浸泡、酸洗、碱洗车间）四周设定卫生防护距离加以防护。二、消防1、防火措施(1) 厂区内现有道路为城市型混凝土路面，环绕主要生产车间布置，厂区道路宽度及最小转弯半径按有关规范设置；新增道路最小宽度为6m，可以满足厂内运输和消防要求。(2)本工程生产场地防火等级属丙类，厂区、生产场地等按照消防规范设置消火栓。同时，建筑单位内按建筑灭火器配置设计规范(GBJ140-90)配置MF4型手提式干粉灭火器。并配置一定数量的移动式灭火器。(3)全厂设置消防组织，配备专职安全员、生产场地内配备兼职安全员。加强职工安全防火宣传教育培训工作，并实行持证上岗。本项目在电机车间设置火灾探测器及报警按钮。在传达室设置消防控制室，内设区域报警控制器。有确认的火灾时，根据火情、消防控制室发出信号，并切断相关区域内的非消防用电设备电源。通过直线电话向公安消防部门报警。消防用水量采用15L/S标准。第六章 财务评价一、收入测算1、项目满负荷生产后，按项目的设计能力计，年产各种型号的单晶硅棒180吨，年销售收入为：3.6亿元。三、销售税金及附加（一）销售税金及附加该项目年销售收入为3.6亿元,项目直接材料费为1.3亿元。1、增值税：（1）销项税额=3.6亿元17%=6120万元 (2)进项抵扣=1.3亿元17%=2210万元应上缴增值税为6120-2210=3910万元2、城市建设维护税、教育费附加及地方教育费按增值税12%计算，即：3910万元12%=470万元3、其它税费按销售收入1计算，即：360001360万元（二）税费合计:3910+470+360=4740万元四、销售成本项目建成后满负荷生产全部成本表单位：万元序号成本项目金额备注1外购原材料130002外购燃料动力和其它辅料61203人员工资及福利900年人均工资6万元4房屋折旧费40020年平均数5设备折旧费90010年平均数6土地摊销费3050年平均数7修理费1008销售费用1100按销售收入39管理费用1100按销售收入310财务费用720年利率6成本合计24370五、销售利润1、销售利润：销售收入-总成本-税费36000万元-24370万元-830万元=10800万元 2、所得税：10800万元25=2700万元3、税后利润：10800万元-2700万元=8100万元六、财务评价静态指标企业原投入较少作为先期成本,本项目作为“沉没成本”，按有关规定以新建项目进行经济评价，因此：1、投资利润率=8100万元22000万元=37%