《多晶硅、单晶硅晶片制造项目可研报告 》

昆明冶研新材料股份有限公司可行性研究报告信息产业电子第十一设计研究院有限公司昆明冶研新材料股份有限公司可行性研究报告乌上赵振元总工程师：姚伟张栋梁信息产业电子第十一设计研究院有限公司亢若谷目录I 11.1项目概要 11.2项目提出的背景 31.3项目实施的有利条件 91.4编制依据 1.5研究结果 第二章项目承办企业基本情况 第三章市场需求和产品大纲 3.1市场预测 3.2现有太阳能光伏产业生产能力估算 3.3市场前景分析 3.4产品大纲 第四章技术与装备 4.1产品简介 4.2技术方案 4.3主要设备方案 4.4工程方案 第五章物料供应和公用设施 5.1物料供应 5.2动力要求 5.4动力用量及公用设施 Ⅱ5.5仓储及运输 第六章选址方案与厂区布置 6.1选址方案 6.2厂区布置 63场内外运输 第七章项目建设方案 7.1项目的构成和范围 7.2生产环境要求 7.3土建 7.4通风、空调 7.6气体动力 7.7给水排水 7.9通信、信息 第八章组织机构、劳动定员和人员培训 8.1组织机构 8.2劳动定员 8.3人员培训 第九章项目实施进度计划 9.1项目建设工期 9.2进度计划安排 第十章项目投资估算与资金筹措 10.1投资估算范围 10.2流动资金估算 10.3项目总投资 第十一章经济分析 11.2财务评价 11.3经济分析主要结果 11.4综合评价 第十二章风险分析与对策 12.1经营风险 12.2管理风险 12.3财务、金融风险 12.4政策风险 12.5新材料、新技术及新产品所带来的风险 第十三章环境影响评价 13.1环境保护 13.2场址环境条件 13.3项目生产过程产生的污染物对环境的影响 13.4污染物的种类和排放量 13.5污染物及其治理措施 第十四章职业卫生安全与消防 14.1职业安全卫生 14.2消防 15.1编制依据 15.2能源消耗 15.3节能措施 15.4节能效益 15.5主要结论 2.项目总平面图3.工艺平面区划图表B1建设投资估算表表B2流动资金估算表表B3项目总投资使用计划与资金筹措表表B4总成本费用估算表表B5利润与利润分配表表B6项目投资现金流量表表B7项目资本金现金流量表表B8借款还本付息计划表V表B9财务计划现金流量表表B10资产负债表表B11营业收入、营业税金及附加和增值税估算表附件企业法人营业执照1500兆瓦/年多晶硅、单晶硅晶片制造项目太阳能光伏电池就是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的一种装置。2009年全球太阳能电池产量达到了11080MW,比2008年的7900MW增加了40.2%,光伏产业成为全球发展最快的新兴行业之一。尽管受金融危机影响，2009年光伏市场出现一定的增长停滞，但从长远来看，新能源产业仍是世界能源产业发展的重点，作为新能源产业的典型代表，光伏市场具有不可比拟的优势，预计其今后的发展趋势仍将保持持续快速的增长势头。专家预测，到2030年光伏发电的总产量将达到30GW,成为人类的基础能源之一。我国政府先后出台了多项政策，鼓励发展太阳能产业。近期国家发改委已出台可再生能源发电有关管理规定，明确太阳能发电可向国家申报政策和资金支持。《可再生能源法》在2006年1月1日起正式实国太阳能发电的中长期发展规划、发展重点和目标，国家发改委还同时发布了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》,明确了2006年及以后建设的可再生能源发电项目上网电价及费用分摊管理办法。财政部于2009年3月23日公布《关于加快推进太阳能光电建筑应用第一章总论2的实施意见》和《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》,表示为贯彻实施《可再生能源法》,落实国务院节能减排战略部署，加强政策扶持，加快推进太阳能光电技术在城乡建筑领域的应用，将实施财政扶持政策，加强建设领域政策扶持，支持开展光电建筑应用示范，实施“太阳能屋顶计划”。国家的这些扶植政策和措施将大力促进我国太阳能光电产业的发展。昆明冶研新材料股份有限公司(以下简称冶研公司)是由云南冶金集团总公司于2000年对其直属事业单位昆明冶金研究院部分改制设适时调整产业结构，大力发展以新能源产业为核心而成立的全资子公吨/年多晶硅项目。本项目是冶研公司将硅产业链向下游延伸，进行多晶硅的深加工，打造完整光伏产业链的重要一步。本项目总投资214670万元，建设太阳能多晶硅片制造厂房以及附属配套设施，购买生产设备、测试仪器和配套的动力设施，最终形成年产500MW硅片的生产能力，项目达产后实现年销售收入283706万元，利润总额44933万元，项目财务内部收益率20.88%,投资回收期承办单位：昆明冶研新材料股份有限公司法人代表：俞德庆3通讯地址：昆明市圆通北路86号邮编：650031传真源是发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础，而能源资源的有限性和开发利用带来的环境问题，严重制约着经济和社会无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远低于世界平均水平，大约只有世界总储量的10%。