石墨热场、单晶硅切片和单晶炉项目可行性研究报告

1、- - -xxxxxxxx 石墨热场、单晶硅切片和单晶炉项目建议书项目简介石墨热场、单晶硅切片和单晶炉项目，项目总投资 25000 万元，占地 100 亩， 建设石墨热场标准生产线 5 条，单晶硅切片生产线 6 条，单晶炉生产线 5 条，年产石 墨热场 1000 套，单晶硅片 2000 万片，年产单晶炉 200 台，年销售额 50000 万，利 税 3000 万。 xxxxxx 科技有限公司 500 台单晶炉正常生产需要大量石墨热场，同时生 产的单晶硅也需要切片再销往沿海省市。我县是全国特色的石墨热场加工基地，同时 也可以成为 xxxxxx 的单晶硅走向沿海的桥头堡， 该项目结合两地优势， 实

2、现优势互补。 该项目建成后将首先保证 xx 公司热场供应，保证企业原料供应问题，进一步降低企业 成本，同时也扩大了我县单晶硅棒销路。稳定的市场订单也为项目建设提供了盈利的 保障，双方对项目建设非常积极。 该项目建成后将进一步拉长 xx 县光伏产业产业链条， 进一步做大做强 xx 县光伏产业，进一步提升 xx 县光伏科技含量，对光伏设备本地化 生产有重要意义。综合说明石墨热场和单晶硅切片项目， 一期总投资 1 亿元，占地 60 亩，建设石墨热场标准 生产线 5 条，单晶硅切片生产线 6 条。二期投资 15000 万元，占地 40 亩，建设单晶 炉生产线 5 条。本项目总投资概算 25000 万元

3、；动态总投资 24000 万元，年产石墨热场 1000 套，单 晶硅片 2000 万片，单晶炉 200 台，年销售额 50000 万，利税 3000 万元。目录项目背景和必要性1、项目背景2、太阳能光伏产业发展前景和现状3、项目必要性和意义4、太阳能光伏产业链介绍二、项目编制依据1、编制依据2、编制范围三、项目承建单位的基本状况和财务状况1、基本状况2、股东介绍四、项目技术基础1、技术基础2、工艺特点和关键技术3、主要技术指标五、 项目建设方案1、项目建设内容和建设规模2、注册地址3、政策背景4、主要技术及工艺路线5、主要技术经济指标六、 项目建设条件落实情况七、 投资估算及资金筹措1、总投资

4、规模2、资金筹措方案八、财务经济效益分析及社会效益分析1、产品成本分析2、基础数据的说明3、财务经济分析及主要指标4、盈利预测5、社会效益分析九、项目风险分析1、市场风险2、财务风险3、技术风险4、关键技术人员流失风险5、管理风险十、结论、项目的背景和必要性1、项目背景目前人类的能源消费结构中，石油、煤炭、天然气、铀等矿物资源，占到了能源供给 量的 80% 以上。到 2010 年，全球将消耗掉从经济成本和技术角度考虑较容易开发的 石油储量的一半。据统计，地球上尚未开采的原油储藏量不足两万亿桶，可供人类开 采时间不超过 60 年，而且随着易开采部分的开采殆尽，原油开采的成本将越来越高； 天然气储

5、备估计在 131800-152900 兆立方米，将在 57-65 年内枯竭；煤的储量约为5600 亿吨，可以供应约 160 年；铀的年开采量目前为每年 6 万吨，可维持 70 年左右。如果矿石资源一旦短缺，而新的能源体系又没有完全建立，将有可能造成全球性的能源危机，从而导致全球性的经济危机。图 1 。世界和中国主要常规能源储量预测（赵玉文）此外，传统的化石初级能源除了不可再生所造成的有限性外，另一个弊端就是使 用后对环境的污染性。石油和煤燃烧后所产生的二氧化碳、二氧化硫等气体的大量直 接排放所造成的温室效应、臭氧层空洞、酸雨等问题，如果再不加以控制就会对人类 的生存环境造成灾难性的后果。面对资

6、源枯竭、环境恶化所造成的能源危机，人类已经意识到它的严重性，许多 国家开始从节约能源、保护环境入手试图解决能源危机，但却无法改变现有矿物资源 的储量有限性以及使用后对环境的污染性这两个不争的事实，而只能在一定程度上对 危机进行缓解。解决能源危机的根本途径就是寻找一种可再生的清洁型新能源。太阳 能作为取之不尽的清洁能源将是解决能源危机的首选。由于太阳能以其取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用等特点 日益受到世界各国的重视，太阳能光伏产业的发展得到了国家的大力鼓励与支持。 中 华人民共和国可再生能源法的颁布实施，为太阳能光伏产业的发展提供了政策保障； 我国在京都议定书上的签字，以及环

7、保政策的出台和对国际社会的承诺，给太阳 能光伏产业带来机遇；西部大开发战略的实施，为太阳能光伏产业提供了巨大的国内 市场；中国能源战略的调整，使政府加大了对可再生能源发展的支持力度，所有这些都为中国太阳能光伏产业的发展带来极大的机会。在全球性金融危机的影响下，太阳能光伏产业发展速度有所减缓，但同时也促使 太阳能光伏产品价格提前回归理性， 并加快了太阳能光伏技术的发展和产业升级步伐。- - - -目前，太阳能光伏产业正处于大调整期，而国际、国内太阳能光伏产业的政策扶持和 太阳能光伏发电成本的下降，将使太阳能光伏产业进入新一轮的爆发性增长阶段，这 对于太阳能光伏产业是重大的战略发展机遇。中国政府曾

8、多次召开专题会议，要求加快太阳能光伏产业发展，做大规模，迅速占领行业制高点。根据市场情况和以上两项规划，公司也制订了光伏产业发展规划， 实施XX石墨热场、单晶硅切片和单晶炉项目。该项目符合当前国家重点鼓励发展的产业、 产品和技术目录的要求，符合国家“十 二五”发展规划，未来十年内国际国内市场需求巨大，前景十分广阔。2、太阳能光伏产业发展前景和现状（1 ）、太阳能光伏产业发展前景国内外专家呼吁世界各国大力发展太阳能光伏产业，并对未来100年世界能源结构发展预测如下:太阳能发展100年预测 Gas- Nudear IIHydro HBido o D D20M8CI閒山宁40020203D20402

