年产1000吨太阳能级多晶硅生产建设项目可行性研究报告Word文件下载.docx

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采用物理提纯技术国内尚没有竞争对手，国外的竞争主要来自美、日、德等三个跨国公司的垄断。

因此采用物理提纯法生产太阳能电池级多晶硅，不但可以减少环境污染，改变国内多晶硅原料依赖进口的局面，替代石化能源市场，而且可以把当地的资源优势变为产业优势，推动区域经济的快速发展，带动地区相关产业发展，项目建设十分必要。

2.3项目建设区域概况

2.3.1项目区域情况

三门峡市位于河南省西部，地处豫、陕、晋三省交界地带，是一座以工业为主、综合发展的新兴城市。

辖区总面积10496平方公里，总人口222万，市区人口38万人。

三门峡地处黄河中游，公路、铁路、航空运输便捷，境内公路成网，通衢四方，是豫、陕、晋三省交界处的交通枢纽和区域性中心城市。

三门峡市是河南省乃至全国重要的资源基地，矿产资源得天独厚。

三门峡工业园位于三门峡市西10公里，规划面积40平方公里，园区紧邻209国道、310国道、连霍高速，地理位置优越，交通便利。

园区内总投资50亿元的开曼铝业集团公司和总投资100亿元的华阳电厂一期工程已分别建成投产，工业格局初步形成。

园区规划建设遵循科学性、前瞻性原则，以支柱产业的发展基地、传统产业的提升基地、高新技术的孵化基地、民营企业的创业基地、传统产业的提升基地和集约化经营的示范基地为目标，努力以一流的设施和环境吸引海内外客商投资兴业，共谋发展。

三门峡现有电力装机容量400万千瓦，在建电力装机容量200万千瓦，规划新增电力装机容量约360万千瓦。

全市年均水资源总量为29亿立方米。

充足的水、电供应为大工业生产提供了可靠保障，低廉的价格有效降低了企业生产成本。

2.3.2三门峡市硅资源及利用情况

三门峡工业园地处三门峡市辖区中心地带，周边100公里范围内硅矿资源已探明储量约8000万吨，平均品位为SiO298.11%。

预测远景储量约2亿吨，品位大部分在96.67%～99.97%范围内，主要分布紧邻的陕县、灵宝以及周边的卢氏、渑池等地。

（1）三门峡市周边硅资源状况

1、近邻的湖滨区高庙乡发现有规模较大、质地较好的石英岩，储量丰富且品质优良。

根据表层探测，具有相当的地质藏量。

该地距沿黄公路不到2公里，矿点附近有多条乡镇公路通过。

距黄河三门峡水库3公里，三门峡水利枢纽水电装机容量40万千瓦，矿山开采用水、用电极为方便。

2、陕县，据地矿管理部门调查，该县硖石乡和菜园乡发现有规模较大、质地较好的石英岩。

陕县张茅乡山口村蕴藏有硅石矿1000万吨，2003年12月经国家耐火材料质量监督检验测试中心检验，硅石含硅（SiO2）99.19%，铁（Fe2O3）0.06%，钙（CaO）0.08%，有良好的开采价值。

310国道、209国道、连霍高速公路以及陇海铁路均通过陕县，硅石矿运输极为便利。

3、灵宝市，该市故县镇发现有石英岩矿产，资源储量约3000多万吨；

在朱阳镇中脉村附近发现有石英岩，走向长4000～7000米，厚度达100米左右，储量可观，SiO2平均含量在98%以上。

310国道、连霍高速横贯故县镇、朱阳镇，运输条件较好。

4、渑池方山石英砂岩，达到勘探级别，矿脉分布在渑池县的洪阳、仁村两乡的方山上，东西长12.5公里，属震旦系沉积变质矿脉，矿层稳定，是无水矿床，复盖层从0-1米，单层厚15-48米。

矿石具镶嵌结构，块状构造，硅质胶结，硬度大。

保有储量约3000万吨，预测远景储量近亿吨，矿石含SiO2平均98.11%，含Fe2O30.11%，含Al2O30.59%，矿石质量属特级品和一极品，达到生产工业硅品级，其储量丰富，品位和数量都居全国第一。