图一百年来，全球能源消耗基本趋于稳定态势，平均每年呈3%指数增加。尽管许多工业化国家能源消耗基本趋于稳定，但大多数发展中国家工业化进程加快，能耗不断增加，因此预计全球未来能源消耗态势仍将以3%的速度增长。能耗平均呈指数增长趋势所带来的后果是十分严重：一方面伴随着化石燃料消耗的增加，大气中CO₂的含量相应增加，地球不断变暖，生态环境恶化，自然灾害及其造成的损失逐年增加，另一方面将愈来愈快地消耗掉常规化石能源储量。有数据表明，世界化石燃料耗尽时间从现在开始只有几十年的时间。能源的潜在危机和生态环境的恶化迫使世界各国积极开发可再生能源。在今后4的20—30年里，全球的能源结构必然发生根本性的变化。专家预测，在下世纪50年代，新能源与可再生能源在整个能源构成中会占到50%。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭占商品能源消费的75%,已成为我国大气污染的主要来源。已经探明的常规能源剩余储量(煤炭、石油、天然气等)可开采年限十分有限，潜在危机比世界总的形势更加严峻，能源工业面临的经济增长、环境保护和社会发展的压力更大，因此开发利用包括太阳能在内的可再生能源、实现能源工业的可持续发展具有应该说更加迫切、更具重大战略意义。图1-1世界和中国主要常规能源储量预测资料来源：中国可再生能源发展战略研讨论会论文集21世纪将是高新技术的时代、知识经济的时代。新能源技术将与生物技术、信息技术、新材料技术、空间技术、海洋技术等5大技术一道成为21世纪的现代高新技术，是21世纪现代高新技术的支柱之一。而在新能源技术中，太阳能发电是发展最快的，也是各国竞相发第一章总论5展的重点。太阳能发电无污染、安全、寿命长、维护简单、资源永不使其自20世纪80年代以来得到了迅速发展，被认为是21世纪最重要的新能源，充分利用太阳能有利于保持人与自然和谐相处及能源与环根据半导体光伏效应制成的太阳能光伏电池即光伏电池，是将太阳辐射能直接转换为电能的转换器件。由这种器件封装成太阳能光伏电池组件，再按需要将一块以上的组件组合成一定功率的太阳能光伏电池方阵，经与储能装置、测量控制装置及直流-交流变换装置等相配套，即构成太阳能光伏电池发电系统，也称之为光伏发电系统。它具有不消耗常规能源、无转动部件、寿命长、维护简单、使用方便、功率大小可任意组合、无噪声、无污染等优点。因此，自1954年第一块太阳能光伏电池问世以来，它以日新月异的速度飞速发展，仅仅经过40多年的时间，目前已成为空间卫星的基本电源和地面无电、少电地区及特殊领域的重要电源，并将进一步发展成为21世纪世界能源舞台丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的，是无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%,每年发电量可达5.6×10l²千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍。第一章总论6太阳能发电还具有以下优点：—燃料免费一没有会磨损、毁坏或需替换的活动部件—保持系统运转仅需很少的维护—系统为组件，可在任何地方快速安装一无噪声、无有害排放和污染物排放因此，太阳能将成为未来主要的能源方式。根据欧盟联合研究中心预测，未来100年，全球一次能源趋势如图1-2,可见到2100年全球一次能源的60%将来自太阳。图1-2全球一次能源消费趋势1.2.3大力发展太阳能发电是不可多得的战略机遇当今世界各国特别是发达国家对于光伏发电技术十分重视，摆在可再生能源开发利用的首位，制定规划，采取措施，增加投入，大力发展。80年代以来，即使是在世界经济从总体上处于衰退和低谷的时期，光伏发电产业也一直保持着以10%～15%的递增速度发展。2009年全球太阳能电池产量达到了11080MW,比2008年的7900MW增加7了40%。在光伏发电产业化方面，各国政府分别通过投资补贴、收购太阳能发电、鼓励产业技术创新等措施来扩大光伏发电的应用需求，并取得了巨大进展。目前德国、意大利、法国、日本、美国等发达国家的光伏装机容量都呈现出飞跃发展态势。与国际上蓬勃发展的光伏发电相比，我国的起步时间落后于发达国家10-15年，但近年来，我国的光伏发电产业在国内外市场的拉动下发展迅速，截止2009年底，中国的产量同比增加了73.5%,达到目前世界上太阳能光伏产品的主要材料为硅基材料，占世界光伏产品的85%以上。因此，晶体硅片作为太阳能光伏产业的前端产品，处于整个光伏产业链的上游重要地位，太阳能发电技术与市场的大力云南省“十一五规划”纲要中提出，要在云南省内加快发展信息息产业提出年销售收入385亿元、增加值104亿元的规划目标。