太阳能硅片废砂浆回收利用项目可行性分析报告

1、 目录第一章太阳能电池行业状况1第一节太阳能电池行业总览 ,1第二节光伏产业链概览及产业链上游状况 ,14第三节光伏产业链中游状况 ,28第四节光伏产业链下游状况,31第二章废砂浆回收利用项目总述 ,34第一节硅片线切割及项目来源 ,34第二节生产原料及产成品简介 ,39第三节原料、产成品名称解释 ,49第四节废砂浆及废切割液的处理现状 ,52第五节项目依据及投资的必要性和意义 ,59第六节废砂浆回收利用基本研究结果 ,62第三章产品需求预测和价格分析,67第一节硅片切割厂家与砂浆需求情况及预测,67第二节产品进入市场的前景 ,76第三节产品价格调查与趋势分析 ,79第四章产品方案及生产规模,

2、81第一节生产规模确定和装置组成 ,81第二节产品方案对比与选择 ,84第一节 废砂浆回收处理工艺技术概况86第五章工艺技术方案 ,86 TOC o 1-5 h z 第二节本项目所采用工艺技术特点 ,92第三节生产工艺流程说明 ,97第四节主要设备选择 ,102 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第六章原材料及燃料动力 104第一节原材料及燃料动力的供应 ,104第二节单位产品原料及辅助材料消耗指标,106 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第七章建厂条件及厂址选择 107第一节建厂条件概述 ,

3、107第二节厂址选择详细原则 ,109第八章 厂区、车间平面图 ,112第一节厂区平面图 ,112第二节车间平面图 ,113第九章环境保护及安全、工业卫生114第一节本项目“三废”对环境的影响和治理 ,114第二节本项目拟采取的污染治理措施,115第三节污染物总量控制 ,117第四节本项目对环境的影响及其结论,117第十章企业组织、劳动定员和人员培训119第一节企业组织 ,119第二节企业定员 ,120第三节人员招聘与培训 ,121第十一章项目实施规划 122第一节项目建设计划 ,122第二节建筑安装工作量 ,124第十二章投资方案、估算及资金筹措 125第一节投资估算的原则和依据 ,125第

4、二节投资方案选择 ,126第三节资金准备 ,128第十三章财务、经济及社会效益评价 , 131第一节生产成本及销售收入估算 ,131第二节财务分析 ,134第三节企业对外财务报表 ,141第四节财务指标分析 ,146第五节不确定性分析 ,147第六节风险分析及规避,148第七节社会经济效益评价 ,152第十四章综合评价及结论,153第一节推荐意见和建议 ,153第二节结论 ,|_| V LJj j J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J154附图： ,J J J J J J J J J J J J J J J J J J155161第一章 太阳能电池行业

5、状况第一节 太阳能电池行业总览光伏产业及太阳能电池1 太阳能及光伏能源 太阳能有两项重要的应用，一个是产生热能，一个是通过太阳能电池直 接产生电能。常见的太阳能热水器属于前者，而“光伏”就是后者利用太 阳光产生电能。所谓“光伏产业” ，是指太阳能电池产业或俗称的太阳能电池 生产行业。 1954 年，美国贝尔实验室研制成功实用型硅太阳能电池，为 光伏发电的大规模应用奠定了基础。从此，人类开始了利用太阳能发电的 新纪元。随着全球能源消费量的不断提高，以及人们对环境质量的迫切要求，常 规非可再生能源已经不能满足大多数国家的供给需求。根据世界能源权威机 构分析，按照目前已经探明的一次能源储量以及开采速

6、度来计算，可供人们 利用的年限已经很少，应该引起我们充分的重视（见图11）。另一方面，一次性能源的开采和应用也是造成生态破坏和全球环境污染的一个重要原 因。因此，可再生能源的开发利用是人类长久生存发展的必要条件，也是人 类可持续性发展的根本之路。太阳中蕴藏着人类取之不尽的能源，它不停地向宇宙空间中发送着巨大 的能量。据计算，地球每天接收的太阳能，相当于全球一年所消耗总能量的 200 倍。太阳能以其储量的“无限性” 、存在的普遍性、开发利用的清洁性以 及逐渐显露出的经济性等优势， 成为人类理想的替代能源。 新能源光伏发电， 作为一种可再生清洁能源，因其具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率

7、低、维护简便、资源广阔等其它常规能源所不具备的优点，被公认是 二一世纪重要的新能源。它能有效减少二氧化碳的排放，减少温室效应， 改善地球气候，已广泛应用在并网发电、民用发电、公共设施以及一体化节 能建筑等方面。正是如此，目前太阳能光伏发电系统已占据新能源市场的主 要地位，成为人类理想的替代能源。太阳能光伏产业已经成为新能源利用领 域的朝阳产业。图11：世界一次能源可开采年限与太阳能的对比太阳能光伏发电技术作为太阳能利用中最具意义的技术，成为世界各国 竞相研究应用的热点，已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发 展最快、规模最大的产业。近年来，发达国家制定了一系列鼓励光伏发电的 优惠政策和

8、庞大的光伏工程计划，为太阳能光伏产业创造了巨大的市场空间， 使其进入了高速发展时期。我国是能源生产和消费大国，随着经济的持续快速发展和工业化进程的 加快，我国的电力需求也在飞速增加。根据中国电力科学院预测，2010年我国电力供应缺口为52900MW （兆瓦，1兆瓦=1000千瓦），占需求的7.7%; 2 020年为91000MW，占需求的8.2%。可见，国内电力市场日益增长以及受国际市场拉动，为光伏产业的应用发展提供了有力支撑。因此，我国太阳能 光伏产业近几年也出现了迅猛增长。数据显示，2007年我国太阳能电池组件产量已达到世界第一，当年国内 太阳能电池组件产量为1717MW，比上年增长138