310国道、连霍高速横贯全县，槐扒提水工程近在咫尺，渑池铝电集团三座电厂总装机达到47万KW，工业生产中运输、用水、用电条件得天独厚。

5、卢氏县，根据该县地矿管理部门的调查，全县估算储量上亿吨。

在该县杜关镇、双槐树乡石门村、文峪乡、城郊乡、沙河乡、范里乡、潘河乡均有丰富的石英岩矿，且矿石英岩矿多呈脉状或条带状分布，矿石SiO2含量为97.67%～9.97%，含铁质0.19%～0.59%，达到生产结晶硅品级。

龙王庙硅石矿位于杜关镇，资源量350万吨，含矿层位属高山河组石英砂岩，矿层稳定，矿物主要成分为石英，二氧化硅含量较高，可作熔剂和玻璃原料，矿床远景规模巨大。

（2）硅资源利用情况

三门峡现有硅生产企业两家,分别为市电业局（市区）和卢氏县电业局（县城）所有，产品为金属硅和硅铁。

产能1.3万吨，其中：

金属硅7500吨，硅铁4500吨。

卢氏硅厂年产结晶硅2500吨，产品为553（即含铁0.5％、含钙0.5％、含铝0.3％）。

第三章市场分析与建设方案

3.1市场分析

该项目开发的终端产品是太阳能级多晶硅，主要应用于太阳能光伏电池，太阳能发电等领域。

随着世界范围内能源的短缺以及人们环保、循环经济意识的不断增强，太阳能发电因具有无污染、安全、维护简单、资源永不枯竭等优点，被认为是21世纪最重要的新能源。

自20世纪80年代以来，全球光伏电池生产每年以30%至40%的速度递增.。

2003年以来,整个光伏行业从原材料到终端产品都出现供不应求的局面。

在世界范围内形成特有的“卖方市场”格局。

目前国内的多晶硅原材料处于供不应求的局面，我国年需求量的96%依赖进口。

随着能源枯竭的影响和国家能源政策调控倾斜，太阳能电池产业将会很快扩大，国际上已经开始了太阳能发电站的规划实施，作为石化能源替代市场，太阳能发电站的市场规模将非常巨大。

3.1.1多晶硅生产技术状况

高纯硅材料按使用目的可大体分为三个等级：

太阳能电池级，半导体级，超大规模集成电路级。

目前国际上多晶硅生产的主要传统工艺有：

改良西门子法、硅烷法和流化床法。

新一代低成本生产太阳能级多晶硅的工艺技术主要有：

改良西门子法的低价格工艺；

冶金法从金属硅中提取高纯度硅；

高纯度SiO2直接制取；

熔融析出法（VLD：

Vapertoliquiddeposition）；

还原或热分解工艺；

无氯工艺技术，Al－Si溶体低温制备太阳能级硅；

熔盐电解法等。

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。

现行的改良型西门子多晶硅生产工艺主产品为工业规模生产11N（N是国际通用的表征材料纯度的技术术语，N的意思为9，5～6N的意思为：

纯度99.999～99.9999%）的多晶硅材料，4N～10N的多晶硅生产技术在我国还是空白。

目前国内使用的其它等级的高纯多晶硅材料都是用生产11N过程中的杂质含量不同的部分重新融合勾兑而成。

美、日、德三巨头大都采用改良型德国西门子法工艺规模化生产11N级的多晶硅，几乎垄断了全世界的高纯多晶硅行业。

物理提纯技术是上世纪末在日本首先开发成功的技术，它的技术指标上限是6～7N，太阳能电池级用多晶硅的纯度恰好为6～7N。

它是冶金提纯技术、晶体生长技术、化工技术和精密半导体检测技术相结合的产物。

3.1.2国际国内多晶硅生产现状及趋势

（1）国际多晶硅生产现状及趋势。

多晶硅是生产硅单晶最关键的原材料，世界先进的多晶硅生产技术一直由美、日、德三国垄断着。

我国多晶硅的自主供货存在着严重的缺口，95%以上依靠进口，近年多晶硅市场售价的暴涨，已经危及到我国多晶硅下游产业的正常运营，并成为制约我国信息产业和光伏产业发展的瓶颈。

据专家预测，世界多晶硅产量2005年将达到30000吨～35000吨，2009年世界多晶硅的年需求量将达到65000吨，太阳能电池多晶硅将超过半导体级多晶硅需求量。

