高纯硅项目可行性报告

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1、高纯硅项目可行性报告赤峰可瑞光电有限公司2008年1月1日（一）总论1、项目提出的背景，投资的必要性的经济意义高纯超细硅微粉是用作大规模集成电路基板和电子封装材料的主要原料， 它与环氧树脂结合在一起，完成芯片或元器件的粘接封固。硅微粉的比例越高， 基板的热膨胀系数越小，越接近于硅片的热膨胀系数，避免不均匀膨胀造成对微 米线路的破坏。规的主要用途包括：高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第 IIIA 族元素， 形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一 起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前 途的材料。金属陶瓷、宇宙航行

2、的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷 复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点， 又弥补了两者的先天缺陷。 可应用于军事武器的制造第一架航天飞机“哥伦比亚 号”能抵挡住高速穿行稠密大气时磨擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼 砌成的外壳。光导纤维通信，最新的现代通信手段。用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻 璃纤维，激光在玻璃纤维的通路里，无数次的全反射向前传输，代替了笨重的电 缆。光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输 256 路电 话，它还不受电、磁干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。光纤通信将会使 21 世纪人类的生活发生革命性巨变。性能

3、优异的硅有机化合物。例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料。在地 下铁道四壁喷涂有机硅，可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表， 涂一层薄薄的有机硅塑料，可以防止青苔滋生，抵挡风吹雨淋和风化。天安门广 场上的人民英雄纪念碑，便是经过有机硅塑料处理表面的，因此永远洁白、清新。硅是最理想的太阳能电池材料, 采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等 成熟技术, 在单晶硅片或多晶硅片上已经可以制作出光电转化效率达 17% 的商 业化太阳能电池。目前, 全世界有 85% 以上的太阳能电池组件是由晶体硅做成 的, 而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。这又带动了 硅材料产业的新一轮高

4、速增长（注: 除晶体硅外, 由非晶硅、带硅、硅膜、碲化硌 等材料制作的太阳能电池约占 15%）。多晶硅是制造太阳能电池最为重要的原料，因为其提炼的过程对技术要求很 高，目前世界上掌握而且熟练生产多晶硅的厂家只有七八个，且都分布在德美日 三国，他们占有了市场 95以上的分额，对多晶硅市场造成了绝对的垄断，“拥 硅者为王”已经成为一个不争的事实。多晶硅按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅 占 55 左右，太阳能级多晶硅占 45 ，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池 对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计到2008 年太阳能多 晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。（

5、二）国内外现状与需求分析国内外需求情况的分析和预测受太阳能需求急剧增长的影响，生产硅片的原材料多晶硅价格几年之间上涨 了3倍，而预计今后几年多晶硅的供应缺口将维持在5000 吨左右，多晶硅价格 有望继续上涨。光伏业推动多晶硅价格暴涨。光伏产业正成为最热门的新能源行业，在美国上市的无锡尚德的董事长施正 荣由此成为中国最富有的人之一。但蓬勃发展的太阳能电池也带动了多晶硅原材 料价格上涨，并殃及到国内的半导体材料产业。由于光伏产业的迅速发展，原来售价为每公斤不到 30 美元的原材料多晶硅， 现在价格上涨到每公斤 110美元左右，受此影响，国内半导体产业有研硅股 2005 年生产成本增加了3000 万

6、元。多晶硅价格上涨的主要就是因为太阳能电池。由于全球原油价格上涨，欧美 地区对新能源的需求上升，这些国家都采取了鼓励太阳能发展的措施，这促使太 阳能产业蓬勃发展，从而导致多晶硅需求猛增。据分析，2002 年全球太阳能级 多晶硅的需求量为6800 吨，2003 年为8700吨，2005 年则上涨到1.56万吨， 四年之间涨了1.3 倍。而根据国外机构预测，2005 年世界多晶硅的产量为2.88 万吨，其中半导体级多晶硅为 2.07 万吨，太阳能级为 8100 吨。从需求上看， 半导体级多晶硅需求量为 1.9 万吨，略有过剩；太阳能级的需求量为1 万吨，呈 现供不应求之势。与此同时，太阳能级多晶硅

7、的市场价格也一路高涨，从 2003 年的每公斤23美元，上升到2005 年底的每公斤90美元，已经高于半导体级多 晶硅的平均市场价格。由于半导体级多晶硅同样可以用来制造太阳能电池，因而 造成半导体级多晶硅的短缺和价格上涨。 多晶硅有价无货。随着太阳能的迅猛 发展，多晶硅原料市场还面临有价无货的困境。由于技术垄断原因，目前全球 90以上的多晶硅原料由7 家企业提供，而2005年这7家企业共生产半导体级 多晶硅2.12 万吨、太阳能级多晶硅6600 吨，开工率为100，再大幅提升多晶 硅供应量的可能性不大。国内企业虽也有生产，但在纯度方面大都达不到要求。2006 年到2010 年全球多晶硅产能将分