当前云南省的工业发展除烟草外，其他工业产业总体工艺水平仍存在大量提升空间，且“高投入、高能耗、高排放、低效益”的现实为实现全面建设小康社会的宏伟目标，云南省坚定不移地走新型第一章总论8环境，突出特色调结构，自主创新增活力，扩大开放拓市场，循环经济保持续，完善调控促增长，转变方式提效益的根本要求，努力实现云南工业经济又快又好的发展目标。云南省“十一五规划”纲要中提出要“大力发展特色产业和循环经济，壮大云南整体工业经济实力。”本项目的建设，符合云南省发展新型绿色工业和循环经济的要求，符合云南省在新形势下的新的工业发展思路。是云南省建设友好、和谐、低碳、环保的经济发展目标的重要组成部分。云南冶金集团“十二五”硅材料产业发展中提出“以料股份有限公司为龙头，充分发挥资源配置和多晶硅生产工艺技术、能耗、环保指标具有国际竞争力的优势，发展硅材料产业，打造合理产业链，抢占行业领先地位，努力成为我国重要的电子级硅材料和太阳能光伏材料产业基地”的发展思路。根据集团公司的总体规划，昆明冶研新材料股份有限公司已经在云南省曲靖市南海子工业园投资27亿元，建设3000吨/年多晶硅项目，该项目将于2010年10月份左右投入试生产。该项目产品是高纯多晶硅材料，为光伏产业的上游提供原材料。冶研公司要在光伏产业领域持续发展，必须将产业链向下游延伸，进行多晶硅的深加工，打造合理产业链，通过本项目的实施，抢占行业领先地位，努力成为我国重要的电子级硅材料和太阳能光伏材料产业基地，寻求更好的经济效益和更大的市场空间。第一章总论9我国政府一直十分注重可再生能源的发展，在党的十四届五中全会上通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展“十五”计划和2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过，2006年1月1日正式实施的《中华人民共和国可再生能源法》,更是以法律的形式明确指出，国家鼓励个人和单位使用太阳能光伏发再生能源法》(修正案)于2009年12月表决通过，已经于2010年4月1日正式生效实施。这表明在新的社会经济发展形势下，可再生能源愈加凸显其发展的重要性和紧迫性，须以新法修订加以保障。这将扩大可再生能源应用规模，步入良性循环，对中国最终成为可再生能源发展大国有着非比寻常的意义。可再生能源法实施后，在光伏发电领域，政府主要对农村电气化工程、城市建筑与光伏一体化等领域进行小量的补贴，目前已建设了深圳国际园林花卉博览园1MWp并网光伏电站，西藏羊八井100kWp光伏电站，北京奥运国家体育馆的100kWp并网光伏发电系统，上海崇2009年3月26日，财政部颁布了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》。这个被称为中国的阳光屋顶计划的办法对光伏建筑满足“单项工程应用太阳能光电产品装机容量应不小于50kWp;应用的太阳能光电产品发电效率应达到先进水平，其中单晶硅光电产品效率应超过16%,多晶硅光电产品效率应超过14%,非晶硅光电产品效率应超过6%”的实现20元/Wp的政府资金补贴，这大致达到了光伏屋顶1/2-1/3的成本。2009年3月，政府首次通过招标方式建设10并承诺以后大型电站按招标价格进行补贴。以上政策的实施，必将大大地推动中国光伏电站的建设和光伏电池的使用，也为本项目的实施提供有力的政策支持。我国国土面积广大，可再生能源资源品种多，分布广，数量丰富。太阳能年辐射量在3300兆焦/平方米·年到8400兆焦/平方米·年之间。其中2/3的国土面积超过6000兆焦/平方米·年(200瓦/平方米),年日照数大于2000小时，相当于每年2.4万亿吨标准煤的储量。可以说只要技术可行、成本可接受，如此巨大的太阳能资源的开发利用量是没有上限的。图1-2中国的太阳能资源分布颜色辐射等级年辐射量(MJ/m²)日辐射量(KWh/m²红最好橘红好黄一般浅蓝较差深蓝很差资料来源：中国光伏产业发展研究报告太阳能电池行业是世界增长速度较高和相对稳定的领域之一，预计今后10年全球将以每年20%-30%的递增速度发展，其作用也将逐步由作为农村和边远地区的补充能源向全社会的替代能源过渡。为了尽快占领光伏电池市场制高点，通过对国内外光伏电池制造企业的情况进行研究，并结合公司所拥有的资源情况，云南冶金集团拟以冶研第一章总论公司为基础打造西南光伏产业基地，为企业跨越式发展奠定基础。项目承办单位昆明冶研新材料股份有限公司根据集团公司的全面布局已经在云南省曲靖市南海子工业园投资27亿元，建设3000吨/年多晶硅项目，计划在2010年10月投产，其先进可靠的多晶硅材料生产线将为本项目提供供应稳定、质优价廉的原材料。届时，冶研公司不仅掌控了太阳能产业上游资源——多晶硅材料生产的基础，同时向产业链下游硅片产品延伸，进入太阳能光伏产品制造行业，将打造一条完整的太阳能光伏产业链，使企业能够在在新能源领域实现跨越式发展。昆明市作为西南重镇，目前已有数家具有一定规模的太阳能电池生产厂家，可以对本项目的硅片产品进行消化吸收。目前，根据集团公司的整体规划，冶研公司正在积极与下游的太阳能电池厂家建立良好的合作意向。