9、%。2008年我国的太阳能 电池组件产能4000MW，首次超过德国，位居世界第一。2太阳能电池的分类制作太阳能电池主要是以半导体光电材料为基础，其工作原理是利用光 电材料吸收光能后发生电子迁移，从而产生电能。根据所用材料的不同，太 阳能电池可分为多种类型，见图1 2。图1 2：太阳能电池的类型坤瞅翹删膵分）iwl不论以何种材料来制作太阳能电池，对电池材料的基本要求是：材料易于获得，且消耗少，可以降低安装及发电成本；要有较高的光电转换效率； 材料本身对环境不造成污染，有利于环境保护；材料便于工业化生产；产品 特性稳定，电池使用寿命长。基于以上几个方面考虑，硅是目前最理想的太阳能电池材料，这也是当

10、 今硅材料太阳能电池占主导地位的主要原因。3太阳能电池的发展趋势随着新材料的不断产生和相关技术的研究发展，以其它材料为基础的太 阳能电池也显示出诱人的前景。例如去年美国First Solar公司薄膜太阳能电池 的产量达到500MW，可见其发展势头良好。以下是对太阳能电池种类及其应 用前景的评价（见表1 1）。表1 1：主要太阳能电池成本与性能评价表modM如”工艺 单Am高多晶硅薄膜欄林IS非晶硅薄膜*脚ilBBM材科禅有剧幸高限mo较高纳米晶化学太阳能电池删加12加hHR楽合物多层饶饰太阳能电池wt ia删i*HE从表1 1可以看出，从转换效率、材料成本和环保等角度看，今后发展的重点仍然是硅

11、系太阳能电池，特别是多晶硅和非晶硅薄膜电池。由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本，最终将可能取 代单晶硅电池，成为市场的主导产品。从近几年光伏产业的产能也可看出， 多晶硅型电池具有绝对优势，它的产量占整个光伏产业90%以上的份额。所以，“光伏产业”也几乎成为多晶硅太阳能电池行业的代名词。世界光伏产业及市场发展概况世界太阳能光伏产业，在严峻的能源和生态环境形势双重压力下，在技 术进步以及政策法规强力推动下，自上世纪九十年代后半期进入了高速发展 阶段。据有关统计资料显示 , 目前全世界共有一百三十多个国家投入普及应用 太阳能电池的热潮中 , 这其中有九十多个国家正在大规模地

12、进行太阳能电池 的研制开发与应用 , 积极研发生产各种相关的应用产品。最近十年中，太阳能电池产量的年平均增长率为43.7%，最近五年(20042008)的年平均增长率为51.3%。特别是自2004年德国实施了经过 修订的“上网电价法”以来，市场需求急剧扩大，光伏产品供不应求。尽管 有硅材料短缺的制约因素，去年太阳能电池组件的年增长率仍然达到 59.4%，其中亚洲太阳能电池产量约占世界的 68%。主要生产国为中国大陆、 中国台湾和日本。中国已经成为太阳能电池的第一大生产国和出口国。根据世界年度光伏(PV)工业报告统计，去年世界光伏系统安装量为 5559MW。其中欧洲光伏市场占世界的 75%，持续

13、为世界最大的市场。这主 要是因为欧洲大部份国家实施了“上网电价法”，使光伏市场得到了非常有 效的启动。预计，受全球金融危机的影响， 2009年的世界总装机容量比 2008 年下降 24.5%左右。 2008年亚洲光伏市场占世界市场的 17%，份额明显偏小，主要原因是亚洲的光伏市场主要在日本和韩国。全球光伏太阳能累计装机容 量见图1 3。图1 3：全球光伏太阳能累计装机容量通过Phot on In ternatio nal发布的2008年全球前十大太阳能电池排行榜（参见图14）可以看出，前面三大公司为德国Q-Cells，美国First Solar及中国尚德。2008年全球十大太阳能电池厂排名分别

14、为德国Q-Cells、美国First Solar、尚德、日本夏普、晶澳、日本京瓷、天威英利、台湾茂迪、美国 Sun Power以及日本三洋。其中，相较于2007年各家厂商预估的产出数字中， 诸多厂商实际产出数比预估值低，主要原因是受到2008年第四季度以来金融 危机所导致。值得注意的是，唯一薄膜太阳能电池厂美国First Solar公司，原 预估2008年产出为390MW，但是实际产出却增至 500MW，挤进世界第二 大，并且令其每瓦成本降至一美元以下。 预估今年First Solar公司的薄膜电池 产出将达到1000MW，可望问鼎世界第一大。近年来，中国的太阳能电池厂商产能增长速度最快，晶澳

15、太阳能的增幅达到144%，由2007年的第十二位上升到第七位，首次进入前十 大，天威英利也实现了 100%的增长，由2007年的第九位上升到第三位。图14:全球2007和2008年十大太阳能电池厂商产能单位：兆瓦MW日本太阳能电池厂商受本国市场的影响，增长速度较慢，最高才 40%, 太阳电池企业排名有所下降，Sharp由第二位降到第四位，京瓷由第四位降至 第五位，三洋下降的幅度较大，由第七位降至第十位。世界光伏市场发展的另一个特点是，并网发电应用比例愈来愈大。去年欧洲的并网光伏系统比例达到97%，世界平均85%以上，说明光伏发电正 发挥着较大的替代作用。不仅如此，并网光伏发电在整个可再生能源中

16、也是 增长最快的，成为世界最关注的可再生能源。我国光伏产业发展情况在我国，太阳能光伏制造业作为一个新兴产业，在国际市场和国内环境的推动下迅速崛起。目前，我国有多晶硅材料企业 50余家，硅锭、硅片企业 70余家（单纯硅片切割企业100多家），太阳能电池企业150余家，太阳能 组件企业400多家。形成了“长三角”、“珠三角”、“环渤海”、中部地区和西 部地区五大板块太阳能光伏基地，带动了全国太阳能光伏产业的兴起（见表 12）。表12：中国主要光伏产业基地r佩自駆市地江苏省无锡市、扬州市、常州市、南通市、苏州市、泰州市江西省新余市、上饶市、南昌市福建省福州市、厦门市、龙岩市上海市南汇区、松江区、嘉定