9、050Wind PV Solar - other OlhEr206020703080 2DS0 21002000 2O1D 2020Sojrce: solawnsthaflde图2.世界100年能源发展预测进入21世纪，太阳能光伏发电技术不断进步，世界光伏产业进入了快速发展时期。1995-2005年间，全球太阳能电池产量增长了 17倍。2005年，全球太阳能电池年产 量达到了 1654MW ，累计装机发电容量超过 5GW ，2008 年全球太阳能电池产量达到 7.9GW ，增幅 85% ，全球累计装机容量达到 14721MW ，2009 年达 23GW ，2010 年全球太阳能光伏累计装机容量

10、接近 40GW,比2009年增加70%。整个行业的销售收 入在 2005-2010 年间，从 130 亿美元提高至 450 亿美元，预计未来 5 年内增长 3-5 倍。（2）、太阳能光伏产业现状2010 年，全球多晶硅产量高达 16万吨，同比增长 52% 。全球十大多晶硅企业产量 占据了全球总产量的80%，（其中德国Wacker公司3.05万吨，美国Hemlock公司2.7 万吨，中国保利协鑫1.75万吨，韩国OCI公司1.6万吨，挪威REC公司1.3万吨）。我国 保利协鑫、赛维LDK、洛阳中硅和重庆大全位列全球十大多晶硅生产企业之中。太阳 能电池方面,2009年，全球太阳电池产量达到 10.

11、5GWp ，比上年增长 33%。 2010年全 球太阳能电池产量达到 15.2GWp,2011 年预计达1 9GWp 以上。在全球前10名的企业中 有4家来自中国，分别是尚德、英利、晶澳和天合，这 4家企业2009年产量合计为 2088.3MWp 。2009年中国太阳能电池产量达到4GW,占全球的40%，2010年中国太 阳能电池产量达 8.5GW, 占全球的 50 ，均居世界首位。欧盟执委会联合研究中心近日 公布的 20 1 0年太阳能电池现况报告称，太阳能电池的产地集中在亚洲，其中中国 内地、中国台湾、德国和日本是排名前四的太阳能电池制造产地。由于美国近年来政府对光伏产业的大力扶持，再加上

12、其先进的科学技术和发达的 市场竞争机制等优势，美国很有可能成为第二个“德国市场” 。随着各国装机规划的完 成、传统能源的价格下调以及风能的装机容量快速发展，晶硅电池因成本高、能耗大 等多种因素，市场受到很大制约，这就给了薄膜电池发展带来了更大空间，薄膜电池 有望成为太阳能电池的主流产品之一。我国的光伏产业在 2004年之后经历了快速发展的过程，连续 5年的年增长率超过100% 。2007 年至今，我国已经连续 4年光伏电池产量居世界首位。 2010 年我国光伏产量为多晶硅45000吨、硅片11GW、电池9GW，电池组件8.7GW，超过全球总产量 的50% 。目前已有数十家光伏公司分别在海内外上

13、市，据估算，行业年产值超过3000亿元人民币，直接从业人数超过 30万人。我国光伏产业发展迅速，已形成了完整的太 阳能光伏产业链。掌握了包括太阳能电池制造、多晶硅生产等关键工艺技术，设备及 主要原材料逐步实现国产化，产业规模快速扩张，产业链不断完善，制造成本持续下 降，具备较强的国际竞争能力。目前，我国国内共有 319 家光伏企业，遍布 29个省、市，其中包括 9个央企，已形 成了江苏、河北、江西等产业聚集区。已建、在建和拟建的多晶硅生产厂共52家，其中年产1000吨级至10000吨级多晶硅厂家20多家（相当于投资近600亿元），分离器件 和集成电路用硅单晶抛光片厂近 10家，区熔硅单晶（片）

14、厂6家和太阳能电池用硅片近 100家，我国现有单晶炉约 15000 台，定向结晶铸硅炉约 6000台，进口硅多线切方、 切片机约6800台。我国已成为全球硅单晶炉、定向结晶铸硅炉和多线切方、切片机最 多的国家。迄今为止， 我国已经有近 20家单晶炉制造厂和 8家定向结晶铸硅炉制造厂相 继研制投产。截至2010年底，我国太阳能发电累计装机容量达到860MW，这与国家“十二五” 规划期末的10GW的装机容量相比还存在很大差距，可以说现阶段我国光伏产业的发 展也充满了机遇和挑战。具体表现为： （1 ）产能迅速扩充，产业链垂直整合趋势明显。 尚德、晶澳、英利、天合等多家企业不仅制定了宏伟的电池生产扩产

15、计划，还向产业 链上下游拓展，业务延伸至多晶硅材料、硅片、组件及系统安装等。 （2）产业链尚未 达到平衡，各环节利益分配呈现失衡状态。 （3）由于受到技术、政策、资金等多项因 素的影响，我国光伏产业链各环节仍存在不同程度的脱节。以多晶硅环节为例， 2010 年中国用于光伏行业的多晶硅仍存在约 50%的缺口，导致多晶硅市场价格较高。据海关统计数据， 2009 年和 2010 年我国多晶硅进口分别为 22727 吨和47549 吨。（4 ）国外 大型电子制造企业和大型财团都以不同方式进入光伏产业，其资本优势和技术优势为我国光伏产业的继续发展带来了极大的未知因素。为了打破光伏市场技术差异性相对 较小

16、的特点，我国光伏行业领军企业加大了在新兴技术方面的投资。可以预见到，若 干关键技术的突破将会改变整个光伏产业的发展进程和竞争格局。 （5 ）国家和多数省 份对光伏发电的扶持政策将快速撬开国内光伏市场需求，为我国光伏产业进一步发展 提供良好的锲机。目前太阳能电池的主要原材料是硅材料，主要形式为单晶硅和浇铸多晶硅，占到 硅材料使用量的 85% ，而单晶硅又占到晶体硅太阳能电池 50%以上的份额。按每 1MW 光伏设备需要 11 吨多晶硅，多晶硅生产单晶和浇铸多晶硅的使用率为 95% 计算，到 2012 年年需要单晶硅 65000 吨，浇铸多晶硅 30000 吨。到 2010 年，用于太阳能电池生产