企业在扩张的道路上，已拥有的完善的管理制度与销售网络，将成为项目建设的有利条件，推动企业快速发展。1.4.12005年2月28日中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过，自2006年1月1日起施行的《中华人民共和国可再生能源法》1.4.22010年4月实施的《中华人民共和国可再生能源法》(修正案)1.4.3国家发展计划委员会、科学技术部、商务部2004年4月颁发的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》第78条规定近期产业化的重点之一是高效率、低成本的太阳能光伏电池励发展的产业、产品和技术目录(2000年修订)》第六项第4条列出太阳能发电是当前国家重点鼓励发展的产业。1.4.5《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》重点1.4.6《中国高新技术产品目录》国科发计字(2000)328号；1.4.7《产业结构调整指导目录(2005年本)第一类鼓励类》(国家发改委2005年12月2日);1.4.8《鼓励外商投资高新技术产品目录(2003)》(科技部商务部联合制定发布);年1月);1.4.10《云南省光电子产业发展规划2005～2020》(云南省经委2005年4月);1.4.11《云南省优先发展的高新技术产业化重点领域与重点方向指南(2005年版)》(云发改高技〔2005)512号〕等。份有限公司签订的本项目可行性研究报告编制合同。第一章总论主要技术经济指标见表1-1。表1-1主要技术经济指标序号单位备注1多晶硅片单晶硅片2总投资万元其中：固定资产投资万元铺底流动资金万元3年销售收入万元达产能平均4新建建筑5新增员工人6购置生产设备、仪器数量台(套)7用电设备装设容量8自来水消耗量9工艺循环冷却水压缩空气(CDA)消耗量纯水系统销售税金及附加万元达产年平均利润总额万元达产年平均销售利润率%达产年平均总投资利润率%达产年平均序号单位数据备注财务内部收益率%税后财务净现值(ic=12%)万元税后总投资回收期年含建设期贷款偿还期年含建设期盈亏平衡点%生产能力表示——本项目产品属于国家加速发展的新能源和可再生能源产业。是我国近期重点发展项目，产品方向符合国家产业导向，并且是国家高新技术产业目录指导发展产品。——21世纪是高新技术的时代，新能源技术将是21世纪的现代高新技术之一。光伏发电技术是新能源技术中最有发展前景的领域。尽管受金融危机影响，全球光伏市场出现涨势趋缓，但2008年国际市场光伏产量仍达到为6.4GW。从长远来看，太阳能光伏产业仍属于朝阳产业，专家预测今到2030年光伏发电的总产量将达到30GW。美国太阳光电工业协会预计一直到2020年前太阳能光电应用市场将以每年15～25%的速度成长。项目建设具有良好的市场前景。——晶体硅光伏电池仍然主导光伏发电市场。自光伏电池问世以来，晶体硅就作为基本的电池材料一直保持着主导地位，是目前国际光伏市场上的主流产品。项目定位在国际先进水平，国内领先水平，满足客户的高端需求，以争取先进产品的边际利润。项目市场以主要为国内下游公司提供太阳能电池生产的主要原料，同时兼顾考虑为公司后第一章总论续的电池项目提供有力支持；既确保了公司产品利润，又为企业以后打造完整的光伏产业链，提升整体竞争优势埋下伏笔。——根据测算项目投资回收期6.20年，财务内部收益率20.88%,投资利润率20.60%,盈亏平衡点56.16%。项目具有良好的投资效益和抗风险能力。综上所述，项目建设是可行的。第二章项目承办企业基本情况第二章项目承办企业基本情况单位名称：昆明冶研新材料股份有限公司注册资本：100,000万元公司住所：昆明市圆通北路86号企业类型：非上市股份有限公司(由云南冶金集团股份有限公司经营范围：硅等新材料及新装备的研究、开发、生产及销售；冶金、精细化工、电子、工程科学技术研究、技术转让，咨询及技术服务；经营本企业自产产品及技术的出口业务等。昆明冶研新材料股份有限公司前身昆明冶金研究院创建于1953年，以矿产资源开发利用为主要业务方向，以有色金属开发利用为业务重点，服务领域遍及全国20多个省、市、自治区，与近20个国家的相关单位建立科技合作关系。建院以来累计完成科研项目2000多项，有250余项成果获国家、部、省级嘉奖。根据科研成果建成了200多个矿冶企业(其中大型30个),向企业推广新技术成果(含新工艺、新装备、新产品)40余项，综合实力和运行绩效在省属科研院所中排名第一，为云南及我国冶金工业发展做出了贡献，被认定为云南省高新技术企业。2000年7月通过中国证监会委托科技部和中科院的“双高”认证，是云南省唯一一家通过“双高”认证的高科技企业。2009年，公司再次被认定为国家高新技术企业，2010年被云南省政府命名为“云南省自主创新型企业”。公司目前科技人员占职工总数的80%以上，具有较高的科技水平与创新能力。