17、区、闵行区浙江省杭州市、萧山市、嘉兴市、宁波市、台州市、衢州市等广东省深圳市、三水市湖南省长沙市、益阳市、衡阳市、常德市、湘潭市、株洲市湖北省武汉市、宜昌市安徽省天长市河南省洛阳市、鹤壁市河北省保定市、邢台市、廊坊市、唐山市宁夏银川市、吴忠市:陕西省西安巾内家古呼和浩特市四川省成都市、乐山市、绵阳市辽宁省锦州市、辽阳市青海省西宁市50%近两年，我国的太阳能光伏制造业已跻身世界首位，成为继日、德之后 世界第三大光伏产业国，太阳能电池的年产量占世界份额的比重逐年增加， 见表1 3。有望到2011年，我国太阳能电池的年产量将占世界年产量的 以上。表13: 20052010年全球及中国太阳能电池产量、

18、一年份 项目.2M5年2M測年2W孵瞬)全球产能(HT)300052009400120001400017000全好 (Iff)165625614000685055009500中国产編350120020006000770011000中国产 ()139:4381088257023004300中册(B8.4%17.1%27.2%37.5%41.8%45.3%一批太阳能光伏企业快速成长为行业的领头羊，硅太阳能电池工艺中新 技术的研发和产业化崭露头角。太阳能电池生产线和部分多晶硅生产用关键 设备已立足于自主研发和生产，上下游产业链本土化进程日益加快。因此，光伏产业已成为全国许多地区的发展重点和投资热点，

19、即使是在当前国际金融危机的大环境下，投资和发展的热情依然不减，且有方兴未艾之势。与此同时，涌现出一批优秀的企业，无锡尚德太阳能有限公司入选“ 2008年度全 国太阳能光伏设备十大制造企业”第一名（见表 14）。表14： 2008年度全国太阳能光伏设备十大制造企业*%*1*11金业462008年整个行业的产值是1600亿，从业人员大约10万人。从表1 3 可以看出，2006年中国太阳能电池的产量是 438MW，至U 2007年增长到 1088MW, 2008年达到了 2570MW。太阳能电池组件封装产能 2008年达到 4000MW，发展势头十分迅猛。尽管我国太阳能光伏产业发展很快，但是，中国太

20、阳能光伏市场国内的应用却比较缓慢， 2008年我国的装机容量才40MW，累计装机容量是140MW，见图 1 5。图15:我国光伏太阳能电池装机容量中国的太阳能电池98%以上是出口到国外，下面是最近三年的出口额， 2006年的出口额是12亿美元，2007年达到了 35亿美元，而2008年已经超 过了 90亿美元。主要出口的国家和地区都在欧洲，西班牙是最大的一个市场， 德国排在第二位，比利时是第三位。时值全球金融危机，据统计今年上半年太阳能电池的出口量，与2008年同期相比下降幅度在15%左右。国内太阳能电池研究现状光伏技术的发展，近期将以高效晶体硅太阳能电池为主，然后逐步过渡 到薄膜太阳能电池和

21、各种其它新型太阳能电池方面。晶体硅太阳电池具有转换效率咼、性能稳定、商业化程度咼等优点，但 也存在硅材料紧缺、制造成本咼等问题。而薄膜太阳能电池具有生产材料廉 价、生产成本低等特点。随着科研投入的加大，必将使薄膜太阳能电池得到 大的发展，并促使其一、二种获得突破，将会使太阳能电池格局得到极大的 改观。如何提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考虑的两个主要因 素。因此，今后研究的重点除继续开发新的电池材料外，应集中到如何降低 成本上来。现有高转换效率的太阳能电池是在高质量的单（多）晶硅片上制 成的，这是制造晶硅太阳能电池代价最高的部分。因此，在保证转换效率仍 较高的情况下降低晶硅材料成本就显

22、得尤为重要，也是今后太阳能电池发展 急需解决的问题，正在引起整个太阳能光伏产业的重视。我国的太阳能电池研究比国外晚了 20 年，尽管最近 10 年国家在这方面 逐年加大了投入，但力度仍然不够，与国外有很大差距。国外太阳能电池行 业的研究，是在良好的自由竞争过程中产生的，各公司投入力度较大，具有 良好的基础。而国内的研究机构主要集中在高等院校和中科院等单位，是传 统集权垄断体制下的产物，投入有限且缺乏创新精神，并且研究领域主要在 薄膜电池、碲化镉、铜铟硒（CIS）、燃料敏化电池方面，在短期内难有所突 破，所以我们任重而道远。中国太阳能光伏市场中长期发展规划 按照国家发改委编制的可再生能源中长期发

23、展规划 ，到 2010 年太阳 能光伏发电总容量300MW，其中偏远农牧区应用200MW，建筑物和公共设 施应用80MW，大型并网光伏电站20MW，其他商业应用30MW。2020年光 伏发电总容量2000MW，其中偏远农牧区应用500MW，建筑物和公共设施应 用1000MW，大型并网光伏电站300MW，其他商业应用100MW，建设重点 如下：1 、用光伏发电系统或建设小型光伏电站， 解决偏远地区无电村和无电户 的供电问题，重点地区是西藏、青海、内蒙古、新疆、宁夏、甘肃、云南等 地。建设太阳能光伏发电约100MW，解决约100万户偏远地区农牧民生活用 电问题。至U 2010年，偏远农村地区光伏发

