多晶硅生产工艺流程

叮叮小文库多晶硅生产工艺流程(简介)-来自于网络收集多晶硅生产工艺流程,多晶硅最主要的工艺包括，三氯氢硅合成、四氯化硅的热氢化（有的采用氯氢化），精馏，还原，尾气回收，还有一些小的主项，制氢、氯化氢合成、废气废液的处理、硅棒的整理等等。主要反应包括：Si+HCl-SiHCl3+H2（三氯氢硅合成）;SiCl4+H2-SiHCl3+HCl（热氢化）;SiHCl3+H2-SiCl4+HCl+Si（还原）多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，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。改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的85。但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美、德、日等7家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球多晶硅总产量的90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。西门子改良法生产工艺如下：这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂房等。（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅， 其化学反应SiO2+CSi+CO2（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。 其化学反应Si+HClSiHCl3+H2 反应温度为300度，该反应是放热的。同时形成气态混合物(2,1,Si13,SiC14,Si)。（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解:过滤硅粉，冷凝Si13,SiC14，而气态2,1返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物Si13,SiC14，净化三氯氢硅（多级精馏）。（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。 其化学反应SiHCl3+H2Si+HCl。多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径5-10毫米，长度1.5-2米，数量80根），在1050-1100度在棒上生长多晶硅，直径可达到150-200毫米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同2,1,Si13,SiC14从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该3工艺的竞争力我国多晶硅生产现状与发展一、概述世界正从工业社会向信息社会过渡， 信息技术已成为促进社会发展和进步的关键技术，信息化程度的高低已成为衡量一个国家现代化水平的标志。微电子技术是信息技术的基础和关键技术， 集成电路又是微电子技术的核心， 一代又一代更为优秀的集成电路的出现， 推进着全球经济一体化的进程，而半导体硅材料则是集成电路最重要的、不可替代的基础功能材料， 多晶硅则是集成电路大厦的“基石” 或“粮食”。二、多晶硅生产现状1、我国多晶硅生产现状我国多晶硅工业起步于50年代，60年代中期实现工业化生产，70年代初曾一度盲目发展， 生产厂发展到20余家。生产工艺多采用传统西门子法，由于技术水平低、生产规模小、产品质量差、消耗指标高 环境污染严重、生产成本逐年增加等原因， 多数生产厂难以维持生产而停产或倒闭， 生产能力急剧萎缩， 与当今信息产业的高速发展和多晶硅的市场需求急骤增加极不协调。生产消耗和生产能力变化分别见表1和表2。由上表可知， 目前国内多晶硅生产规模太小，产能不断萎缩， 厂家分散， 工艺技术落后， 装置陈旧， 消耗高， 环境污染严重， 生产十分艰难，1999年只生产了46t， 仅占世界产量的04 ， 远不能满足国内市场的需要。如不积极组建现代化的、符合经济规模的大多晶硅厂， 将制约我国生产符合集成电路和分离器件要求的高档次的单晶硅和硅片。多晶硅对我国半导体工业的发展至关重要。2、国外多晶硅生产现状多晶硅生产主要集中在美、日、德三国， 世界市场由7家公司占有， 1 998年多晶硅产量为16200t，其中德山曹达、黑姆洛克、瓦克三家公司占产量的63 。见表23。目前生产的多晶硅能满足集成电路及功率器件发展的技术要求， 用户不经腐蚀、清洗， 直接装炉。