17、的单晶硅和浇铸多晶硅年需求量分别达到 96000 吨和 84000 吨。从长远来看 ,我国太阳能发电市场潜力巨大。根据 可再生能源中长期 发展规划，到 2020 年，我国力争使太阳能发电装机容量达到 1.8GW （百万千瓦）， 到 2050 年将达到 600GW （百万千瓦）。预计，到 2050 年，中国可再生能源的电力 装机将占全国电力装机的 25% ，其中光伏发电装机将占到 5% 。未来十几年，我国太 阳能装机容量的复合增长率将高达 25% 以上。近 10 年来，我国太阳能光伏产业以年均 40% 的速度递增， 2008 年超过 2000 兆 瓦的规模，太阳能电池产量达到世界产量的 50%

18、左右，产业规模达 700 多亿元。这期 间，国内涌现出了无锡尚德、苏州阿特斯、常州天合等近 10 家在海外上市的公司。 目前，我国已建立起了多晶硅、硅片、电池片、电池组件等从原材料到终端产品的完 整产业链。自 2006 年以来，多家国内公司各显神通，通过分道引进技术、自主研发、 海外成套设备采购等方式，基本掌握了多晶硅的核心生产技术。彻底摆脱了国内太阳能光伏产业在原料上长期受制于人的局面随着全球特别是我国多晶硅产能的进一步释放以及因金融危机而造成的行业洗牌， 太阳能单晶硅生产企业间的竞争将由以前主要集中在对原材料（多晶硅）的争夺上转 向技术、规模和成本的竞争。目前我国太阳能级单晶硅生产行业企业

19、众多，有许多企 业起步早，技术成熟，规模大，有的已经进入国际知名企业，如河北晶龙实业集团有 限公司、常州市天合光能有限公司、浙江昱辉阳光能源有限公司、有研半导体材料股 份有限公司、锦州阳光能源有限公司、江苏顺大半导体发展有限公司、洛阳单晶硅有 限责任公司和西安隆基硅材料有限公司等国内龙头企业，目前在太阳能光伏设备制造 类、单晶硅生产和太阳能应用等产业领域已形成较为完整的产业链。3、项目的必要性和意义由于前两年金融危机，光伏产业深受影响，这从整体上说对行业的进步和提升是 有利的，而且对于企业实力也是一种考验。在此种情况下实施本项目将使企业产品结 构改善，原料供应更充分，生产规模扩大，技术能力提升

20、。通过原料的分类标准，使 材料的综合利用率达到95%，高于行业标准2%，充分挖掘了原材料的利用价值；同 时技术能力也在大规模的生产实践中逐步提升。单晶硅切片项目是可持续发展的再生系统工程，形成规模以后可以延伸产业链， 上可促进工业硅和硅微粉产业，下可带动太阳能电池组件及发电系统产业；拉单晶需 要高纯石墨件和石英坩埚等，因此还可带动高纯石墨件产业和石英坩埚产业，并带动 一些相关企业，从而带动地方经济发展，造就地方经济特色。光伏产业链介绍 直拉单晶法-1区域熔化提纯该项目的实施不仅可进一步提升企业的核心竞争力，降低生产成本，而且能够带 动产业链相关行业的发展。因此本项目的实施对于企业的发展还是对于

21、建立一个成熟 的、充满活力和可持续发展的光伏产业都是非常必要的。4、太阳能f 单晶硅片单晶硅棒- - - -图3.太阳能光伏产业链(1)金属硅生产硅石经还原后得到金属硅，也叫工业硅、结晶硅，其纯度为98%左右。金属硅可以作为金属冶炼的添加原料，同时也是生产多晶硅的主要原料。金属硅属于高耗能、 低附加值的产品，行业处于自由竞争状态。我国具有充足的金属硅生产能力。(2)多晶硅生产多晶硅分为电子级多晶硅和太阳能级多晶硅。电子级硅(EG)般要求含Si在99.9999 %( 6N )以上，超高纯的电子级硅可达到 99.9999999 %99.999999999% (9N11N )0太阳能级硅(SG)的纯

22、度一般要求含 Si纯度在99.9999 %99.99999 %(6N 或 7N)o长期以来，多晶硅生产企业都以电子级多晶硅作为生产的重点；而太阳能硅片生产使用的原料为电子级多晶硅等外品、单晶制备的头尾料、埚底料。随着太阳能光伏 产业的快速发展，太阳能级多晶硅料需求量和价格不断上涨，带动了多晶硅投资热潮， 已有许多多晶硅生产企业通过改变生产工艺，生产太阳能级多晶硅。生产规模去年达 到4300吨，增长7倍，而今年将有更多产能释放，预计超过 1万吨。2007年底多晶硅材料生产取得了重大进展，突破了年产千吨大关，多晶硅材料生产取得的重大进展冲破了太阳能电池原材料生产的瓶颈制约，为我国光伏发电的规模 化

23、发展奠定了基础。多晶棒和单晶棒生产即将多晶原料浇铸成多晶硅棒或拉制成单晶硅棒。近年来，随着多家单晶硅企业 先后登陆境内外资本市场，国内的单晶硅行业出现了异常火爆的局面。据统计，截止 2008年8月，国内单晶硅生产企业数量比2005年增长了近100%。包括河北晶龙实 业集团有限公司、常州市天合光能有限公司、浙江昱辉阳光能源有限公司、有研半导 体材料股份有限公司、锦州阳光能源有限公司、江苏顺大半导体发展有限公司、洛阳 单晶硅有限责任公司和西安隆基硅材料有限公司等国内龙头企业，虽然经历了 2008 年金融危机的行业洗牌，但随着多晶硅产能的释放，行业活力依然稳步增长，将形成 在技术、规模和成本上的竞争

24、局面。单晶硅切片。即将单晶硅棒和多晶硅棒切割成片，并进行抛光处理，作为太阳能电池和半导体 器件生产的原材料。 8 英寸以上的高档器件级硅片市场被德国、日本、美国的 6 大硅 片生产企业所垄断，市场份额超过 90% 。我国硅片企业以生产 8 英寸以下低档硅片为 主。目前我国半导体硅抛光片加工，所使用抛光液绝大多数都靠进口。尽管我国目前 抛光液行业现已发展到有几十家企业，但真正涉足到半导体硅片抛光液制造、研发方 面企业很少。无论产品质量上、还市场占有率方面，国内企业都表现出与国外厂家具 有相当差距。器件生产封装和太阳能设备生产。 器件生产封装是将单晶硅片生产为分立器件或集成电路产品。太阳能设备生产