24、电总容量达到150MW，至U 2020年达到 500MW2 、在经济较发达、现代化水平较高的大中城市，建设与建筑物一体化的 屋顶太阳能并网光伏发电设施。首先在公益性建筑物上应用，然后逐渐推广 到其它建筑物。同时在道路、公园、车站等公共设施照明中推广使用光伏电 源。“十一五”期间，重点在北京、上海、江苏、广东、山东等地区开展城市 建筑屋顶光伏发电试点。 到 2010 年，全国将建成 1000 个屋顶光伏发电项目， 总容量 50MW 。到 2020 年，全国将建成 2 万个屋顶光伏发电项目，总容量 1000MW。3、建设较大规模的太阳能光伏电站。 “十一五”期间，在甘肃敦煌和西 藏拉萨（或阿里）建

25、设大型并网型太阳能光伏电站示范项目。 到 2010年，建成 大型并网光伏电站总容量 20MW 。到 2020年，全国太阳能光伏电站总容量达 到 2000MW 。另外，光伏发电在通讯、气象、长距离管线、铁路、公路等领域也得到 了广泛应用。从以上方面可以看出，国家在太阳能光伏发电方面投入力度是 很大的，预计国内未来几年将迎来光伏发电的应用高潮，光伏产业将得到较 大的发展。国内光伏产业市场及存在的问题 中国光伏发电产业于二十世纪七十年代起步，九十年代中期进入稳步发 展时期。太阳能电池及组件产量逐年稳步增加。到去年年底，中国光伏电池 总产量超过2500MW，光伏组件总产量超过4000MW。2006年国

26、家提出建设 社会主义新农村，农村电气化便成为光伏发电应用的主要市场入口。我国至 2008 年，太阳能光伏电池的累计装机容量达到 140MW。我国太阳能电池产业尽管发展很快，但技术进步却不明显，创新能力不强，自主创新的核心技术很少，产品的总体质量不如欧美日等发达国家和地 区，包括设备制造在内的总体技术水平与发达国家有比较明显的差距。 为此， 怎样避免太阳能电池项目的盲目建设、重复建设，加强企业间纵横向联系， 努力扩大国内市场，增大科技力量的投入，提高全行业的技术进步，增强市 场竞争能力，成为光伏产业当前的首要任务。我国光伏产业的发展目前处于历史发展的特殊时期，存在着制约产业发 展的不利因素和障碍

27、，具体表现在：1、主要市场目前在国外（ 98%以上出口），国内光伏市场偏小，国内装 机容量需求发展缓慢。 去年我国总装机容量只有 140MW ，占世界总装机容 量的 0.93%，远比不上亚洲的小国家日本和韩国，与中国在世界上的大国地 位不符，参见图 1 6。2、太阳能电站建设成本仍然偏高。如建设太阳能独立发电系统，初期投资每千瓦56万元；建设太阳能并网发电系统，初期投资每千瓦35万元, 发电成本达到每度 24元。太阳能光伏发电商业化市场的发展受到极大限 制。图 16：2008年部分国家光伏装机总量所占世界比例其他国家总和和中国（0.93%）36 %21 %西班牙20 %13 %韩国（3.33%

28、）03、 国家制定的光伏发电发展目标偏低。如：2008年全国装机容量预计 只有40MW,只占世界当年装机容量的一百三十九分之一；2009年为60MW， 占世界年装机容量的七十分之一。4、尽管鼓励光伏发展的相关政策已经出台，但无具体的可操作性，如： 无并网电价等。第二节光伏产业链概览及产业链上游状况一光伏产业链概览光伏产业产业链可分为以下几个部分，多晶硅硅料生产、晶硅铸锭、硅 片切割、太阳能电池片制造、电池组件封装、太阳能电池应用系统等。为了 简单叙述，我们将光伏产业链划分为上游、中游、下游三个层次。从光伏生 产企业的数量看，整个产业链呈现上小下大的“塔形”结构，参见图1 7图17:光伏产业链厂

29、家数量塔形分布图产业链最上游的是太阳能多晶硅硅料制备，这个环节技术门槛高，设备 要求严格，资金投入大，具有一定的垄断性，世界上只有少数公司掌握和拥 有多晶硅尖端制备技术。我国的多晶硅生产尽管采用与国际一流公司相同的 工艺技术，但是，在核心技术掌握方面，还是远远不够的。产业链中游环节是硅锭制备及硅片切割、晶圆生产。整个工艺流程要经 过硅锭制造、晶体切断成片、外径滚磨修整、平边、切片、倒角、表面研磨、 腐蚀、精细抛光、清洗、分检包装等阶段，技术难度和资金投入仅次于多晶 硅硅料的制造。图1&太阳能光伏产业链示意图光伏产业链最下游是太阳能电池及组件制造， 这个环节是电池组件封装, 技术含量相对较低，进

30、入门槛低，属于劳动力密集型产业，目前国内有 400 多家企业从事这方面的生产。二 国内多晶硅企业状况和行业中存在的问题目前，国内涉及多晶硅生产的公司有洛阳中硅高科技有限公司、江苏中 能硅业科技发展有限公司、四川峨嵋半导体材料厂、四川新光硅业科技有限 公司、江苏大全集团、无锡中彩集团有限公司、南玻硅材料有限公司、川投 能源股份有限公司、乐山电力股份有限公司、岷江水利电力股份有限公司、 通威股份有限公司、东方电气集团有限公司、特变电工股份有限公司、江苏 阳光股份有限公司等。我国当今一期建设单厂规模在 1000 吨以上的企业有： 南玻硅材料有限公 司、东方电气集团有限公司、特变电工股份有限公司、江苏

31、阳光股份有限公 司、江苏中能硅业科技发展有限公司、四川新光硅业科技有限公司，其中前 五家的单厂规模都在 1500 吨，为全国最大。最新数据分析显示， 今年我国多晶硅产能将逾 4万吨，而在 2008年这一 数字仅为 4000 吨。这也就意味着在新一轮的投资狂潮下，我国多晶硅产能 将实现一年翻十倍的壮举。到目前为止，国内有近 50 家公司正在建设、扩 建和筹建以西门子改良法为技术路线的多晶硅生产线，总建设规模超过 10 万吨，总投资超过 1000亿，其中一期规模超过 4 万吨，投资超过 40亿，在 建多晶硅项目总数逾 20个,其中，最大的项目为南京大陆投资集团、 美国 PPP 公司、SCC公司、西