多晶硅质量指标好， 产品稳定， 多晶硅N型电阻率都在1000Qcm以上。改良西门子法技术的完善与发展， 使原辅材料及能耗大为降低； 多晶硅生产的主要工序都应用计算机控制、设备装备水平较高。三、我国多晶硅市场需求1、多晶硅严重短缺在改革开放形势下， 国内市场是世界市场的一部分， 两者有相同之处， 但也有差别。国内集成电路的市场正是如此， 差别在于国内集成电路市场需求增长比国外更为迅速，1991年国内市场需求量为65亿块， 1 996年增至678亿块， 五年间年平均增长率达60， 1999年12 块， 年平均增长率21 。为适应国内外市场的需要， 国内单晶硅生产及市场销售大幅度地增长， 一改我国过去十几年来的徘徊局面， 单晶硅产量从1991年的609t增加到1999年的215t， 9年增加1541t， 年均增长率达108 ， 与此相适应， 多晶硅需求量大幅度地增表1 国内多晶硅生产主要消耗对比项 目 单位 翻内指标 翻外指标工,Jk硅粉 kg 56 11514氢气 m3 4050 0612液氯 kg 2026 02138还原直接电耗 kW h 400500 12200表2 1983-1999年我国务晶硅生产能力项目名称 1983年 1987年 1990年 1994年 1996年 1999生产厂家数 14 7 6 d d 2生产能力 144 1 1 2 1 05 90 1 00 60增长率 -22 6 14 1 1 40加， 需求的缺口较大，1995年一1999年进口多晶硅的数量已大大超过国内生产量， 见表3。2、2005年及201 0年市场及预测为适应国内外单晶硅市场的需要， 近年来， 国内厂家相继扩产或新建生产线， 有的正在实施中，单晶硅的生产能力和产量将会大幅度地增加， 但多晶硅供不应求的局面仍将会持续下去。据专家预测，U2005年国内多晶硅年需求量约756t，201 0年国内多晶硅需求量1 302t， 有较大的市场发展空间。四、中国周边她区多晶硅生产与需求1、日本多晶硅生产与需求全世界约有30家硅片制造公司， 生产集中在美、日、德、韩等国家， 其中76 的市场份额控制在5家跨国公司手中。而日本的信越、住友、三菱、小松等公司的硅片市场占有率之和在45 以上。日本多晶硅的消费量约占世界总产量的50 ， 除自产一部分外， 其余部分需从国外进口。见表4。由表57 知， 日本每年需进口多晶硅2200t以上， 最多进口达4850ta， 每年进口多晶硅量约占其用量的50 。2、亚太地区多晶硅供需现状亚太地区包括韩国、马来西亚、新加坡、印尼、中国的台湾和香港， 生产硅片的厂家有PHC公司、Siltron公司、韩国电子公司、汉磊公司、Taisil公司、小松公司、三菱公司等等， 已具备64亿平方英寸以上的硅片年生产能力， 每年需多晶硅2458t。根据各公司的扩建计划， 预计今后经扩建后硅片生产能力将可能新增58亿平方英寸， 这样每年需多晶硅将达U4686t。该地区没有多晶硅生产厂， 所需多晶硅全部依赖进口。中国若有多晶硅出口， 将有良好的地理优势。3、国际市场需求与发展目前，全球多晶硅市场供大于求， 但随着以计算机为核心、以网络为传输媒体的网络新经济时代来临， 以及新型清洁太阳能的不断发展， 世界半导体市场将以高速发展， 硅片需求旺盛。专家预测，多晶硅需求将以每年5 的速度增长， 到2005年，多晶硅用量将达28600t， 目前年产22400t产能将满足不了消费要求。五、我国多晶硅技术发展1986年， 原中国有色金属工业总公司和各级政府， 在积极引进多晶硅生产技术的前提下， 同时决定走自行研究开发多晶硅生产技术的道路， 组织北京有色冶金设计研究总院与峨嵋半导体材料厂共同研究开发。为了从根本上解决多晶硅生产中物耗高、能耗高、成本高、污染严重及难实现规模生产问题， 研究开发了“导热油循环冷却技术、大型节能还原炉、SiCI4氢化和还原尾气干法回收”等4项关键技术。1987年， 首先突破了导热油循环冷却技术，为开发大型节能还原炉创造了条件， 随后多晶硅产品直径 100mm的6对棒还原炉投产， 进而导热油循环冷却技术与大型节能还原炉配套投产， 使多晶硅产品的能耗大幅度降低， 多晶硅还原生产中80一90 热能可以得到回收。与此同时，SiCI 氢化工业性试验取得成功。1996年， 在引进技术条件过于苛刻， 多年努力难以实现的条件下， 国家计委及原中国有色金属工业总公司支持， 由北京有色冶金设计研究总院与峨嵋半导体材料厂合作，用已取得的多晶硅生产技术成果， 利用峨嵋半导体材料厂现有条件， 建成一条1OOVa规模的多晶硅工业性生产示范线， 形成完整的改良西门子工艺系统。主要工艺过程包括SilCl3合成、SiHCI 氢化、SiHCI3提纯、SiHCl3还原、多晶硅后处理、还原炉尾气干法回收等， 其特点为闭路循环系统， 全部回收各环节的尾气， 全面解决了传统西门子法生产多晶硅的过程中存在的物耗高、能耗高、环境污染严重等问题。