此外，昆明冶研新材料股份有限公司七十年代就进行过西门子多晶硅工艺研究，制备出实验用途的电子级多晶硅材料，是国内较早从事锗、硅半导体单晶研制生产的单位，并由此积累了大批相关的技术成果与专业的人才队伍，具有快速消化国外引进技术和开展研发与自主创新的能力，具备成功实施多晶硅材料深加工产业化项目的必要基础。经中国实验室国家认可委员会认可的云南省有色金属及制品质量监督检验站依托昆明冶金研究院建立，为多晶硅材料的系统分析检测创造了优良条件。云南冶金集团股份有限公司是以铝、铅锌、钛、硅、铁合金五大产业为主，集采选冶、加工、勘探、科研、设计、工程施工、内外贸以及冶金高等教育为一体的大型企业集团，是云南省政府重点支持的10户大型工业企业之一。集团有成员单位47个(其中云铝公司、驰宏公司是A股上市公司),职工2多万人；现排名中国企业500强第267位、中国制造业企业500强第140位、中国企业效益200佳第120位、中国企业纳税200佳第181位、中国大企业集团竞争力500强第136位、中国有色金属工业销售收入第11位、云南企业百强第9位。云南冶金集团股份有限公司具有大工业项目建设、管理、生产的丰富经验与人才优势且企业实力雄厚，对项目建设资金有很高的保障性。第三章市场需求和产品大纲第三章市场需求和产品大纲由于全球人口和发展中国家工业化进程加快，全球能源消耗以每年3%的速度增加，并将在今后较长的时间内维持甚至超过这个增长速度。而目前全球已探明的一次能源的储量预计100年内将会耗尽。我国能源资源总量少，人均占有量低，人均资源量仅为世界平均水平的40%,其中煤炭58.6%、石油7.7%、天然气7%,同时，优质资源少，保证程度低：煤炭我国不足100年，世界平均200年以上；石油我国不足15年，世界平均45年；天然气我国不足30年，世界平均60年；富铀矿也年原油进口依存度51.9%,首次超过50%的国际安全警戒线，到2030年，石油将有70%以上进口，天然气将有50%以上进口；2009年煤炭进口依存度3.2%,首次变为进口国。同时，国内能源运输和储备系统脆弱，资源价格又容易受制于国际买家和卖家。由于中国能源消耗量巨大，带来了很多的环境问题。现在的中国，年将达20%缺口，2050年将达30%缺口。能源安全和环境安全成为中国资源的稀缺，加之一次能源的开采与使用造成生态破坏以及环境污第三章市场需求和产品大纲染，各个国家和地区都需要积极开发利用可再生能源。而太阳能作为最重要的可再生能源之一，由于具有清洁、卫生、安全、资源丰富等多方面的优势，其发展越来越得到重视。本项目是晶体硅片生产线建设项目，属于太阳能光伏产业链中重要的前端产业，主要产品晶体硅片将作为下游产业——太阳能电池及光伏组件的重要原材料。因此，光伏产业发展的有利条件将成为本项目建设太阳能是一种分布广泛、取之不尽、用之不竭的绿色无污染清洁能源，是人类社会可持续发展的首选能源，是21世纪最有潜力的能源。光伏产业的市场发展前景广阔，太阳能产业是朝阳产业和未来能源的主导产业，再加上政策环境不断向好，光伏产业具有较高的发展潜力随着全球气候变暖、人类生态环境恶化和常规能源的日益短缺，光伏产业得到各国政府的普遍重视和支持，从上世纪90年代后半期起进入了快速发展时期。上世纪末最后10年，世界光伏电池产能的平均增长率为20%,从1991年的55MW增长到2000年的287.65MW。而进入2000后，全球光伏组件的年均增长率在30%以上，2000年至2008年，全球太阳电池产量年均复合增长率更是高达47%,2008年产量达到7.9GW,其中晶体硅太阳电池占到86%。2008年下半年后受金融危机影响，全球电池行业增速放缓，但随着世界经济在2009年下半年复苏，全球光伏行业迅速第三章市场需求和产品大纲恢复高速增长态势。未来随着世界各国政府的扶持力度加大，光伏行业的稳定持续发展是大势所趋。表3-1、图3-1为截止到2009太阳能电池主要生产国及全球太阳能电池产量的变化。可以看出最近几年世界太阳能光伏产业的迅速发展趋势。表3-12002-2009年世界太阳能电池产量中国欧洲日本JP台湾美国它Oth合计(资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)第三章市场需求和产品大纲图3-12002-2009年世界太阳能电池发货量(资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)所减弱，但由于成本下降光伏发电项目IRR依然达到8%以上，需求仍然稳定增长，说明光伏发电成本的竞争力已经明显提高。在成本下降与政策推动双重作用下，行业发展状况依然良好。年世界光伏市场仍增长了15%,光伏系统累计安装量也比同期增长了45%,达到22.9GW。2009年全球光伏市场的需求主要受德国市场的拉动，德国市场2009年光伏系统安装总量达到3.8GW,相比2008年安装总量的2GW几乎翻了一倍，占国际光伏市场份额的52%。第三章市场需求和产品大纲。除了德国市场的快速发展，其他国家光伏市场也稳步增长。意大利光伏市场以730MW的安装量成为世界第二大太阳能电池消费市场。在欧洲范围外，其他国家的太阳能电池市场也获得了引人瞩目的发展。