32、图集团等共同投资建设托克托县多晶硅项目，总投资180亿元，建设规模为年产多晶硅 18000 吨。而云南爱硅信科技有限公司总规划 每年 10000吨多晶硅项目， 总投资也逾 100亿元, 到201 0年一期工程都将建 成投产，其他的产能可能在20112012年间实现。我国多晶硅生产工艺起步于上世纪五、六十年代中期，生产厂家达20余家，但因技术和工艺不过关，这些企业均存在生产规模小、工艺技术落后、 环境污染严重、能耗大、成本高等问题。在当前的多晶硅生产公司中，绝大 多数为后起之秀，原有的20多家生产厂家中仅剩峨眉半导体厂与洛阳中硅高 科技有限公司、四川新光硅业科技有限公司是从中保留或变身而成。多晶

33、硅的生产目前采用最多的是“改良西门子法”，见表15。改良西门子法，即闭环式三氯氢硅氢还原法，主要工艺过程包括：HCI合成、SiHCl3 合成（工业硅粉与HCI气体反应）、SiHCl3精馏提纯、SiHCl3的氢还原、尾气 的回收和SiCl4的氢化分离。该方法通过采用大型还原炉，降低了单位产品的 能耗。通过采用SiCl4氢化和尾气干法回收利用工艺，明显降低了原辅材料的 消耗。其特点为闭路循环系统，各环节的废气全部回收利用，解决了传统西门子法生产多晶硅过程中存在的原料消耗高、能耗高、环境污染严重等问 题。改良西门子工艺中的主要化学反应如下：CI2 + H2 T 2HCI f2Si + 7HCI Si

34、HCls + SiCb + 3H2fSiHCI3 + H2 Si + 3HCI fSiCI4 + H2 SiHCI3 + HCI f表15:多晶硅的生产方法及原理生产方法西门子法三氯氢硅氢还原国内少数厂家用改良西门子法r闭环式西门子法80%以上厂家采用硅烷法硅烷热分解日本小松、美国 Asimi和SGS 公司采用气液沉积法气一液直接转化日本Tokuyama公司应用流化床反应炉法硅烷气流化床直接 分解美国联合碳化合物公司发明，美 国MEMC公司采用冶金法（物理法）多次水平区熔单向 凝固日本川崎制铁公司、福建南安三 晶应用重掺硅废料提纯法采用化学提纯定向 凝固结合方式美国个别公司研究应用是否闭环生产

35、，是决定该工艺能耗高低和原料利用率的决定性因素，也 是降低产品成本的关键。根据有关介绍，西门子改良法千吨级以下生产线一 般没有投入成熟的尾气处理工艺，达不到闭环生产和循环利用物料，环境排 放不过关，生产成本居高不下。四氯化硅是多晶硅生产中产生量最大的副产 物，未经处理回收的四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害液体（或气体），对安全和环境危害极大。四氯化硅作为多晶硅生产中必然的副产物，就国内 多晶硅工艺技术而言，严重制约着多晶硅的产量。理论上，每生产一吨多晶 硅副产4.5吨四氯化硅，而实际生产中往往大于此值，一般在15吨左右。因 此，如何处理四氯化硅是国内多晶硅企业面临的严重问题。四氯化硅目前的

36、消耗途径有以下几种：即制备气相法白炭黑技术、热氢化制备三氯氢硅技术和氯氢化制备三氯氢硅技术以及SiCl4醇解等，见表16。表16:四氯化硅利用及方式及优缺点、项目ft Aft贞矗用於司气相法白炭黑用途广 泛、附加值高市场空间有限乐山吉必盛、洛阳中硅、 德国瓦克、日本德山等四氯化硅和氢气在1250 C左右的温度下反 应生成三氯氢硅和氯 化氢反应温度咼、工艺 复杂、装置操作难、 副产二氯硅烷、转 化率低、能耗高能耗高，发达国家已淘 汰。新光硅业装置单一、投资小、 占地少；反应温度低、 操作稳定；对原料纯 度要求低，转化率咼、 能耗低技术目前不是很成 熟，氢化转化率很 低四川永祥、洛阳中硅、 江苏中

37、能、德国瓦克if楙SiCl4 + 4HO-R Si (OR)4 + 4HCI 产品 应用广泛MQ树脂用途较广泛市场空间有限虽然目前国内多晶硅硅料生产厂家都是采用改良西门子法，但在闭路循 环处理四氯化硅方面做的不太好。一些厂家利用地方政府招商引资提供的方 便条件一哄而上，将环境因素抛于脑后，以至于产能扩张提高很快、环境问 题置之不顾、生产成本居高不下、市场竞争能力提升不上去，从而导致了扩 产不增收，和世界上其他大的多晶硅硅料生产商根本无法抗衡。国际上多晶 硅厂商的生产成本在每公斤25美元左右，而国内的生产成本是每公斤 60美 元左右，就现在多晶硅的市场售价 70美元而言，利润空间不大。所以，对当

38、 前中国的多晶硅硅料生产厂家来说，如何真正实现闭环生产，努力降低生产 成本，摆脱恶性竞争，按着常规正常发展是至关重要的。总之，国内多晶硅生产企业的兴起，源自2005年以来国内外太阳能电池 行业呈爆炸式的发展，造成全球多晶硅原料紧缺，价格也随之暴涨，每公斤 价格达到500美元。但去年次贷危机的到来，使得国内多晶硅企业受到较大 冲击。这次危机使全球经济衰退，对多晶硅的需求也明显减少，价格下跌， 跌至目前的每公斤6070美元。随着硅料暴利时代的结束 ，国内多晶硅生 产企业将面临一次洗牌过程。三全球生产多晶硅企业情况目前，全球多晶硅材料的生产由七家国际大公司所主导，除美国Hemlock和德国瓦克之外，