核心技术有如下几项：sich氢化SiCI 氢化技术系统要求在较高温度和压力的条件下， 将SiCl 加H2转化为SiHCI3， 由设计院设计反应器，计算整个系统平衡，确定工艺条件，编写操作规程， 指导施工试车， 最后实验得到在一定温度和压力条件下，SiCI 一次转化率平均稳定在25 以上。经一年多的稳定运行， 证明系统是安全、可靠的， 系统指标高于国外报导的一次转化率最大1 5的水平， 国内首次在1OOVa多晶硅生产系统中采用， 技术达到国际先进水平。还原炉尾气干法回收多晶硅还原尾气中的H2、HCI、SiHCI3、SiCI4等成分， 经加压、冷却到一定的条件后， 其中的SiHCI3、SiCI 被冷凝分离出来， 该混合物经分离塔后分别得到SiHCI3DSiCI 。SiHCI3直接送还原系统生产多晶硅，SiCI4j_氢化工序， 经氢化后转化成Si-He 3， 再经分离塔分离后得到SiHCI3， 也送还原工序生产多晶硅。压缩、冷凝后的不凝气体， 主要是H27DHCI， 在加压低温条件下， 通过特殊的分离工艺， 使H2、HC1分离出来， 无杂质、无水分的纯H ，返回还原工序重复利用， HCI送合成工序， 生产Si-HCI3。还原尾气干法回收可使尾气不接触任何水份， 将其中的各种成份一一分开， 不受污染地返回系统重复利用。还原尾气干法回收全部采用国产设备， 是我国自行研究、设计的首套投入运行的尾气干法回收装置， 其运行证明， 还原过程产生的尾气中各组分几乎100 可以得到回收， 纯H 消耗从传统西门子工艺的35m3kg降至15m3kg以下， 分离出的H2、HCI、氯硅烷等产品质量满足多晶硅生产要求， 全部返回系统使用， 且系统能够适应多晶硅生产能力的变化。导热油循环冷却技术还原炉中高温硅棒表面向炉壁辐射的热， 由还原炉夹套循环的导热油带出来， 高温热油经不同途径释放热能后，再回到还原炉夹套， 循环往复， 可回收还原过程80-90 以上的副产热能，保证了硅棒产品直径误差不超过数毫米。由9对棒大直径还原炉与导热油循环冷却技术构成的系统，使多晶硅产品直接电耗由传统西门子工艺的450kW h一500kW hkgSi降_250kW hkgSi以下。大型节能还原炉9对棒大型节电还原炉生产多晶硅最大直径可达巾1 1 5mm， 生产区熔用多晶棒直径可控制在巾70mm80mm， 硅芯长度15m， 单台年产量分别为23t及1 5t，是国内最大的还原炉， 填补国内空白， 基本符合大规模生产的要求。以上技术， 于2000年元月通过国家有关部门组织的专家鉴定、验收。专家认为， 1OOUa多晶硅实验示范线的建成， 标志着我国拥有了多晶硅生产的自主知识产权， 建设千吨级多晶硅厂就拥有了主动权， 从1O00Va多晶硅项目建设前期工作开始，直至项目投产、达产，都可根据我们自己的条件安排。由于知识产权为自己所有， 所以投资、效益、产品竞争能力等方面将会有更大的优势。当然，1O00Ua多晶硅的产业化， 不是1OOUa级简单翻10倍的关系， 有许多技术难题要进一步突破，在系统平衡、设备选择、试车、投产、计算机控制、网络化管理、市场开拓等方面有大量细致的工作要做， 是更高层次的技术创新， 是科学技术转化为生产力的集中体现，需要设计研究院与业主在新的起点上共同攻关完成。经过1OOta多晶硅的工业化试验研究， 我国已掌握改良西门子法多晶硅生产技术， 在此基础上，如能局部引进国外的先进技术和设备， 合作或合资建设一条至两条千吨级以上的多晶硅生产线， 满足市场需求， 将为我国信息产业的发展打下良好的基础，从根本上改变我国硅片生产用多晶硅原料长期依赖于人的局面。 ateanliew 发表于 2008-6-27 19:021，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，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。 2，硅烷法硅烷热分解法 硅烷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。 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。 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。 1）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应用，现已形成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，在等离子体融解炉中去除硼杂质，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，在电子束融解炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。 