25、是 将单晶或多晶硅片经过电池制造、封装和设备组装，最终生产成太阳能发电设备。器 件生产封装和太阳能设备生产都属于技术和资金密集型行业，投资量大，技术含量高， 行业的进入壁垒高，但行业的盈利能力也高。废料回收清洗。 将器件级单晶硅生产过程中的头尾料、埚底料以及切片过程中的边角料经过化学 等方式的处理，使其适合于太阳能级或低档分立器件单晶和多晶硅的生产。二、项目编制依据1、编制依据二 OOO 年国家发展计划委员会和国家经济贸易委员会令第 7 号当前国家 重点鼓励发展的产业、产品和技术目录（ 2000 年修订）第六类第 4 条，第十三类第 55 条；中华人民共和国可再生能源法第四章第 17 条；国家

26、及地方有关设计规范、规程等相关文件；市场的需求；承建单位产业基础。2、编制范围本报告根据编制依据和可研报告的编制要求，分析项目的背景和必要性，通过对 太阳能产业的市场分析，并根据项目占据的产业优势和技术基础，制定本项目的技术 方案和实施进度等，对环保、消防、节能、职业安全卫生等项目建设要求进行分析， 最后对项目总投资、资金筹措、生产成本等作了详实的分析和测算，进行了项目的整 体经济分析和风险分析，经分析确定该项目可行。三、项目承担单位的基本情况和财务状况西安创联电气科技集团公司是一家专业从事新能源产业的高科技股份制企业，公司由xx 电气总公司控股，立足陕西，面向全国，以新能源，特别是对太阳能光

27、伏行业进行产业链投资为主导方向。西安创联电气科技集团有限公司拥有国内一流的光伏行业专家顾问团队和技术顾问团队，其中所涉及的专业包括光伏材料、光伏电池制造、行业政策研究、光电建筑一体化研究及系统集成与电站运营等方面。公司项目发展定位于晶硅材料、铸锭、拉单晶、切片、太阳能电池及组件的生产加工与销售以及单晶炉制- - -造和设等纵向一体化的产业链延伸模式xxxxxxxx 幕墙材料有限公司位于 xx 开发区路，具有国家建设部设计甲级、 施工 级企业， 2011 年总销售额达 1000 万元。当前，随着市场竞争的日趋激烈，公司规模 的不断扩大，多元化经营日益成为现代企业的一种发展趋势，我公司所主营的建设

28、行 业更是如此。建设施工具有季节性、不可预见性、受国家宏观调控影响很大，公司只 有积极调整产品结构，大力实施多元化经营战略，培育新的经济增长点，着重发展实 体产业，尽快形成新的持续产业，两条腿走路才能获得长期发展的市场优势。投资建 设石墨热场、单晶硅切片和单晶炉项目正是体现了这一多元化经营战略。四、项目产品技术基础压环托杆护套电极护奁石英环/石墨戰毡 么1庇护盘 /石墨戰毡在生产铸锭多晶硅设备上，多个组件是需要石墨材料。特别是铸锭炉加热器中使用的加热材料一一高纯石墨，以及所用的隔热材料高纯碳毡隔热材料，都是目前铸锭多晶硅设备重要的、必不可少的配图4.铸锭炉内石上保温卓保温盖中保温罩二警珀竭（三

29、霸塢） /加熱務坦塢托盘珀塢托杆下保温車墨件示意图套材料直拉单晶炉内使用的石墨部件是一类易耗件，它由各种高纯石墨加工而成。例如其中的石墨坩埚及其他石墨部件采用了高纯细颗粒结构石墨；石墨加热器采用了高纯各向同性石墨；石墨保温罩和石墨盖板采用高纯中颗粒结构的石墨。由于铸锭炉加热器的加热温度很高（超过1600 C）,它的加热材料又要求不能与硅料反应、不对硅料造成污染，可长期在真空及惰性气氛中使用。符合使用条件可供选择 的加热器有金属钨、钼和非金属石墨等。由于钨、钼价格昂贵,加工困难,而石墨来 源广泛,可加工成各种形状。另外,石墨具有热惯性小、可以快速加热,耐高温、耐 热冲击性好,辐射面积大、加热效率

30、高、且基本性能稳定等特点。正因为如此,石墨 材料已成为了铸锭炉加热器中首选的加热材料。铸锭炉加热器对于隔热材料有着严格 的要求。它必须是耐高温、密度低、导热小、蓄热量少、隔热效果好、放气量少、重 量轻、膨胀系数小的材料。因此在众多的耐火保温材料中以高纯碳毡最为理想。在半导体、光伏产业领域应用的石墨制品,几年前还是主要是由国外全部进口（或者 是由我国内地的外资企业提供） 。但由于我国石墨行业、半导体材料行业、电子工业设 备行业的共同努力,我国自行生产的这两类石墨配套无论在制造技术上,还是在应用 技术上都取得了巨大的进步,市场的格局也得到了很大的改变。这也给我国石墨行业 在此方面开拓新市场提供了新

31、机遇。但同时也需要看到,在我国大规格、高纯各向同 性石墨的市场在迅速增大的同时,我国在此方面的制造技术仍有不适应的方面,技术 仍与国外先进国家有很大的差距。石墨制品作为微电子、光伏产业的重要基础装备材 料,需要我国国内不断在技术获得进步,与半导体行业、光伏电池用硅材料制造行业 加强合作,进一步投资发展为其配套的高档石墨制品,是一件势在必行的重要工作。、单晶硅生长技术基础单晶硅的生产是采用切克劳斯基法-直拉式（CZ），将高纯度的多晶硅，在密闭的炉膛内熔化后，用单晶硅种子（籽晶）在熔化的硅液中逐渐生长出单晶硅的过程，如 下图示。所谓多晶，就是内部硅原子杂乱无序排列的硅材料；所谓单晶，就是内部硅 原