39、还包括美国 MEMC公司、挪威的REC公司以及日本的三 菱公司、住友钛公司和德山公司。预计今年上述七家公司的多晶硅产量之和 约占全球总产量的70%，如果以销售收入计算，七家公司的销售收入之和更 将占全球销售收入的80%以上。根据各家公司的扩产计划预测，至V 2010年， 七大多晶硅巨头总产能将达到每年13.09万吨。尽管多晶硅的价格从每公斤500美元下跌到每公斤70美元，所幸的是，太阳能产业的多晶硅需求量还在 继续增长，尤其是能源和环境的双重压力让业界看好太阳能产业的长远发展 前景。因此，多晶硅产业的国际巨头仍在扩充产能，而新的竞争者也不断加 入，试图在这个“暴利行业”分得一杯羹。表1 7:全

40、球主要多晶硅企业产能现状及预测企测年2006蝴瀟）mo曰#:三2500330035004300曰*4山40005400820014200曰*住左世1000140014001400MBUMEMO570080001000015000Ml3|Hen 1 ook13000190002500042000AMftREC550066708600佃000植国瓦克13000150001800035000产能合计447005877090000130900去年十二月，全球最大的多晶硅生产厂家一一美国Hemlock公司宣布了将在田纳西州投资12亿美元建设多晶硅工厂的计划。根据该计划，Hemlock在田纳西州的新厂初期

41、产能为13000吨/年，未来可将产能提高到21000吨/ 年，而总投资也将增至25亿美元。与此同时，该公司还将在美国密歇根州的 工厂追加投资10亿美元，从而将该厂的产能从每年19000吨提升为每年29000 吨。德国瓦克化学股份有限公司也宣布了扩产计划。今年三月，该公司总裁 兼首席执行官 RudolfStaudigl 在接受中国电子报 记者采访时表示， 截至去 年年底，瓦克公司的多晶硅产能已达到 15000吨/ 年；在德国萨克森州农特里 茨生产基地，瓦克将投资 7.6 亿欧元建造一套新生产装置，其年生产能力为 10000 吨；此外，瓦克还将增加一亿欧元投资，用于扩充博格豪森生产基地 正在建设的

42、“扩建阶段 8”的生产能力，其年产能将从原计划的 7000 吨增加 到 10000吨，到 2010 年年底将全部达到规划产能。届时，瓦克多晶硅业务部 门的年生产能力将增加到 35000 吨。从全球多晶硅巨头厂址选择来看，美国已经成为多晶硅生产的乐土。就 在 Hemlock 公司宣布其在田纳西州的投资计划之后不到两个月，瓦克公司也 宣布将投资 10 亿美元在美国田纳西州建设一个新的超纯多晶硅生产基地。 该 公司总裁兼首席执行官 RudolfStaudigl 表示，该基地的建设， 将使瓦克能在欧 元区外根据市场和需求量的发展快速扩大产能。事实上，多晶硅材料七大巨 头所经营的十座多晶硅工厂目前有半数

43、位于美国。美国对于多晶硅生产厂家 的吸引力，主要因为美国低廉的电价。据有关数据显示，如果采用目前主流 的改良西门子法，其用电成本占总成本的40%50%，可见电价成了决定多晶硅成本的关键因素。国外多晶硅硅料企业整体状况较好的原因可以归纳为以下几点：由于技 术水平高而使成本降低，有市场竞争优势；起步早基础好，有良好的市场适 应性；规模大底子厚，有较强的抗风险能力；产品质量稳定，服务到位，有 较高的外界影响力。四 硅的理化性质简介硅（Si）是一种灰色、有金属光泽的硬脆物质，是地球上含量最丰富的物质之一，约占地壳质量的26.7%。它的密度2.322.34g/cm3，熔点1410C, 沸点2355C ;

44、溶于强碱和氢氟酸或氢氟酸与硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸 和盐酸。莫氏硬度为 6.5，室温下质硬而脆，切割时易碎裂；常温下不活泼， 高温熔融状态下具有较大的化学活泼性。它具有半导体性质，是极为重要的 优良半导体材料，电子工业中广泛用于制造各种半导体器件。多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原 子以金刚石晶格形态排列成许多晶核。 如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒， 这些晶粒结合起来，就成多晶硅。相反，如晶核生长成晶面取向相同的晶体， 就是单晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表 现在物理性质方面。工业上，单质硅通常是在电炉中由碳还原石英砂（二氧化硅 S

45、iO2）而制 得。 单质硅生产是高耗能行业，电耗为每吨 1000013000度，目前国内生 产厂家大多集中在西部省份。单质硅的工业生产化学反应方程式如下：SiO2 + 2C = Si + 2CO f工业上用这种方法制得的单质硅纯度较低，一般约 98%99%，称为冶 金级硅（金属硅）。冶金级硅可用于钢铁工业、特殊合金制造、无机硅工业、 多晶硅生产等。光伏多晶硅的纯度比工业硅高的多，有99.9999%99.999999%（6N8N） ，叫做太阳能级硅， 可用作光伏产业制造太阳能电池和其它半导体器件， 用于生产单晶硅等。单晶硅是电子级硅材料，它是用多晶硅经单晶炉拉制而成的，也有用区 熔法制取单 晶硅

46、的 。 单晶硅的 纯度更高， 可达 99.9999999% 99.999999999999%（9N14N）,是制造集成电路及其它半导体器件的主要原料，称为“电子级硅材料”第三节光伏产业链中游状况多晶硅硅锭制造及硅片生产工艺硅锭/硅棒与硅片制造是光伏产业链第二个环节， 也是技术与生产效率改 进空间最大的环节。硅片切割工艺是决定硅基太阳能电池转换效率的最重要 技术环节。在这个环节中，我们一般通过铸锭炉生产多晶硅硅锭，再通过多 线切割技术将硅棒或硅锭表面经整形、定向、切割、研磨、腐蚀、抛光、清 洗等工艺，加工成符合特定要求的硅片（参见图1 9）。整个工艺流程的科技含量和设备资金投入仅次于多晶硅硅料的