2）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：将反应器中的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。 3）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。这里对几家国内多晶硅厂和国外多晶硅厂的设备技术做些比较.新光核心技术是俄罗斯技术,也就是改良西门子技术同时还有德国设备已经取得较大程度的磨合.今年估计产能300吨.估计实际产能会小于此数.明年预估800-1000吨洛阳中硅核心技术也是俄罗斯技术,今年也是300吨,明年预估1000吨.峨眉半导体核心技术也是俄罗斯技术今年200吨.LDK 首先从德国sunways 买来了两套现成的 sime 设备, 包括所有的附件. sunways 帮助安装,和调试生产. 这两套设备年产量1000吨. 按照合同, 今年第四季度两套设备会送到江西. . 明年6月份投产. 作为回报, LDK 在10 年内卖1GW 的wafer 给sunways.这是个很好的交易, 等于 sunways 帮LDK 培育生产硅料的人才.另外, LDK 还从 美国GT solar 买新的生产硅料的设备, 建成后, 2008 年有6000吨的规模, 2009 年有15000吨的规模. 整个施工有美国Fluor 设计. Fluor的实力 强大无比, 只要它还在, 成功的可能性也很大.LDK了解的比较深就多写些.扬州顺大引进国外技术,计划明年量产6000吨青海亚洲硅业引进国外技术,计划明年量产1000吨同时STP和亚洲硅业签了长单协议明年下半年开始供货其他的就不说了都没什么可能性.现在说国外的HEMLOCK.主要工艺是西门子法.2008年实现以三氯氢硅,二氯二氢硅.硅烷为原料,流化床反应器的多晶硅生产新技术.明年增加3000吨产能达到12000吨.TOKUYAMA二氯二氢硅+工业硅西门子工艺明年产能6000吨.WACKER二氯二氢硅+工业硅西门子工艺明年产能9000吨.MEMC流化床工艺明年产能8000吨REC西门子工艺明年产能7000吨国外多晶硅生产技术发展的特点： 1）研发的新工艺技术几乎全是以满足太阳能光伏硅电池行业所需要的太阳能级多晶硅。 2）研发的新工艺技术主要集中体现在多晶硅生成反应器装置上，多晶硅生成反应器是复杂的多晶硅生产系统中的一个提高产能、降低能耗的关键装置。 3）研发的流化床反应器粒状多晶硅生成的工艺技术，将是生产太阳能级多晶硅首选的工艺技术。其次是研发的石墨管状炉反应器，也是降低多晶硅生产电耗，实现连续性大规模化生产，提高生产效率，降低生产成本的新工艺技术。 4）流化床反应器和石墨管状炉反应器，生成粒状多晶硅的硅原料可以用硅烷、二氯二氢硅或是三氯氢硅。 5）在2005年前多晶硅扩产中100%都采用改良西门子工艺。在2005年后多晶硅扩产中除Elkem外，基本上仍采用改良西门子工艺。通过以上分析可以看出，目前多晶硅主要的新增需求来自于太阳能光伏产业，国际上已经形成开发低成本、低能耗的太阳能级多晶硅生产新工艺技术的热潮，并趋向于把生产低纯度的太阳能级多晶硅工艺和生产高纯度电子级多晶硅工艺区分开来，以降低太阳能级多晶硅生产成本，从而降低太阳能电池制造成本，促进太阳能光伏产业的发展，普及太阳能的利用，无疑是一个重要的技术决策方向。2，国内多晶硅技术发趋势 目前国内的几家多晶硅生产单位的扩产，都是采用改良西门子工艺技术。还没见到新的工艺技术有所突破的报导。在“高耗能和高成本”两大罪状之下，如何破解国内多晶硅产业过热的政策调控魔咒？在日前召开的“2009国际多晶硅及光伏产业(淮南)峰会”上，改良西门子法这一国际主流多晶硅制造工艺成为与会代表的众矢之的。会议的背景正是9月底国务院发布的38号文(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的若干意见)，除了将多晶硅制造划入高耗能和高污染的“黑名单”外，38号文还对国内多晶硅制造从生产规模和用地规模作出了规定。这一纸限令，让采用硅烷法、冶金法等工艺制备多晶硅的企业看到了重新改写市场格局的机会。而此前，改良西门子法垄断多晶硅制造市场已经多年，市场占有率高达80%。这一次，是不是又只是一次叫板？改良西门子法：罪魁祸首还是冤大头？一波未平，一波又起。由于西方金融危机的影响，多晶硅价格在2008年到2009年间经历了戏剧性的价格变化：2008年年初，多晶硅曾高达500美元/公斤，而到 2009年初时，已经跌至80美元/公斤。9月底，38号文的出台再次将处于行业低谷的国内多晶硅制造企业置于“高能耗”、“高污染”的声讨之中。