2009年，日本新增了484MW光伏发电系统，美国新增477MW光伏发电系统(包括40MW离网电站)。捷克和比利时在2009年光伏系统新增装机容量分别达到411MW和292MW,增长显著。但考虑到这些国家的面积有限，光伏系统发展又如此迅速，在随后的数年内，如此快速的增长将很难维持。2009年，法国光伏发电新增装机容量达到了285MW,其中185MW已经实现并网。在韩国负增长的同时，加拿大和澳大利亚成为了全球范围内的太阳能电池消费新兴市场。第三章市场需求和产品大纲在欧洲南部，葡萄牙和希腊这两个公认的拥有巨大潜力和前景的光伏市场，推迟了他们的光伏产业发展计划，正在等待一个更好的时作为市场的新兴成员，2009年中国光伏发电系统新增装机总量达到160MW,印度也在30MW左右。在这些国家，光伏市场的长期发展趋势，还需要进一步确定。2009年的光伏市场，欧盟以5.6GW的新增安装量占据全球78%的份额。而德国市场又占欧洲本土市场的68%。而迅速成长的意大利市场的注入，加上平稳上升的法国市场、快速增长的捷克和比利时市场，填补图3-32009年世界和欧洲光伏市场(MW全球光伏行业近5年保持了较高增速，其产业规模正急剧膨胀。欧洲光伏工业协会通过对不同国家和地区光伏产业政策与其产业发展之第三章市场需求和产品大纲间的关联，进而对未来几年全球太阳能电池消费市场进行了如下预测：展趋势的三条曲线，对全球光伏市场的中远期进行了预测。图3-5全球光伏市场中远期变化趋势预测第三章市场需求和产品大纲我国光伏产业自2002年以来迅猛增长，2009年太阳能电池产量达到4.38GW,继2007年之后依然保持全球市场份额第一的地位。随着经济的发展，我国能源战略转型即将开始，光伏产业将在其中扮演极其重要的角色，发展光伏产业是大势所趋。期发展规划》等一系列促进新能源产业发展的政策措施。其中《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的出台，被视为国内光伏行业启动的有力信号。而2010年4月1日起实施的《可再生能源法》修正案，明确国家财政设立可再生能源发展基金，全额保障性收购可再生能源发电，或将打破限制国内太阳能发电市场的桎梏。自80年代初开始实现零的突破后，在20多年间，我国太阳能电池产量保持高速增长。尤其是近几年，我国光伏产业已经成为世界光伏产业和市场发展最快的国家之一。2007年产量达1088MW,占世界总产量额30%,超过日本和欧洲，成为太阳能电池第一大生产国。2008年我国太阳能电池产量达2500MW,比2007年增长了近130%。2009年，全球太阳电池产量超过11080MW,我国生产了4382MW,高居世界首位，同时，年生产能力也达到了6500MW。综合来看，从1999年到2009年的光伏电池复合增长率达到了105%,增长迅猛。第三章市场需求和产品大纲(资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)国内的光伏产业，在08年到09年间，经历了冰火两重天。组件美国售价2009年第四季度比去年同期下降了42%,降幅巨大。同时，2009年第4季度多晶硅现货价格比2008年现货价格下降了76%,组件毛利率在08年第四季度达到了历史最低点，但是在09年度回升态势良好，出货量也得到稳步增长。 (资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)(资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)第三章市场需求和产品大纲图3-92008-2010年国内企业毛利润情况(资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)图3-102008-2010年国内企业出货情况(资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)第三章市场需求和产品大纲但是，国内装机容量不到世界太阳能电池产量的2%,致使中国的太阳能电池几乎全部依赖出口市场，主要是欧美市场。中国光伏应用的潜在市场发展空间巨大，未来几年内中国太阳能电池产能将逐渐转化为内需，安装容量会显著增加，中国政府已于2002程，这是迄今为止世界上最大的采用光伏发电和风力发电的农村电气化项目，预计总装机容量300MW,投资大约300亿元。近年来中国太阳能电池产量年装机和累计装机统计见表3-2。表3-2中国太阳能电池产量与年装机比较(MW)年度年产量年装机累计(资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)近期，国家正在拟定新能源产业振兴规划，规划要求利用三年左右时间，初步实现新能源产业化发展以及传统能源产业变革的全面进步，夯实新能源产业发展的技术和产业基础，初步形成有利于新能源产业发展的体制和机制。规划中提出拟在经济发达的东部地区和光照资源优良的中西部地区，选择100座城市，开展太阳能利用示范，建成屋顶光电系统，推广太阳能光伏发电系统的应用。