32、子规则有序排列的硅材料。所以单晶生长的实质就是让硅原子从无序排列到有序排列的过程，硅原子有序排列的理想程度，决定了单晶品质的高低图5 :直拉单晶硅示意图直拉式单晶硅的生长受到原材料、热场环境、操作工艺等因素的综合影响。原材 料的纯度越咼，单晶硅生长过程中晶格的缺陷越少，单晶品质越咼。在直拉单晶硅生 长过程中，炉体内需要通入保护气体（氩气），一方面防止高温环境中硅被氧化，另一 方面气流能及时地带走由于高温而产生的硅氧化物和杂质挥发物，从而保证单晶硅生 长的质量。2、工艺特点和关键技术直拉式单晶生产过程有两大特点，一是高纯度：它所使用的原料多晶硅，纯度必 须达到至少6个9以上，它所使用的设备要求真

33、空密闭性高，炉膛压升率小于 0.1pa/min。二是高技术：要控制好微观的硅原子的排列。关键技术主要包括两方面 的内容：1、建立材料的分选、加工标准，使处理后的材料适合于单晶硅生产的要求， 提高材料的利用价值；2、合理设计和配置热场，控制好硅原子的微观排列，提高成品 率。公司已掌握了从单晶拉制到硅棒后处理的整套技术，并且在产品工艺技术方面做了大量的技术创新工作，拥有一整套 6-8 寸单晶硅生产的自有技术，使整个产品体系 的成品率得到了一定程度的提高，产品的成品率达到 85% 以上，达到行业先进水平。在原材料方面，主要是建立了各种材料的分选和加工标准。公司针对不同材料的 质量标准，完成了“产品原

34、料配比标准” ，对不同产品使用不同的原料组合，既能保证 石墨热场质量，又降低了产品成本，使材料的综合利用率达到95% 。在设备热场设计方面，主要是通过设计合理的温度梯度分布、合理的气体流向和 稳定炉内真空度提高优化单晶生长的环境，降低晶体内在缺陷，提高单晶的品质。关 键的技术和难点是热屏系统的设计。热屏的作用有二：一是将晶体和加热器隔开，减 少晶体所受的热辐射，以达到提高温度梯度、加快晶体生长速度的目的；二是整理气 体流向，有利于挥发物的排走，这对拉晶是非常重要的。热屏设计要考虑导气罩对单 晶氧含量、碳含量和其他品质指标的影响，以及安装问题和安装后对主观察窗和侧观 察窗直径检测设备的视野的影响

35、等问题。五、项目建设方案1、项目的建设内容和建设规模在 xx 开发区建设石墨热场生产线 5 条、单晶硅切片生产线 6 条、单晶炉生产线 5 条，年销售额 50000 万，利税 2000 万元，总投资 20000 万元，占地 100 亩。进行 单晶硅石墨热场生产标准厂房建设，建设全新单晶硅切片、单晶炉生产线，生产太阳 能级单晶硅片，实现年产石墨热场 1000 套，单晶硅片 2000 万片，单晶炉 200 台生 产规模。、注册地址： xxxx 省 xx 县经济开发区、在 xx 建设的政策背景xx 是石墨热场生产基地， xxxxxx 需要稳定的热场供应， 实施 xxxxxxxx 石墨热场、单晶硅切片

36、、单晶炉项目，紧紧依托 XXXXXX公司提供单晶硅棒，同时给他们热场，实现资源互补，增强企业竞争力。4、项目主要技术及工艺路线等（1 ）、单晶硅生产的工艺过程A、籽晶制备。按照产品晶向要求制备籽晶。B、原料准备。按照产品电阻率要求，向多晶原料中配入一定比例的母合金（掺杂 剂）。C、单晶棒拉制（关键步骤）。采用切克劳斯基法利用单晶炉将配好的多晶原料拉 制成单晶棒D、单晶棒检测。检测单晶棒的各项性能指标，判断是否是单晶，各项性能指标是 否达到要求。E、单晶棒划线。按照单晶棒的性能指标和后工序加工工艺要求，在单晶棒头尾部 分、多晶部分、有位错等缺陷的部分划线标示。F、单晶棒切断。按划线标示切断单晶棒

37、。G、单晶滚磨。将切断的单晶滚磨到产品要求的直径。H、单晶切方。将单晶切成准方。I、单晶腐蚀。对有光洁度要求的单晶进行腐蚀处理，使其表面光洁度达到要求。J、成品检测。对产成品进行各项性能指标的检测。- - -(2 )、直拉单晶硅前工序-备料 多晶硅生长直拉单晶硅所用的高纯多晶硅原料，必须符合以下条件：结晶致密、金属光泽好， 断面颜色也一样，没有明暗的温度圈和氧化夹层，纯度要求高。一般金属材料含有少量的杂质时，电阻率变化不大，但纯净的半导体材料参入少 量杂质后，电阻率变化巨大。这是半导体材料的一个基本特征。因此为保证单晶硅的 质量，拉制单晶硅所用的多晶硅必须进行清洁处理。多晶和籽晶、母合金上的油

38、污先用丙酮或苯去掉，再进行清洁处理。多晶硅、母合 金和籽晶一般用硝酸和氢氟酸混合酸腐蚀，反应式如下：Si+4HNO3+4HF=SiF41+4NO2 1+4H2OSiF4+2HF=H2SiF6+Q(热量)也可用碱腐蚀，反应式如下：(NaOH的浓度为10-30% )Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 T无论用酸腐蚀或碱腐蚀，酸和碱的纯度要高。一般采用分析纯以上等级。原材料腐蚀配比及腐蚀时间表(HF: HNO3 )表6名称酸配比说明还原多晶1:6腐蚀液浸没多晶硅，搅拌时不外露即可，冒出大量棕黄硅1:7色气体NO2时，用高纯水冲洗。回炉多晶1:5同上硅1:6籽晶1:6旧籽晶如有氧化层，应