“我国的光伏产业刚刚起步，而现在国内很多多晶硅项目技术不是很先进，很多制造工艺是在低水平的竞争，政府希望提高多晶硅制造行业的门槛，限制无序高能耗、低技术水平的重复建设，同时促进新技术的研究和发展。”中国化工信息副总工程师程长进如是对笔者解读38号文。中国工程院院士闻立时则指出，国内部分企业应用一些老的技术进行多晶硅制造时，除了耗电量十分巨大外，每提纯一吨多晶硅就会有八吨以上的四氯化硅副产品产出，以及三氯氢硅、氯气等废液废气排出，是高能耗和高污染的始作俑者。而他所指的“老技术”，正是国内目前应用最为广泛的改良西门子法。多晶硅的制备工艺过程是硅原料的提纯过程，是将2N(一个N即表示一个9，2N即表示99%)的工业硅提纯到711N的高纯硅工艺过程。这是一个能耗较高的产业，平均每吨多晶硅的电耗在20万千瓦时以上，提纯一吨多晶硅，投资高达70100万元人民币。在多晶硅制造的技术方面，多种生产工艺路线并存。主要有改良西门子法、硅烷法和冶金法。而国内应用最为广泛的技术是改良西门子法，约占在建和已运行多晶硅项目的80%，产能达到近10万吨。“现在对于改良西门子法的争论很大，我认为焦点不在于产能大小，关键在能耗和成本。如今欧洲和其他国家的多晶硅市场正在逐步回暖，需求也会逐渐回升，如果能耗和成本能降下来，10万吨也不一定够用。”闻立时解释，国外大型企业使用改良西门子法的综合能耗在150度/千克左右，国内在 250300度/千克之间，有的甚至达到400度/千克。而国内的成本也在60美元/千克左右，是国际大厂生产成本的两倍。“政府对于多晶硅的排放和单位能耗进行限制是十分正确的，但是高污染高能耗两顶帽子只能扣在目前的改良西门子法一种工艺的头上。”有代表直言。面对这样的集体发难，四川永祥多晶硅有限公司副总经理易正义则并不同意。“对于改良西门子法生产多晶硅高污染高能耗的说法我持保留意见，国内在 2005年之后实现闭路循环生产后，基本没有污染了，生产过程中不可避免的废气排放跟一些化工公司相比也根本就不算什么。”在他看来，改良西门子法是如今国际和国内市场的主流多晶硅制造应用工艺，2010年仍会有70%80%的占有率。据笔者了解，改良西门子法的闭路循环生产系统适合于建成年产3000吨以上的大型多晶硅工厂，而要建立起这样的生产流程需要大量的资金以及较高的技术要求，目前国内能掌握此项技术的生产企业并不多。闻立时院士认为，改良西门子法在国内多晶硅制造领域的垄断地位将会很快发生改变。“这种制作工艺封闭且保守，如今流化床法、冶金法等能耗低和成本低的优势已经渐渐显现。”新工艺趁势出击根据38号文要求，未来新建多晶硅项目太阳能级多晶硅还原电耗要小于60度/千克，而作为目前最先进的工艺，改良西门子法也不到这个水平，这意味着国家今后将不会再审批此类多晶硅项目，新一代低成本多晶硅工艺技术的研究也开始空前活跃。跟冶金法比较而言，硅烷法、流化床法等都在降低能耗和成本上有较大优势。据笔者了解，冶金法的成本优势最为明显，每公斤1020美元是目前所知最低的生产成本，其综合电耗能控制在50度/千克，不过其弱势也比较明显：物理的冶金法难以保证多晶硅的纯度以及稳定性。“冶金法多晶硅产业目标是在三年内实现大规模产业化。”上海普罗新能源有限公司总裁史对笔者介绍，电池转化效率从10%上升到15%，改良西门子法用了6年时间，而冶金法只用了两年时间，并有希望在2010年达到改良西门子法制备多晶硅电池的转化率。面对冶金法制造多晶硅目前大规模产业化还存在纯度不够等问题，史强调，太阳能所需多晶硅纯度只要求6N左右，7N以上多晶硅反而无法用来直接作太阳能电池，还需掺入硼或磷来降低纯度。“直接生产6N太阳能多晶硅工艺开始被人们所探索，而冶金法制备多晶硅纯度在46N，是目前规模化生产前景最好的新工艺之一。”同时希望进入这一领域的，还有湖北武大有机硅新材料股份有限公司推出的以烷氧基硅烷为基础的多晶硅制造体系。据该公司总经理廖俊介绍，该工业体系是在综合了众多制备多晶硅的技术路线的基础上提出的新体系，相对于改良西门子法，降耗达60%80%，综合后的最后成本低于20美元/公斤。不过廖俊也表示，该体系如果要产业化估计还要等3年以上。“目前还都在单打独斗，希望与下游有经验的企业合作来加快工业化进程。”孤军奋战的不止这一个。据了解，冶金法制备多晶硅虽然在今年9月已经在厦门成立了冶金法太阳能多晶硅产业技术创新战略联盟，但目前已建和在建的多晶硅项目在整个市场占有率仍然是个位数。也有业内人士发出呼吁，国内各多晶硅制造企业应该成立一个统一的多晶硅战略联盟。“与其相互为敌互相指证，不如联合起来解决问题，为行业问题寻求政策支持，促进光伏产业上下游的整合与合作。”据专家介绍，未来对光伏用多晶硅的质量要求会更高，多晶硅的暴利时代也一去不复返，行业应该寻求理性回归，并期待光伏发电补贴政策具体细则推出和实施。