47、制造。图19:多晶硅硅锭制造及硅片生产示意图在太阳能电池硅片的生产中，通常，硅片越薄成本越低，由其制成的电池转换效率越高，产品的市场价格越高。比如去年，单晶硅电池片转化率与市场价格的关系是，17%转化率的市场价格较15.75%的高出10.19%。即，每提高一个百分点转换效率，会提高电池片生产企业10%的毛利率。硅片切割是一个硅材料消耗非常严重的环节。硅片成品的最终厚度在0.160.20mm之 间，而钢丝切过硅棒或硅碇却要磨损 0.140.18m m,即约有近一半的硅棒或 硅碇被浪费掉。减少硅材料消耗是降低成本的有效途径。因此，硅片切割环节技术提升空间较大，在减小硅片厚度、减少切割损 失方面，那

48、个企业率先在此技术上有所突破，谁就能取得更高经济效益，就 能在激烈的市场竞争中占有一席之地。二 多晶硅硅锭制造及硅片生产企业状况全球有 100 多家公司从事硅锭、硅棒与硅片制造，数量上以亚洲厂商为 主，并且中国的生产厂家最多。在这个环节中，主要的竞争者是美国 MEMC 公司、江西赛维LDK、日本Sumco Techxiv公司、日本信越公司(Shin-Etsu Chemical)、日本M.Setek公司、日本JFE公司、英国PV Crystalox公司、美 国REC Group公司等。尤其是在光伏电池市场迅速发展的格局下，由于技术 壁垒不高，新厂商大量涌入，有竞争逐渐加剧的趋势。近几年来，我国在

49、世界光伏市场驱动下 , 太阳能级硅锭、硅棒、硅片制造 业与时俱进,蓬勃发展。到目前为止 , 中国硅锭、硅棒、硅片生产厂家超过一 百多家，单一太阳能硅片切割企业一百多家 ,拥有多晶硅铸晶炉 360台, 合计 年产能约 10500吨；现拥有线切割机 2000台(包括半导体材料切割)左右， 太阳能硅片总产能超过7000MW。我国太阳能硅片产业近几年来发展异常迅 速, 近五年来以年平均 100%的速度增长。目前，我国太阳级硅片生产逐渐由初期的以单晶硅为主向多晶硅为主过 渡, 向世界主流趋势发展。这个产业链中，江西赛维LDK 不仅是全球规模最大的硅锭、 硅棒、硅片制造企业， 而且保持着成立三年多来每年增

50、长 300%的 梦幻速度。到今年六月份，多晶硅片产能达到880MW,预计到今年八月份总 产能将超过1000MW，计划到今年年底总产能达到 2200MW。赛维LDK不 仅是亚洲最大的太阳能硅片生产商，也是全球最大的首个产能接近 1000MW 的独立硅片供应商。至 2008 年年底，由于多晶硅硅料一直供给不足，使硅锭、硅棒与硅片制 造环节的整体开工率不足。整个硅锭、硅片环节的竞争主要集中在以下几个 方面：第一是足够稳定的晶硅材料供给与相应的产能提升； 第二是提高切割工艺生产更薄硅片； 第三是降低能耗，提高副产物利用率。到今年年初，随着多晶硅料的逐渐充足以及太阳能电池销售量的下降， 这种竞争格局才得

51、以缓解。自 2008 年第四季度以来，在全球次贷危机引发的金融风暴影响下， 欧洲部分国家调整了政策，太阳能电池的需求开始下滑。尤其是2009 年年初，西班牙已经对国内的太阳能产业补贴进行了下调，使得其装机容量降为500MW，只有去年的 20%，2010年为700MW左右。再加上从今 年硅材料供应打破瓶颈等因素，硅片价格迅速下降，已从去年的每片57元降到目前的 17元左右，说明太阳能硅片的供应已经趋向缓和。第四节 光伏产业链下游状况太阳能光伏组件是光伏产业链后期的主要环节。为了满足太阳电池的实 际使用要求，须将若干单体电池按电性能分类进行串并联，经过封装后组合 成可以独立作为电源使用的最小单元，

52、这个独立的最小单元称为太阳电池组 件。太阳电池组件由光伏电池和金属框架、玻璃盖片、电缆引线由粘结剂粘 合组成。在封装过程中，单体太阳电池之间是用金属导电带串联或并联焊接 在一起的。工艺过程一般是依次将钢化白玻璃- EVA （乙烯一醋酸乙烯共聚 物）-光伏电池片-虹吸玻璃-EVA - PVF （聚四氟乙烯）复合膜叠起，放 入层压封装机内进行封装，再组装上导线、接线盒、边缘密封带及金属柜架， 就完成了整套组件的封装。在整个太阳能光伏产业链中，由于太阳能电池组件制造投资门槛低、建 设周期短、技术最成熟和生产设备国产化程度高等原因，吸引了大批投资创 业者，而成为光伏产业链中企业最多，扩产最快，产量最大

53、的一个主要环节。 据不完全统计 , 2007 年国内从事光伏组件生产企业共计 200多家，组件产量 达到 1717MW ，比上年增长 138%，生产规模位列世界第一。 在发展前景和投 资利润的诱发下，到去年年底企业个数猛增至 400 多家（保守数字），年封 装能力 5000MW ，产量达到 3000MW 。由于国内光伏市场尚未启动，国产光伏组件 98%的产品均销往国外，仅 有不到 2%留予国内，造成产业与市场的严重脱节。目前国内封装产能过剩， 利润微薄，产品质量参差不齐，国际竞争力相对不足。自金融危机以来，光 伏组件的价格大幅度回落 , 已从去年 7月份的每瓦 27元降到现在的 16 元，平