39、先用砂纸磨去再腐蚀。1:7母合晶1:6碎块容易氧化，腐蚀应缓慢。1:7石英坩埚1:10一般腐蚀12分钟后，用咼纯水冲洗；也可在“王水” (HCL:HNO3=3:1 )中浸泡2 4小时后，在用高纯水冲 洗。多晶硅、籽晶和母合金进行酸腐蚀后，要用高纯水进行冲洗。注意在清洗时不要 将多晶硅露出液面，否则会出现氧化现象。腐蚀好的多晶硅还需要进行超声波清水或 纯水煮沸清洗，以增加清洗效果。将清洗好的多晶硅或籽晶、母合金放入垫有四氟塑料的烘盘中， 放入红外烘箱中进 行烘干。烘干后的原料，要求放入干净的塑料袋内封好待用。籽晶籽晶是生长单晶的种子，也叫晶种用不同晶向的籽晶做晶种， 会获得不同晶向的单 晶。拉制

40、单晶用的籽晶一般单晶切成。为了保证单晶的质量，切籽晶所用的单晶一般 用高阻单晶。切制籽晶的时候需进行定向切割。目前一般要求籽晶与所要求的晶向无 偏角，即所谓的“零度籽晶”。本项目采用圆形籽晶，籽晶的几何尺寸一般为?12.5130 mm或？17.5 130 mm。母合金(掺杂剂)拉制一定型号的电阻率的硅单晶，要选用适当的掺杂剂。五族元素常用作单晶硅的N型掺杂剂，主要有磷、砷、锑。三族元素常用作单晶硅的P型掺杂剂，主要有硼、铝、镓。拉制电阻率低的单晶硅一般用纯的元素作掺杂剂。拉制电阻率高的硅单晶则 采用母合金作掺杂剂。所谓“母合金”，就是杂质元素与硅的合金。常用的母合金有硅 磷和硅硼两种，杂质浓度

41、一般大于 1018原子/ cm3。采用母合金作掺杂剂是为了使 掺杂量更容易控制、更准确。石英坩埚- - -SiO2石英坩埚是单晶硅制备过程中熔硅的容器，有透明的和不透明的之分，均为制成。用于单晶生长的石英坩埚要求厚薄均匀一致，内壁光滑无气泡，纯度高。用天然石英砂制作的石英坩埚，纯度较低，不能满足拉制单晶硅的要求，一般在坩埚内壁 喷涂一层人造高纯石英来满足硅单晶制备要求。（3）、直拉单晶硅的生长条件由于晶体生长实在高温下进行，根据硅的化学性质要求，必须在真空条件或保护 气氛下才能避免被氧化，因此要求单晶炉必须有真空系统、供气系统及炉壁和部分部 件的水冷系统。由于单晶生长过程中的速度和温度必须稳定

42、，因而要求单晶炉要有精 密稳定的上下轴运动、旋转控制系统及温度自动调节系统。就单晶硅生长效率和大直 径而言，则要求单晶增大容量和实现自动化控制；就提高单晶硅的内在质量及进一步 提高生长效率而言，新型的 MCZ 单晶炉和连续加料单晶炉的问世将解决此问题。热系统 直拉单晶炉热系统由加热器、保温系统、支持机构、托杆、托碗等组成。加热器 是热系统的主体，由高纯石墨制成保温系统则由高纯石墨和碳毡、钼丝等几种材料混 合而成。单晶炉内温度的变化在各方向不同，常用温度梯度从数量上描述热系统的温度分 布情况，用 dT/dr 表示。这种热力学上的温度分布称为“温度场” ，通常称为“热场” 在晶体的生长过程中，晶体

43、直径主要受晶升速度和熔体温度的变化而变化的。当晶升 速度增大时，晶体直径变小；反之，当晶体升速减小时晶体直径变大。当熔体温度升 高时，晶体直径变小；反之，当熔体温度下降时，晶体直径变大。对单晶硅生长而言，合理的热场分布应该是：结晶界面处的纵向温度梯度尽可能大些，这样才能使单晶生长有足够的动力，但又不能过大，要保证单晶既能良好生长，又不能产生结构缺陷和发生晶变。应尽量使纵向温度梯度变化平滑，没有温度突变区域，不能使单晶生长受到较大的热冲击。生长界面处的径向温度梯度尽量接近零，以保证结晶界面的平坦。真空系统 整个工艺过程中除了清理炉室及停炉保温外 ,真空泵一直进行抽气并不断充入氩气 以便及时排出单

44、晶硅生长过程中的挥发物 ,并形成一定的温度梯度， 因此,炉室始终处在 负压状态。因为单晶硅在生长过程中，炉内温度高（1400 C1800 C）,高温工作时间长 （平均每炉工作20多小时）,工作频率高（一般每两炉之间停炉6h），所以对单晶炉的真空 炉室的综合性能要求很高。既要保证具有均匀的冷热变形、良好的真空度和压升率,又要保证长期稳定的工作状态 ,并要具备清理维修方便等优点。影响硅单晶生长的运行条件：气压：设备入口处气压介于 0.4-0.6MPa 之间真空度：v 3.0Pa真空泄漏率：v 0.5Pa/5min主炉室的真空系统是单晶硅炉的主抽系统，在整个单晶硅生长的工艺过程中， 抽空系统一直在工

45、作，一是为了抽掉单晶生长过程中所产生的挥发物（粉尘SiO），同时也是为了在炉室内形成负压（减压生长单晶工艺） 。所以，主炉室真空系统的设计合 理与否，对单晶炉的稳定工作至关重要。主炉室的真空系统包括：机械泵，电磁真空充气阀，真空胶管，除尘器，不锈钢波 纹管，电动球阀及主抽空管道等组成。在单晶生长过程中，伴随有大量挥发物需要从 主抽空管道中排出，考虑到挥发物对真空泵使用寿命的影响，在真空泵前设置可除尘 器，以除去大量挥发物。主管道设计为对称出口汇合后引出形式。考虑到炉内的高温 及抽出气体的温度，在主管道上增加了水冷结构，降低管道内气体的温度，提高系统 的使用寿命，管道中的真空胶管及不锈钢波纹管起