中国可再生能源学会常务理事长马学禄对笔者透露，光伏发电上网电价方面已经有基本方案了，在1.11.2元之间，“这个价格在资源条件优良和成本控制能力比较强的光伏企业来说是可行的，但对于上游产业的成本控制将是一个新的考验。”马学禄说。物料代号说明：DCS-SiH2Cl2 二氯二氢硅/二氯硅烷STC-SiCl4TCS-SiHCl3工程承包方式：EPC(Engineer Procure Construct)、EP、PC、PMC(Project Management Consultant)国内能够从事多晶硅项目设计的公司：华陆-西安-原化工部第六设计院天辰-北京-原化工部第一设计院成达-成都-原化工部第八设计院南化Fluro-美国福陆公司涉足多晶硅生产的十大上市公司（网摘） (中国连续五个月减持美国国债) 今日操盘必读四大热点 实力机构评级 牛股值得关注 释放你心中的怨气“打爆”它的头一、有关多晶硅的基本概述随着国际原油价格的不断上涨、无锡尚德在美国上市让施正荣一度成为中国首富的财富故事的流传、以及我国可再生能源法的颁布并将发展新能源和可再生能源提高到了未来经济发展的战略高度，多晶硅概念目前已在国内资本市场上引起了越来越多的关注。自上世纪50年代第一个实用性的硅太阳电池在美国贝尔实验室内诞生(不久，它即被用于人造卫星的发电系统上)，太阳能光伏技术已历经了半个多世纪。据统计，2001-2006年，全球太阳能电池产量从386mw增至2500.3mw，增长了5.48倍，年均增长45%左右，已经成为一个快速发展的新产业。有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。我国的光伏产业目前虽然还没有太多的上游原料的产出，其产业规模也还小，但是其太阳能电池的产量却超越了美国，仅排在日本、德国之后，而且还诞生了像无锡尚德这样的世界级光伏企业。在我国万平方公里土地上，有三分之二的地区年日照时间在小时以上，因此具有丰富的阳光资源和发展光伏产业的基础前景。光伏产业最重要的晶体硅材料包括了多晶硅和单晶硅，其市场占有率在90%以上，而且在今后相当长一段时期内也依然是太阳能电池的主流材料。要生产出太阳能电池，首先要用硅原料生产出硅片，再用硅片生产出电池片，最后用电池片生产出电池组，从而形成一个完整的产业链。目前在晶体硅、硅片、太阳能电池、电池组件四个环节当中，其前端环节的产能增速均落后于后面的环节，因此晶体硅供应的不足已成为全球性的问题，但是下游企业的产能却还在扩大之中(该产业链状况带来的目前结果是，越往下游，其议价能力就越低，其毛利率就递减)。由于国际上98%以上的光伏电池都是利用高纯多晶体硅制成，因此近年来，由于光伏产业的迅速发展，多晶硅原材料已十分紧缺，其价格也持续上涨。据媒体报道，2006年，我国多晶硅产量约为300吨，仅够30mwp太阳能电池的生产需求，而2006年，我国光伏电池产量却为369.5mwp，即90%以上的原材料需要依靠进口；2007年全世界多晶硅总产能约3.1万吨，但仍不能满足迅速增长的市场需求，其中半导体多晶硅的缺口达6000吨，太阳能多晶硅缺口达7000吨，并已导致全球多晶硅价格暴涨；近期多晶硅的销售均价已从170万元/吨、190万元/吨上涨到270万元/吨左右，其中优质硅料售价突破了300万元/吨，即使品质较差的硅料售价也超过了200万元/吨，以此计算其毛利率已接近80%。一个1000吨左右的多晶硅生产线，如同一个中型的现代石化公司，投资大，技术要求也很高。世界多晶硅主要生产企业有日本的tokuyama、三菱、住友公司、美国的hemlock、asimi、sgs、memc公司，德国的wacker公司等，其年产能绝大部分在1000吨以上，其中tokuyama、hemlock、wacker三个公司生产规模最大，年产能均在30005000吨。根据国泰君安研究报告，2006年至2010年，全球光伏产业复合增长率在20%-22%；其中2007年全球光伏产业新增装机数量为2000兆瓦至2200兆瓦，2008年为2500兆瓦至2800兆瓦。若按照每兆瓦需要9吨多晶硅计算，2008年全球需新增多晶硅产量2.2万吨以上，才能满足太阳能电池生产的需要。在目前呈金字塔式分布的光伏产业链中，由于上游产品的高利润率，已经吸引了具有实力的国内企业正在积极地投入到多晶硅项目中去。但目前国内能够真正产出多晶硅的企业数量并不多，而且2007年产量也都只有两三百吨，其中主要的生产企业是四川乐山的新光硅业、峨眉半导体、洛阳中硅和江苏中能等，其他企业的多晶硅项目多数还处于在建或拟建的状态之中。其中洛阳中硅2000吨多晶硅项目已在洛阳新区科技园奠基，计划2008年建成投产。峨嵋半导体厂已经定下了三年滚动发展的规划，即完善200吨/年多晶硅生产线技术工艺系统；抓紧建设31500吨/年多晶硅生产线；规划万吨级多晶硅项目建设。