预计到2011年，我国将实现太阳能发电装机规模200万千瓦，2020年达到2000万千瓦。第三章市场需求和产品大纲专种表历团《气改吾吡动础比纳抛离证春警埋可再生能源复兴中华民族。政府行为可以加快可再生能源市场化，尤其是光伏发电市场化和大规模应用。中国已经具备实施百万个光伏屋顶、百万千瓦光伏电站等重大示范项目的基础。随着社会的发展，购买力上光伏发电的成本会低于常规能源的成本，成为民众首选。尽管受到金融危机大背景的影响，光伏能源发展的脚步却不会减慢，在不久的将来，中国的光伏发电必然会起到越来越重要的作用。按国家新能源发展规划，到2020年，可再生能源的利用占总能源的比例将从目前的3%增加到10%,而可再生能源中的光伏发电到2020年预计累计装机将达到20GWp,光伏发电届时将占国内总发电量的0.08%,与2020年全球平均水平的1.3%相比还有很大的差距。第三章市场需求和产品大纲太阳能电池及其光伏组件是光伏系统的核心组成部分，目前占据光伏发电市场的太阳能电池主要分为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池两大类。其中晶体硅电池有单晶和多晶两种，薄膜电池主要有非硅基太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。但由于相对繁琐的生产工艺和较高的运行能耗的影响，致使单晶硅成本居高不下，要想大幅度降低其成本是比较困难的。多晶硅电池的生产工艺相对简化，生产效率大大提高的同时，能耗相对也有较大程度的降低，相应地转换效率较单晶电池略低1~2个百分点。目前，单晶硅电池的转换效率约为17%~18%,多晶硅电池的转换效率约为16%左右。薄膜太阳能电池中，化合物电池转换效率较高，但由于生产原料的稀有和使用上的限制，因此在推广上具有一定困难；非晶硅薄膜电池是目前全球公认最具有发展前景的薄膜电池。目前薄膜电池的转换效率约在6%~9%之间。在硅基太阳能电池成本构成中，多晶硅的价格占到太阳能电池成本的70%。而非晶硅薄膜电池的厚度不到1μm,不足晶体硅太阳电池厚度的1/100,消耗的原料硅数量更低。在国外，非晶硅的平均成本约为每千瓦时2美元，而晶体硅光伏电伏电池平均为每千瓦时3美元~4美元。在中国，非晶硅薄膜的成本甚至可降至近于每千瓦时1.3美元。因此，从生产成本来看，从2007年末开始，多晶硅价格持续上涨，在2008年上半年达到顶峰，这给硅基太阳能电池生产企业带来了巨大的压力。从当时的成本来看，非晶硅薄膜电池的成本大大低于晶体硅电池，因此不少企业纷纷准备上马非晶硅薄膜电池项目。但从初期投资来看，薄膜电池的生产设备几乎全部依靠进口，以25MW的非晶硅薄膜电池生产线为例，其价格在3亿元～4亿元人民币之间，而25MW晶体硅太阳能电池生产线的设备成本只有4000万元~5000万元，二者初期设备投资相差近8倍。且由于国际厂家的技术垄断，大部分引进设备均为国外落后或淘汰设备。而随着2009年以来，国内新建的多晶硅项目陆续投产，国外多晶硅企业也纷纷扩产，多晶硅原材料的供应压力迅速减小，价格也一路下滑，晶体硅电池的成本也跟着大幅下降，这也让薄膜电池的优势不再明显。3、生产稳定性分析由于已有长期的生产运行经验，晶体硅电池的生产设备目前已比较稳定可靠，且单机设备生产能力逐渐扩大，薄膜电池由于近几年才快速发展起来，在设备运行的稳定性和可靠性上，相对没有晶体硅电池生产线成熟。另一方面，由于国际上的技术壁垒，目前能够引进国内的生产线均非国际最先进的设备，且国第三章市场需求和产品大纲外供应商大部分只输出设备，不输出技术和工艺，因此在实际生产中的工艺过程还存在一定的不稳定因素。这也为薄膜电池的发展设置了一定的障碍。目前，晶体硅太阳能电池由于具有较高的光电转换效率，广泛应用与光伏发电集中终端，如光伏电站和屋顶发电等。薄膜电池由于具有更灵活的加工性能和更好的弱光发电性，以及5、市场划分在当前太阳能光伏产业中，晶体硅电池经过多年发展，仍牢牢占据光伏市场的主导地位，薄膜电池在光伏市场中只占有较小的份额。但最近几年由于薄膜电池的一些独有特性，特别是在BIPV中的良好应用，其市场份额也在逐步提高。截止全球光伏电池份额的85%左右，其中单晶硅电池和多晶硅电池份额比例基本对等，薄膜太阳能电池约占到15%左右的份额。预计在未来的10年中，晶体硅太阳能电池仍将占据光伏市场的主导地位。但薄膜电池如能在转换效率低、衰减率快等技术障碍上有所突破，那么薄膜电池的未来将拥有良好的发展前景。 