46、减少振动及安装方便的作用副炉室的真空系统是辅助真空系统。主要用来满足单晶生长的工艺要求。在单晶生长工艺过程中，需要更换籽晶或进行试样测试。将籽晶或试样提升至副炉室，然 后关闭翻板阀（此时副充气系统对主炉室充气，保证主炉室内状态稳定）冲入氩气， 使副炉室内压力与外界大气平衡，打开副室炉门，进行操作。待操作完毕，关闭副室 炉门，由副室真空系统对其进行抽空，使副室炉内压力与主炉室内压力平衡，打开翻 板阀开始进行下一工艺过程（实际情况中，为了消除副炉室内的活性气体，在操作中， 对副炉室要进行抽空 充入氩气 抽气 冲入氩气的冲洗过程，然后再打开翻板 阀）。副炉室真空系统由机械泵，电磁真空充气阀，电磁球阀

47、，副管道，等组成。水冷系统 每次装炉前，要检查各水路是否畅通，特别是坩埚轴、电极、炉底、炉筒、炉盖、 翻板口、翻板阀盖、电缆等部位的水冷情况。由于单晶炉长时间工作在高温状态下， 水冷夹层内的结垢、沉淀、腐蚀等对真空室的工作稳定性影响极大。因此，单晶炉对 冷却水的要求很高，具体要求是：水压：设备入口处水压介于 0.1-0.3MPa水温：W30 C水质：氯离子含量w 10ppm ;碳酸钙含量：w 50ppm （不加入化学试剂）；PH值: 7.0-8.0 。溶解氧含量：w 10mg/L悬浮物：w 10mg/L流量：16m3/h（4）、直拉单晶硅工艺流程- - - -拆炉清抽真空熔化料引晶、放肩、转肩

48、、投自动拆炉，清理炉室。打开炉门，取出上次拉的单晶棒，卸下籽晶夹头，取出上次用 过的石英坩埚。取出保温罩、石墨托碗及其他石墨件，用毛刷把上面的附着物刷干净。 加热器一般不取出来，但也要用毛刷把上面的附着物刷干净。用尼龙布或毛巾沾无水 乙醇擦干净炉壁、籽晶轴（上轴）和坩埚轴（下轴）。擦完后把籽晶轴、坩埚轴升到较 高的位置需要指出的是：热系统中如果换有新的石墨器件，必须在高温真空下煅烧3-4 小时，除去石墨中的一些杂质和挥发物后才能使用。装多晶硅料，再装炉。将清理干净的石墨器件装入单晶炉，并调节石墨器件位置， 使加热器、保温罩、石墨托碗保持同心。升降调节石墨托碗位置，使它与加热器上缘 保持水平，记

49、下位置。戴好薄膜手套检查石英坩埚无问题（破坏、裂纹、起泡、黑点） 后，将再将石英坩埚放入石墨托碗。在高纯工作室内经过清洁处理的薄膜手套清洁处 理好的定量的参杂好的多晶硅放入洁净的坩埚内，坩埚内的多晶硅堆成馒头形。装料 的原则：从纵向来说，小块的料放在坩埚底部，最大块的料放中部，中等大小的料放 在最上面；从径向来说，大块的放四周，小块的放在中心。必要时，要把大块的料敲 小，尽量利用坩埚内空间，否则到最后可能料装不下。装完料降坩埚时，注意不要超 过热场装配时确定的安全下限，防止造成短路。抽真空至真空度要求。一切工作准备无误后，关好炉门。启动机械泵，打开真空 阀对炉膛抽真空。当单晶硅炉室内压强降至规

50、定要求时（80炉为3Pa）:才开始检漏， 泄漏率低于0.5Pa/5分钟，方可通气加热。通气压力 0.5MPa ，氩气流量 40L/min, 炉压 1100-1300Pa 。根据具体的工艺要求，这 三项参数可在以下范围内进行调整： 通气压力 0.25-0.65MPa ，氩气流量 20-50L/min 炉压 600-3000Pa 。如果在流动气氛下熔化硅，则关闭真空泵，通入高纯氩气，炉内 压强为正压， 5 分钟后开始加热多晶硅。如果在减压下熔化硅，则一边通氩气一边抽 真空，炉内压强为 10-20mmHg ， 5 分钟后开始加热多晶硅。加热熔化多晶硅料。开启加热功率按钮，使加热功率分 3-4 次（约

51、一个小时）升 到荣华硅的最高温度（约1600 C）。当开始加热时就应转动坩埚，使坩埚各部分均匀 受热。多晶硅块附在坩埚边上时应及时进行处理。多晶硅块大部分熔化后， ，熔硅液面 有激烈波动时必须立刻降温， 当还剩有 20%左右的多晶硅块还未熔化时就应逐渐降温， 并逐渐升高坩埚位置。利用热系统的热惯量使剩下的多晶硅块继续熔化，待多晶硅熔 化完后刚好降到引晶温度。多晶硅熔化完后，将坩埚升到引晶位置，转动籽晶轴。调 节气流量，使炉膛内保持恒定气压。单晶硅的生长：引晶、缩颈、放肩、转肩、投自动。多晶硅全部熔化完，下降籽 晶到离熔硅液面 3-5 毫米处预热两分钟， 使籽晶温度接近熔硅温度， 籽晶与熔硅接触

52、， 通常称此过程为“下种”。合时的引晶温度是籽晶和熔硅接触后，籽晶周围逐渐出现光 圈，最后光圈变圆。温度合适，熔接好籽晶后，缓慢提拉籽晶。当拉出来的晶体上出 现四个均匀分布的白点 （100晶向单晶），或者拉出的晶体上出现三个均匀分布的白 点（111 晶向单晶），或者两个对称分布的白点（ 110晶向单晶）时，说明引出 的晶体是单晶，引晶过程结束。引晶时的籽晶相当于在硅熔体中加入了一个定向晶核， 使晶体按晶核的晶向定向生长，制得所需晶向的单晶。同时晶核使晶体能在过冷度较 小的熔体中生长，避免自发晶核的形成，容易生长晶体。用籽晶引出单晶后，开始缩颈。缩颈是为了排除引出单晶中的位错。下种时，由于 籽晶