54、均下降了 36%以上。从上面数据可以看出，在太阳能电池组件生产方面，我国这样的产业结 构显然不符合集约型规模经济和可持续发展的要求，且将为后续的市场竞争 埋下隐患。因此，在大力发展太阳能电池产业的同时，必须充分重视产业的优化升级和结构调整工作，扶持企业做大做强，提高国际市场的竞争力，避免重复布点建设，防止恶性竞争。至今年六月份，全国四百多家太阳能组件生产企业中已有一百家左右倒闭，另有一百多家暂时停产，还有一百多家处于半停产状态，实际实现正常 生产的企业一百家左右，市场形势十分严峻。造成组件市场现在状况的原因 固然是受国际金融环境影响，但真正的原因确是源于组件制造企业数量的迅 猛增长。整个太阳能

55、光伏产业链中，电池组件领域的门槛最低。由于组件制造投资少、建设周期短、技术和资金门槛低、最接近市场等特点，故吸引了大批 生产企业。由于2007到2008两年为世界光伏产业发展的黄金时期，行业上 下游产品均处于供不应求状态。以光伏组件生产为例，只要生产出来，就立马被拉走，毛利可达到 20%30%。江浙一带连原来生产鞋子与手套的企业 都进来了，有的甚至一个镇就有几家企业，因为相对于纺织品3%左右的毛利, 这可以算得上是暴利了。因为利润较高大家蜂拥而上，国人的“群羊”特点 在此暴露无疑，这也为今天的危机埋下了伏笔。光伏电池组件生产企业产能较大的有：天威英利新能源公司、无锡尚德太阳能电力有限公司、浙江

56、昱辉阳光能源公司、宁波太阳能电源有限公司、 常州天合光能有限公司等，具体情况见表 1 8。表1&部分光伏电池组件生产企业企业名称产品项目企业名称产品顾目天威英利硅锭/硅片/组件深圳珈伟电池组件无锡国飞绿能电池组件苏州阿特斯电池片/组件江苏林洋新能源电池片/组件无锡尚品电池片/组件上海太阳能电池片/组件江苏中盛光电硅锭/硅片/组件无锡尚德电池片/组件上海中电电池片/组件江阴浚鑫科技太电池片/组件浙江向日葵电池片/组件浙江昱辉硅锭/硅片/组件宁晋阳光电池组件力诺光伏高科电池组件天津京瓷电池组件上海晶龙电池组件皇明太阳能电池组件无锡佳诚电池组件常州天合硅锭/硅片/组件深圳拓日电池片/组件宁波太阳能电

57、池片/组件在全球金融危机的大环境下，尽管产业面临着较大的调整，但投资商的 热情依然不减。众多金融投资者纷纷表示了对太阳能行业后续发展的积极态 度，实业投资者依然前赴后继的加入到这一领域，显示了他们对光伏产业长 期发展的坚定信心。然而经过连续多年 50%以上的高速发展，处于成长期的 光伏产业必然面临一个调整和洗牌的过程，紧接着便会迎来新一轮的发展。 多晶硅项目产能的爆发，全球金融危机的到来，使得这一轮调整迫在眉睫。 但对太阳能光伏组件来说，谁能拥有资金和技术优势度过这次危机存活下来， 谁就能迎来下一轮太阳能光伏产业的爆发增长。第二章废砂浆回收利用项目总述第一节硅片线切割及项目来源废砂浆回收利用项

58、目的产生源于近几年来光伏产业的发展。正如第一章 中描述的那样，光伏产业中硅片制造（晶体硅锭切片）工序是一个资金集中、 技术性较强的环节，位于产业链的中游。本项目生产中所用的“废砂浆”、“废切割液”等原料及生产出来的产品“回收金刚砂”、“回收切割液”，正是来源于和应用于光伏产业中的单、 多晶 硅棒切片工序。下面图21是太阳能硅片切割工序砂浆流向。图2 1:太阳能硅片切割工序砂浆流向图硅锭废制备切割液新切硅锭废硅粉液体割液装载40部分砂浆多线废砂浆废砂浆制备切割汇集预分离新金硅片固体刚砂分离部分* L硅片 后加工废砂浆在光伏产业链中，硅片切割是光伏电池生产中一个十分重要的工序，切 割出的硅片质量直

59、接影响到整个产业链后续电池的生产以及电池的性能质 量。硅片加工工艺流程在前面也讲过，在此不再详细论述。目前，硅晶切割多采用自由磨粒的多丝切割机（简称为“线锯”或“线切 割机”），它的基本原理见图22。由槽轮拖带的许多根直径 0.12毫米左右 的切割丝在硅锭上面快速移动，并借助金刚砂的磨削作用，将直径612英寸多晶硅锭一次切割成厚度为 0.120.20毫米的几百片甚至几千片等尺寸硅 片。图2 2:多丝切割机工作原理简图另外，近来有些硅片生产厂家还采用双向切割方法。它是通过把切割丝 缠绕在槽轮上，切割丝两头由放线机构与收线机构拉紧，槽轮高速正反向有 节奏地旋转，实现切割丝往复运动。设备配有切割砂浆

60、喷洒系统，切割时切 割砂浆喷洒到硅棒刀口和切割丝上，切割进给机构把硅棒压向高速运动的钢 丝，从而切割出一组高质量硅片。像日本 NTC公司的线切割机，在直接调整 设备某些机构和操作软件的情况下，可以方便的进行单、双向切割转换。国内现今使用的线切割设备主要是瑞士 HCT公司和梅耶博格公司、日本NTC公司生产的产品，尤其是大尺寸的切割设备。其他厂商也有少量产品被 一部分硅片切割厂家采用（见表2 1）。表2 1:世界主要多丝切割机生产厂商及部分设备型号生产厂裔玮的星号瑞士梅耶博格公司 （ Meyert Burger）DS261/262/264/265、BS800瑞士 HCT公司E400SD/500SD