8、别达到31500 吨、36250吨、40100 吨、44700 吨和 50150 吨。 但是，这无法满足需求的增长。据测算，到 2010 年半导体级多晶硅和太阳能级多晶硅的总需求将达到 6.3 万吨。面对这样的产能 缺口，预计需要再过 3 年才能弥补，而 2006 年、2007 年间，全球多晶硅将出 现 3000 吨到 5000 吨左右的缺口。 这种供应短缺情况同样也波及到我国国内市 场，国内多晶硅市场供应短缺甚至更为严重。其原因是我国目前还没有生产多晶 硅的成熟技术，所用多晶硅几乎全部要靠进口供应，而国际硅片制造商多与多晶 硅原料提供商存在产业联盟关系，更多的是满足这些企业的需求。2005

9、年，我国集成电路产业需要的半导体级多晶硅约1000 吨，到2010年， 预计半导体级多晶硅的需求量将达到2000 吨。而据中国工程院的专家调查，我 国 2004 年的多晶硅产量只有 60 吨，2005 年 863 项目支持的洛阳中硅高科技有 限公司年产 300 吨多晶硅项目投产，全国多晶硅产能可以达到 400 吨左右，但 由于投产后需要一段时间才能达产，2005 年的多晶硅产量也只有180 吨左右。 国内很多企业即使以每公斤 100 美元的价格也拿不到货。硅片厂面临成本压力。 原材料价格上涨给硅片企业带来成本上涨的压力。以有研硅股为例，有研硅股 2004 年全年生产了120多万片4、5英寸硅单

10、晶抛光片，平均月产10万片左右。 而 2005 年上半年就生产了 70 多万片，预计全年产销将达到 160 万至 170 万片， 平均月产达到15万片左右。虽然产量增加了，但是业绩并没有提高，2004 年每 股收益为 0.016 元（前三季度为-0.046 元），2005 年前三季度为-0.035 元，仍旧 处于亏损状态。有研硅股是目前国内半导体材料的领军企业，其 4、5 英寸硅片 在国内市场的占有率为 50，6 英寸硅片的市场占有率为 30。主要原因是因 为原材料的价格上涨。项目的前景每一时代都造就一些占尽风流、惊诧世人的英雄人物。当今社会，是硅片称 雄的时代。“石头变财富”、“海水变能源”

11、，将是未来社会的标志。 科学和艺术是 人类文明的代表，我们的时代是科学技术和艺术融合的时代，电脑技术为人们提 供了科学和艺术沟通的有力手段，而小小的硅片则是其中的核心和灵魂。正因为 如此，在我们这个时代，发展、更新最快的技术产品是电脑，社会投入技术力量 最多的研究项目是开发硅片。从1947 年第一个晶体管问世以来，硅片的发展已 经跃越6 代，这是历史上任何其它技术革命无法相比的。小小的硅片带来了人类 生活方式的巨大变化，给我们的时代创造了一个又一个的奇迹，极大地推动了社 会的发展。因此项目产品需求量巨大，前景广阔。（三）、多晶硅生产工艺介绍1、国外生产太阳能级硅的技术工艺主要有：1.1 改良西

12、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（或外购氯化氢），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，如 Hemlock,Tokuyama,Wacker,Mitsubishi,Memc 等。1.2 硅烷法硅烷热分解法硅烷（SiH ）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直4 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内生产纯度较高的 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

13、的爆炸事故后，没 有继续扩大生产。但美国Asimi、MEMC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。1.3 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（沸腾床）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

14、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。1.4 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。a. 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（SHARP公司）应用，2006年底已形成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（即冶金硅）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

15、粗粉碎与清洗，在等 离子体熔解炉中去除硼杂质，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，在电子束熔 炼炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。b. 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：将反应器中石墨管的温度升高到1500C，流体三氯氢硅和氢气从 石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500C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。c. 重掺硅废料提纯法生产太

16、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。2、国外多晶硅技术主要特征有以下两点：（1）多种生产工艺路线并存，产业化技术封锁、垄断局面不会改变。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。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。（2）新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。除了传统工艺（电子级和太 阳能级兼容）及技术升级外，还涌现出了