53、和熔硅温差较大，高温的熔硅对籽晶造成强烈的热冲击，籽晶头部产生大量位错。通过缩颈后，使晶体在生长中将位错“缩掉”，生长无位错单晶。缩颈的方法有两种：慢缩颈和快缩颈。慢缩颈时熔硅温度较高， 主要控制温度，生长速度一般每分钟 0.8-2 毫米。快缩颈时熔硅温度较低，主要控制生长速度，生长速度一般为每分钟 2-8 毫米。 缩颈直径一般为 2-4 毫米。沿 111 晶向生长的硅单晶，缩颈的长度等于细颈直径 的 6-8 倍，沿 100 晶向生长的硅单晶，缩颈的长度等于细颈直径的 5-6 倍。细颈达到规定长度后，如果晶棱不断，立刻降温并降拉速，使细颈逐渐长粗到规 定的直径，此过程称为放肩。放肩有慢放肩和平

54、放肩两种。慢放肩主要调整熔硅温度， 缓慢降温，细颈逐渐长大，待晶体长到规定直径时升温并缓慢提高拉速，使单晶平滑 缓慢达到规定直径， 进入等直径生长。 慢放肩的角度一般为 90 度左右。 平放肩的特点 主要是控制单晶生长速度，熔硅温度低（和慢放肩相比） 。放肩时拉速很慢，当单晶将 要长大到规定直径时升温，一旦单晶长到规定直径突然提高拉晶速度进行转肩，肩部 近似直角，然后进入等直径生长。平放肩的角度一般为 150 度左右。 等径。单晶硅在等直径生长中， 随着单晶长度的不断增加， 单晶的散热表面积也增大， 散热速度也越快，单晶生长界面的温度也会随着降低，使单晶变粗。另一方面，随着 单晶长度的增加，熔

55、硅逐渐减少，坩埚内熔硅液面逐渐下降，熔硅液面越来越接近高 温区，单晶生长界面的温度越来越高，使单晶变细。要想保持单晶等径生长，加热功 率需要增加或减少，要看这两个过程综合效果。一般说来，单晶等径生长过程是缓慢 升温过程，单晶炉一般都有温度和单晶等直径控制系统，当单晶进入等直径生长后， 调整控制等直径生长的光学系统，打开电器自动控制部分，使单晶炉自动等直径拉制 单晶。收尾。坩埚内剩料不多时（约剩下 10% 时），单晶开始收尾，即直径逐渐缩细。硅单 晶收尾的方法有两种：慢收尾和快收尾。慢收尾时要慢升温，缓慢提拉高拉速或拉速 不变，使单晶慢慢细长；快收尾要升温快，并提高拉速，单晶很快收缩变细。完成收

56、- - -尾后，提升上轴使单晶脱离熔体约 20-40毫米停炉保温，取出单晶硅。单晶提起后，马上停止坩埚转动和籽晶转动，停止坩埚 和籽晶的上下运动，加热功率降到零。关闭加热功率按钮，关闭真空阀门，排气阀门 和进气阀门，停止真空泵运转。关闭所有电控制开关。晶体自然冷却规定的时间为： 80炉为4-5小时。拆炉取出晶体送检验部门检验。、单晶硅产品实物图图6.直拉法制备的单晶硅成品棒图7.按照测试划线标示切断单晶棒图8.单晶滚磨和单晶切方5、项目主要技术经济指标表7项目石墨热场单晶硅片单晶炉质量标准2335英寸6.5英寸，8英寸CL90N 型、CL120 型、CL150型生产能力1000套/年2000万

57、片/年200台/年成品率75%85%95%单位成本20万元/套7元/片100万/台单位售价30万元/套5元/片50万/台单位毛利35万元/吨2元/片50万/台材料综合利用率85%40%100%6、产品销售完整的光伏产业链包括多晶硅原材料制造、硅锭和硅片、太阳能电池、太阳能电 - # - -池组件、光伏系统（太阳能电站） 5 个环节，整个产业链呈金字塔形状分布。处于产 业链顶端的属技术密集型，企业数量少，利润率高。目前我国光伏产业原来的纺锤形 结构已经发生转变。多晶硅产能的释放，太阳能电池在创造“中国速度”后，依然保 持世界第一的地位，单晶硅产品的价格也回归理性，形成了在产品技术、成本和规模 上

58、的市场竞争格局。石墨热场主要供应 xxxxxx ，单晶硅片、单晶硅炉重点加大对江浙一带客户的开发， 并通过相关企业配套，迅速扩大规模，在短时期内达到预计规模。7、项目建设工期和进度安排项目建设期 2012-2013 年。 六、项目建设条件落实情况1、生产建设条件xx 经济开发区基础设施配套完善，力争在 2012 年开工建设。2、环境保护方面 石墨热场生产过程中的固体废物可回收利用，不存在固体废物的污染问题；单晶 硅切片、单晶炉生产过程中的化学酸碱废物，可通过化学方式中和处理，可达到排放 要求；生产过程中产生的废气为氩气，可直接向空气中排放，不存在污染问题。各项 指标达到国家排放标准。太阳能在

59、21 世纪国际能源结构中将占到重要的地位， 太阳能的利用将对环境的改善提 到积极的作用。单晶硅是太阳能电池的主要原材料，本项目的实施可促进太阳能的利 用，提高清洁能源在能源结构中的比重。2 、节能措施高耗电量工艺设备靠近配电柜配置，可节省能耗；所有设备及照明灯具均选用节 能产品；采用行之有效的管理模式，杜绝浪费，减少生产成本，充分利用能源。3、原材料供应项目生产用原材料高纯石墨采用进口和国内采购，单晶硅棒从 xx 采购，单晶硅炉所需原料总公司统一采购，采购渠道通畅，协作关系良好 。4、水、电、气等供应项目水、电、气等配套均由 xx 县经济开发区提供，管网齐全，供应状况良好。七、投资估算及资金筹

60、措总投资项目总投资 2.5 亿元，其中固定资产 1.9 亿元，生产用石墨热场加工设备 50 台， 单晶硅线切机 20 台，单晶炉生产设备 100 台及其配套设备(各种仪器仪表配套加工 设备25台等) 1.7亿元，流动资金 6000 万元。八、项目财务经济分析及社会效益分析1 、产品成本分析 在生产的成本中，主要的成本为直接材料即高纯石墨、单晶硅棒、钢材等采购成 本，占到了总成本的 84% 。达产年(投产后第二年)成本和费用的测算： 外购原材料费 43680 万元燃料动力费 500 万元利息支出万元工资和福利费万元低值易耗品摊销费万元折旧费 1260 万元无形资产及递延资产摊销费 114 万元其