我国集成电路和太阳能电池对多晶硅的需求快速增长，2005年集成电路产业需要电子级多晶硅约1000吨，太阳能电池需要多晶硅约1400吨；

到2010年，电子级多晶硅年需求量将达到约2000吨，光伏级多晶硅年需求量将达到约4200吨。

目前，生产光伏电池普遍采用晶体硅作为原料（2004年比重高达92%），而晶体硅料的生产技术壁垒很高，基本掌握在全球8家大生产商手中，他们占有全球95%以上的市场份额。

2002年全球晶体硅的需求还只有21800吨（其中太阳能级6800吨），2004年已经上升到33000吨（其中太阳能级12900吨），增长了50%，而多晶硅总产量为27000吨，比2003年增长16.6%，按此速度增长，预计2006年仅多晶硅就必须生产31460吨，这已超出了生产能力（28800吨／年）2680吨，供求矛盾日益加剧，预计缺口2700吨。

目前，世界各大晶体硅厂家基本满负荷生产。

（2）国内多晶硅生产现状及趋势。

我国关于硅材料的研究与世界同步，始于上世纪50年代，虽然经过半个世纪几代人的艰苦努力，我国的硅基产业还远落后于西方工业国。

由于生产、技术、工艺落后，设备陈旧，生产规模小，物耗、能耗高，产品成本高，很大部分企业亏损相继停产或转产，目前多晶硅生产企业仅四家，年生产能力总共不超过300吨，实际年生产量只能达到100吨。

生产厂家

能力（吨）

产量（吨）

河南洛阳单晶硅厂

20

四川峨眉半导体材料厂

100

57

上海棱光实业公司

95

8

四川重庆天元化工厂

15

5

合计

200

我国加入WTO后，芯片产业发展迅速。

一大批芯片项目已经启动，我国已形成分别以北京、上海、西安为中心的三大基地并存的局面。

随着芯片产业迅猛发展，我国多晶硅需求量越来越大。

此外，硅太阳能电池被列为国家重点发展计划，硅太阳能电池产业的开发增大了多晶硅的需求量，进一步加剧了多晶硅市场供不应求的矛盾。

因此，国内尽快发展多晶硅产业势在必行。

3.1.3未来国际国内市场多晶硅需求预测

从国际市场看，多晶硅供不应求。

目前世界上能生产多晶硅的国家主要是美国、日本和德国，2004年总产量为24000吨，而全球市场需求量为26201吨，出现了2000吨的市场缺口。

这导致多晶硅产品价格的大幅度上涨，一公斤太阳级多晶硅材料由两、三年前的13美元，一路猛涨到46美元。

2005年更涨到80美元以上。

国际市场多晶硅需求量在以每年10－12%的速度增长，按此增长速度预测，今年全球多晶硅需求量将达31500吨，2010年将达60000吨，缺口超万吨以上。

亚太地区特别是日本、台湾、新加坡、韩国等地，都是多晶硅的主要需求地，其中韩国完全依靠进口。

这给处在亚太地区的中国多晶硅产业提供了巨大商机。

从国内市场看，2004年国内需求量2280吨，市场缺口2180吨。

据中国工程院的专家调查，2005年我国对多晶硅的需求量为3800吨，其中光伏产业需求2691吨，而2005年我国多晶硅国内生产能力不超过300吨，即使全部供应光伏产业，也仅是市场需求的10%，其余只能依赖进口。