由于该两个企业具有一定的技术优势及行业地位，因此近两年之内，这两家企业可能会继续主导我国光伏产业的上游市场(多晶硅市场)。多晶硅生产提纯技术门槛高、投资大，且主流技术长期以来掌握在美、日、德3国7个公司的10家工厂手中。事实上，多晶硅的上游原材料石英砂在我国并不缺乏，不少海外的多晶硅公司都是从中国直接采购。我国每年都从石英石中提取大量98纯度的工业硅，并以较低的价格出口到德国、美国和日本等地，这些国家把工业硅加工成99.9999纯度的多晶硅后，再以高出原料价数十倍甚至近百倍的市场价格，卖给我国的太阳能企业。2005年11月，河南洛阳中硅高科公司300吨多晶硅项目第一炉产品成功出炉，标志着国外对我国多晶硅生产技术的封锁垄断已被打破，但我国计划新建的多晶硅项目多为引进俄罗斯的技术。而在涉足多晶硅生产的企业之中，目前也只有峨嵋半导体和洛阳中硅拥有自主知识产权的提纯技术。该两个企业在早期引进俄罗斯西门子改良技术的基础上实现了一定的自主创新，逐步具备了千吨级的生产能力。我国多晶硅产量从2004年的60吨，到2005年的180吨，再到2006年突破300吨，主要归功于这两家企业。2007年，四川新光硅业高科技有限责任公司的多晶硅项目已经投料生产，产量约230吨；南玻a、江苏阳光、四川永祥等公司的多晶硅项目正在建设之中，预计2008年投料生产，无锡尚德太阳能电力有限公司的亚洲硅业青海项目已经破土动工。2007年以来至2008年初，国内已有多家公司宣布投资多晶硅项目，其中从2007年6月以来，仅四川宣布上马多晶硅产业项目的公司就已超10家，总投资超过100亿元，其中一半涉及上市公司。多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池、按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。根据中国工业报记者对目前国内14家规模较大的企业发布的多晶硅产能规划统计，2010年之前我国多晶硅总产能将达到67260吨以上，其总投资将超过435亿元人民币。这些项目在未来一旦投产或达产后，其产能的增加有可能会造成产品销售价格的下降。若一旦产能过剩引起了市场反转，则下游的硅片生产厂家和太阳能电池及组件厂商就可以得利，但对于多晶硅生产企业来说，其风险也就可能会出现了。但pvnews根据上述14个项目可行性统计出的结果显示：到2010年中国的多晶硅潜在产能只为22100吨，其实际产能可能仅为7300吨。其理由是短期内中国很难突破多晶硅提纯的技术壁垒。与此同时，目前的多晶硅生产企业也面临着相对廉价的多晶硅生产新技术替代西门子法的风险。其中，河南迅天宇科技有限公司采用中科院上海技术物理研究院自主研发的物理法提纯技术，已于2007年7月27日宣布生产出了99.9999%以上纯度的太阳能电池硅产品，其电耗和水耗分别只有“西门子化学法”的1/3和1/10。此外，流化床法、直接冶炼法、气液沉积法，以及一些非晶硅技术(薄膜电池)已经逐渐得到应用。不容忽视的是，这些相对廉价的提纯新技术一旦大规模地替代现有的技术，则国内一些高成本的多晶硅生产企业无疑将会首当其冲。相关专业人士对多晶硅价格未来两年走势的判断是：2008年上半年多晶硅仍旧紧张，价格可能上涨，下半年价格有望小幅回落；2009年因为电池片厂商需求缺口很大，将放大对多晶硅的实际需求，因此其价格下滑的幅度不会很大。也有专家表示，2010年全球共计多晶硅市场需求8.5万吨左右，但总供给只有5.88万吨，即缺口达2.62万吨。二、涉足多晶硅生产的十大上市公司(按上市公司总股本从大至小依序排列)1南玻a(000012)：2008年2月29日收盘价22.85元。总股本/流通股：118796万股/38746万股a股、44858万股b股；2007年19月每股收益/每股净资产：0.29元/2.47元；2007年年报公布时间：3月19日。2006年10月已在湖北宜昌开工建设总投资高达60亿元的多晶硅项目，规划占地面积为1500亩，一、二、三期工程统一规划布局，总规模为年产5000吨高纯多晶硅、450兆瓦太阳能电池组件，年销售收入约100亿人民币。其中，一期工程拟投资1.5亿美元，建设年产1500吨高纯多晶硅生产基地，占地约500亩，包括太阳能级和电子级高纯多晶硅材料及太阳能硅片等产品，建设周期约为18个月。南玻集团宜昌硅材料基地是由南玻与香港华仪有限公司、宜昌力源科技开发有限公司共同投资建设的以生产高纯多晶硅为主的新材料项目，南玻集团绝对控股。该项目已被列入湖北省“十一五”三大重点项目之一。随着宜昌南玻高纯多晶硅材料项目的开工建设，南玻集团将在全球多晶硅产业乃至整个太阳能产业中占有重要一席，并将形成以多晶硅材料为龙头的“多晶硅材料硅片电池片太阳能电池”完整的产业链。2江苏阳光(600220)：2008年2月29日收盘价11.2元。