预计到2010年，国内对多晶硅的需求将超过5000吨，即使正在建设的四川新光硅业年产1000吨多晶硅生产线建成投产，市场仍有缺口3700吨，其余仍需依靠进口。

为了满足国内外多晶硅市场的需求，适应芯片产业发展的需求，采用新型物理提纯技术建设年产1000吨的太阳能级多晶硅项目，是发展我国多晶硅产业、IC产业的当务之急。

3.2生产规模及生产工艺

根据产品市场发展趋势和企业市场开发状况，本项目生产规模拟定为年产1000吨太阳能电池等级多晶硅。

逐步建成年产3000吨太阳能电池等级多晶硅的生产规模。

产品有太阳能电池原料（硅片），拉单晶硅棒原料。

主要生产工艺为：

中频炉粗去杂处理、温控定向凝固、浮扬等离子去杂（在日本技术的基础上改造）、电子去杂、晶向拉伸等流程。

本项目技术在国际尚属全新工艺、关键工艺技术含量高。

第四章项目的工艺技术方案

4.1项目工艺技术情况

本项目采用物理提纯和定向结晶法生产太阳能电池等级多晶硅锭，国内首创，达到国际领先水平。

通过此方法可以生产出高质量、低成本的太阳能等级多晶硅材料，从而打破我国多晶硅长期依赖高价进口的被动局面，有利于我国多晶硅太阳能电池行业的整体提高。

该技术大幅度降低了传统改良型德国西门子法的投资额，产业结构更合理、省能、环保、更安全。

本项目采用的技术在日本已经投入规模化生产，太阳能电池用多晶硅产品技术已成熟，但是由于西方世界对技术的严格保密性，距离公开化还需要相当时间。

由于本项目技术的先进性和实用性，今后在太阳能电池业行业界定会逐步被采用。

4.2产品主要性能指标

4.2.1与现有生产技术的比较

本项目技术为国内首创。

项目完成后，产品的技术性能、质量水平均能达到国际先进水平，在国内和国际市场上将具有较强的市场竞争力。

4.2.2产品主要技术指标参数

通过完善工艺技术，工业化产品多晶硅片达到15%以上的光电转换效率，完全可以满足目前国际上商用太阳能电池的技术指标。

已有裸砖片浸液处理表面蜂窝构造处理、特殊印刷电极技术等，具有自主独立知识产权，并能提高光电转换效率。

4.2.3国产化程度

1、设备国产化：

本项目所需的主要易耗生产设备拟采用自主设计，国内解决的模式，关键检测设备计划进口。

2、原料国产化：

主要原材料全部从国内采购，大幅减少原料进口份额。

4.2.4高附加值产品

技术提供方已经成功开发研制出了独特的廉价的多晶硅切片生产技术。

如果以硅片形式出售，利润率会更高。

4.3工艺关键技术及先进性

物理提纯法关键工艺：

本项目采用的技术在日本已经投入规模化生产太阳能电池用多晶硅，技术成熟，在国际上尚属全新工艺，关键工艺技术含量高。

第四章建设条件及选址方案

5.1原材料供应

生产多晶硅的主要原材料工业硅，是由硅石冶炼而成，硅石的主要成份是二氧化硅。

全球硅石矿主要分布在三个地区即：

中国、巴西、克什米尔地区。

我国是世界上公认的高品位硅矿储藏国，同时又是工业硅出口大国。

本项目所需工业硅原料，短期内可充分利用三门峡市现有工业硅产能。

长期看，为了有利于三门峡市硅资源的就地转化和增值，项目建设方可考虑采取整体买断三门峡地区主要硅石资源矿山开采权，同时收购三门峡地区现有两家金属硅加工企业，新建一座多晶硅冶炼厂，建成从硅石原料到工业硅到多晶硅的集资源开采、冶炼、制造为一体的大型多晶硅生产企业，从而为多晶硅生产提供可靠、稳定的资源保障。

5.2场址

5.2.1厂址

项目拟选厂址充分考虑原材料供应和生产要素供应以及区位优势。

项目建设拟选址位于三门峡工业园，距三门峡市15公里。

工业园紧邻310国道、209国道、陇海铁路、连霍高速公路，地处河南、陕西、山西三省交界，是我国中西部地区的结合地带，地理位置特殊，交通便利。

园区投资政策优惠，发展环境宽松，各项基础设施正在高起点、高标准按规划建设。

5.2.2气象条件

年平均气温12.4℃

绝对最高气温41.6℃

绝对最低气温-18.7℃

历年平均相对湿度63%

历年最大绝对湿度38.7毫巴

历年平均降水量666.9mm

历年最多降水量1031mm

历年最少降水量456.1mm

历年平均气压957.1毫巴

5.2.3地质及水文

项目区地下水位深15m，地下水源丰富，水质良好。

地质结构良好，地质及水文条件优越。

5.2.4交通条件

项目拟选地址所在的工业园，交通十分方便，距西安机场、洛阳机场、运城机场、郑州机场分别为200km、110km、50km、290km，陇海铁路、连霍高速、310国道横贯东西，209国道、三运高速公路、拟建中的临三高速公路纵穿南北。

公路网络四通八达，飞机、火车运输十分方便。

原材料输送、产成品运销都极为便利。

5.2.5抗震条件

该区地质结构稳定，根据现行"

中国地震烈度区划图（1999）"

，本区地震烈度六度，抗震按六度设防。

5.3供水和供电

5.3.1供电

项目建设选址园区电力供应充足，可充分保障企业生产所需电力。

5.3.2供水。

项目区内地下水丰富，水质良好，适合生活饮用水和生产用水。

项目建设区域丰富的硅资源储备，充足的电力供应，便捷的交通运输，为项目的顺利建设奠定了坚实的基础。

第六章工程技术方案与设备选型

6.1项目组成

本项目建筑总占地面积为15万平方米,总建筑面积为3万平方米,主要由多晶硅厂房、产业链厂房、水气枢纽区、变电站、太阳能发电站、办公区域、专家客座楼、员工宿舍楼、食堂服务区、仓储中转站料场、图书教育中心等建筑物和道路硬化、围墙等总图工程组成。

同时配备ICPMass、Mobility——Mapping、力电学性能测定系统，PECVD成腊系统、低等级超大型净室系统、阶梯环枪电子束系统、等离子温控系统，高等级中频炉、温控铸锭系统、定向凝固包、气体伺服系统、循环水冷却系统、真空保护破碎机、输运系统、等压保护、等压拉伸系统等19台（套），含附件。

6.2产品标准

需求产品的规格及技术指标

1、纯多晶硅Si＞99.9999%

杂质含量技术指标（适用于除掉碳的硅材料）

项目

含量

硼

＜0.40ppb

施主性杂质

＜0.60ppb

碳

＜0.60ppm

2、单晶硅硅棒要求

（1）型号、掺杂剂：

P/B

（2）晶向：

＜100＞

（3）尺寸：

φ6吋、φ7吋、φ8吋

（4）电阻率ρ：

1-3Ω.m

（5）少子寿命τ：

＞15μ.sec

（6）位错密度ND：

＜1×

103cm-2无位错团

（7）氧含量NO：

1018cm-3

（8）碳含量NC：

＜3×

1016cm-3

（9）平整度：

≤50μm

6.3工作原理

项目采用的物理提纯和定向结晶法生产太阳能电池等级的多晶硅锭，属国内首创技术。

通过此方法可以生产出高质量、低成本的太阳能级多晶硅材料。

与传统改良型德国西门子法相比，项目投资额大幅度降低了，产业结构更合理、省能、环保、安全。

6.4工艺说明

中频炉粗去杂处理、温控定向凝固、浮扬等离子去杂、电子去杂、晶向拉伸等流程。

6.5设备选型

设备选择原则：

质量可靠，售后服务以及维持成本较低。

在保证质量的前提下，采取多个厂家竞标的方式来降低购进成本。

年产1000T生产基地的主要生产设备一览（单位：

万元人民币）

序号

设备名称

数量（套）

估价

用途

备注

1

ICP-Mass

240

纯度检测

含附件

2

Mobility-Mapping

250

迁移率测量

3

力电学性能测定系统

130

——

4

小型化学分析系统

60

PECVD成膜系统

180

表面处理

6

低等级超净室系统

300

万级

全厂总计

7

光电效率检测系统

120

大型破锭机械

9

阶梯环枪电子束系统

10

2800

等离子温控系统

3000

11

高等级中频炉

15万/套

12

温控铸锭系统

1800

13

定向凝固包

400

1200

3万/套

14

气体伺服系统

1000

循环水冷却系统

800

16

真空保护破碎机

30

450

17

输运系统

600

18

等压保护釜

19

等压拉伸系统

1400

15090

第七章建筑工程与总图、运输

7.1建筑工程

7.1.1建筑设计原则

（1）建筑设计按当地的自然条件考虑通风隔热的要求。

在满足环境要求的建筑构造及结构选型的条件下，力求简洁明快，施工方便，经济实用。

（2）在可能的情况下，采取预制装配结构方案，充分利用地方材料，节约三材，降低造价。

根据我国建筑材料及施工水平，建筑设计力争做到技术先进