总股本/流通股：96397万股/63686万股；2007年19月每股收益/每股净资产：0.11元/2.66元。2007年年报公布时间：3月11日。控股65%的宁夏阳光硅业有限公司多晶硅项目一期1500吨生产线已于2007年4月在宁夏石嘴山正式开工建设，一期生产线投资15亿元，计划2008年年底竣工投产。公司拟总投资40亿元人民币，建成年产4500吨多晶硅的能力，建设周期为4年，分二期投资建设，一期生产线达产后，2009年启动二期3000吨生产线的建设，并计划于2010年12月实现年产多晶硅4500吨的规模。宁夏阳光硅业有限公司系由江苏阳光、宁夏东方有色金属集团有限公司、宁夏电力投资集团有限责任公司三方共同出资组建的主营多晶硅、单晶硅原料和产品以及太阳能电池等制品的高新技术企业，其出资比例分别为65%、25%和10%。该项目技术和工程设计合作方为中国成达工程公司。成达公司始建于1955年，是以设计为主体实行工程总承包的国际型工程公司。2002年开始承担的四川新光硅业公司1000吨年项目的设计任务，该项目已于2007年2月26日成功投产，产品质量达到电子级，这是我国首套千吨级多晶硅工业化装置，它的投产标志着我国已掌握并拥有了千吨级多晶硅的设计和生产技术。3特变电工(600089)：2008年2月29日收盘价30.35元。总股本/流通股：85404万股/57619万股；2007年度每股收益/每股净资产：0.63元/2.89元；2007年度分配预案：10送2股转增1股派0.25元(2007年中期曾10股转10股)该公司2008年初与峨嵋半导体研究所、特变集团、上海宏联公司签署了特变电工多晶硅公司出资协议书，拟共同投资设立特变电工多晶硅有限公司，注册资本4亿元，公司拟投资3亿元，占多晶硅公司注册资本的75%，多晶硅公司拟建设1500吨/年太阳能级多晶硅项目。多晶硅公司的技术由峨嵋半导体以技术许可及服务方式提供，多晶硅公司向峨嵋半导体支付技术许可及技术服务费合计8000万元人民币。作为上述投资的条件之一，公司将与峨嵋半导体材料厂以项目合作方式共同在乐山建设120兆瓦太阳能光伏产业项目，该项目固定资产投资10亿元，公司向该项目提供1亿元人民币的建设资金，并对该资金支出进行监管。4航天机电(600151)：2008年2月29日收盘价14.01元。总股本/流通股：74854万股/29872万股；2007年度每股收益/每股净资产：0.072元/1.7元(业绩快报)；2007年年报公布时间：3月11日。2007年5月，该公司全资子公司神州新能源在内蒙古呼和浩特金桥经济开发区投资设立了注册资金1亿元的内蒙古神州硅业有限责任公司，并拟在内蒙古呼和浩特建设1500吨/年多晶硅项目，总投资约18亿元。后通过增资扩股，已引进上海航天工业总公司作为硅业公司的股东，上海航天工业总公司以现金出资方式向硅业公司增资1.6亿元。本次增资后，硅业公司的注册资本达到2.6亿元，上海航天工业总公司持有61.54%的股份，神州新能源持有38.46%的股份。上海航天工业总公司目前为航天机电的控股股东。此外，该公司控股70%的上海太阳能科技有限公司已与德国ConergyAG公司签订了太阳能光伏组件供货合同，合同总金额7800万欧元。太阳能公司成立于2000年，主要从事地面太阳电池及光伏发电系统产品的研发。目前，年组件生产能力达到80兆瓦，并规划在“十一五”期间投入3.2亿元建设世界一流的太阳能工程技术中心，在此基础上建成100兆瓦太阳电池组件和100兆瓦太阳电池单体生产线。太阳能公司目前已成为国内最大的太阳能产品技术研发和生产销售公司，不仅建造了全国第一座千瓦太阳能电站，而且建造了全国最大的太阳能设施生产新厂房。5天威保变(600550)：2008年2月29日收盘价57.03元。总股本/流通股：73000万股/35770万股；2007年度每股收益/每股净资产：0.56元/3.42元(业绩快报)；2007年年报公布时间：4月22日。该公司的控股子公司天威英利拥有全套的太阳能硅片、电池和组件生产线，因此天威保变是目前国内唯一具备完整产业链结构的光伏企业。该公司目前持股35.66%的四川新光硅业科技有限责任公司，其在建项目投产后可年产多晶硅1260吨。新光硅业成立于2005年10月，是四川省西部大开发的一号工程，其承建的1260吨/年多晶硅项目是原国家发计委唯一批准建设的高技术示范性产业化项目，项目概算总投资约12.9亿元，已于2007年2月26日投料试车成功，并计划2007年全年累计生产200吨。四川新光硅业的注册资本为3.085亿元，其中四川投资集团原持有四川新光硅业38.9的股份，为第一大股东，现已将股权全部转让给川投能源(600674)；天威保变持有其35.66的股权，为其第二大股东。2007年12月，该公司与乐山电力签署了关于在乐山市新建3000吨/年多晶硅项目的出资人协议，投资组建了乐电天威硅业公司。，其注册资本为