第三章市场需求和产品大纲晶体硅电池及薄膜电池的发展见下图所示：市场占有率(%)图表3-9晶体硅及薄膜太阳电池产能走势和市场份额总体来看，光伏市场上各类产品对比具有如下简要特点：表3-3几种光伏电池特点对比单晶硅电池多晶硅电池非晶硅薄膜电池转换效率16%左右原料来源多晶硅，目前供应充足且价格低多晶硅，目前供应充足且价格低硅烷，玻璃基板生产成本能耗较高，但成本有下降空间能耗相对较低，成本有下降空间较低技术来源国内已有稳定技术来源国内已有稳定技术来源技术仅依靠引进，来源不稳定设备来源投入较低部分国产化，投入较低基本全部依靠引进，投入高生产运行可靠性较好较好较不稳定终端产品特点转换效率最高转换效率较高转换效率较低，但弱光性好终端产品应用光伏电站、屋顶发电光伏电站、屋顶发电市场前景目前占据市场主导地位，未来将在一定时间内持续稳定目前市场占有量较少，发展有待重大技术突破因此，本项目的提出，充分考虑目前光伏市场的现状及各类产品特第三章市场需求和产品大纲点，以技术相对成熟和稳定且来源有保障的晶体硅片为生产大纲，进入光伏电池产业链，在产品大纲的选择上，考虑到目前多晶硅片生产工艺简便，设备及人员需求较少，更适于规模化生产，在转换效率接近时与单晶硅价格几乎相同，具有较强的综合竞争优势；而高转换效率的单晶硅片，在高端市场行情较好，但其生产工艺相对复杂，单位成本较高。因此，本项目立足于规模化生产与技术先进性的建设定位，拟实现年产400MW多晶硅片和100MW单晶硅片的生产能力。世界光伏组件在过去15年平均增长率约15%。20世纪90年代后期，发展更加迅速，至2009年全球太阳能电池组件产量已经达到7.9GW。随着光伏发电生产规模逐渐扩大、转换效率技术的大幅提高，这必将导致光伏电池片成本降低，光伏组件的价格从1976年市场价格为78$/Wp,到2009年年底，市场价格下降到约2$/Wp,但在产量上大幅升高至7.9GWp/年，预计到2010光伏组件价格会比现在下降近10%,这对光伏发电技术的大规模推广应用提供了有利条件。受国际光伏市场的发展趋势的影响，国内光伏产业呈现加速发展，2001～2003年平均增长速度都在30%以上。2006年，我国太阳能电池产量438MW,占世界总产量额17.1%,超过美国成为全球第三大生产国；2007年产量达1088MW,占世界总产量额30%,超过日本和欧洲，成为太阳能电池第一大生产国。2008年我国太阳能电池产量达2525MW,比2007年增长了近130%。2009年，全球太阳电池产量约11080MW,我国第三章市场需求和产品大纲生产了4382MW,高居世界首位。从生产技术方面来看，国内电池片以及电池组件生产加工水平与国际无根本差异，甚至在某些环节上要领先国际水平，生产加工成本日益降低也是国内相关企业一大竞争优势。中国光伏电池制造厂商的市场份额从2008年的34%增长到了2009年的图3-12国内企业全球市场份额(资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)2009年在有效说明产品去向的87家企业中，44家企业出口比重在80%以上，部分企业高达100%。第三章市场需求和产品大纲(资料来源：第六届中国太阳级硅及光伏发电研讨会2010.4)据调查，截止2009年9月，我国共有太阳能电池生产企业123家。企业多数位于中东部，西部企业数量相对较少。我国太阳能电池企业主要分布在江苏、河北、浙江、山东、江西、上海等省，尤其是江浙以及河北等地发展势头良好。截止2009年9月，120余家电池企业计划投资总额达1834亿元，实际投资为569亿元，实际投资占规划投资的31%。投资地域相对集中，实际投资前五位省份的投资额合计为425亿元，占全部实际投资额的74.8%。其中，实际投资额最大的江苏省，实际投资174亿元，占全部实际投资总额的30.6%。产能方面，已建成项目实际产能为6588MW/年。在建项目设计产能为8295MW/年，多数计划在2012-2015年建成。120余家电池企业中，有75家企业生产晶硅太阳能电池，38家企业生产薄膜太阳能电池，晶体硅电池仍占据市场主要地位。第三章市场需求和产品大纲且口晶硅电池□薄膜电池2008年全球太阳能电池安装数量达到6.28GW,2009年全球安装量达到7.22GW,而市场供给量却由200因此光伏组件价格下降了近30%,这对于投资极具吸引力。从长远来看，在所有可再生能源技术之中，光伏技术是最理想的。目前，昆明冶研新材料股份有限公司经过多年的技术积淀和经验的积累，在多晶硅铸锭、单晶拉制、切片的工艺方面形成了较为明显的优势。多晶硅锭由世界先进水平的多晶硅铸锭炉生产，采用热交换法定向长晶，晶粒具有柱状结构、尺寸大等特点。多晶硅锭的重量为450公斤左右，尺寸为840mm×840mm×250mm。单晶拉制采用先进的术，硅片厚度可以达到200um甚至更薄，产品合格率在95%以上。在180um及更薄程度上的硅片量产研究也正在进行中。硅片切割厚度的降低，可以有效节约原料。第三章市场需求和产品大纲本项目通过选用先进成熟的多晶定向生长技术、大尺寸单晶拉制技术及世界领先水平的线切割生产技术和设备，生产技术上有充分保——价格优势本项目原料主要来自于昆明冶研新材料股份有限公司在建的一期3000吨多晶硅项目，项目预计2010年10月投产，届时将为本项目提供质量可靠、价格稳定的多晶硅原材料，从根本上降低本项目的生产成本，从而保证本项目产品的价格优势。——质量优势本项目原料主要来自于昆明冶研新材料股份有限公司在建的一期3000吨多晶硅项目。该项目通过引进国际先进水平的工艺包，建设起点高，立足于高纯度多晶硅产品生产，产品质量同比国内同类企业较好。该原料应用于本项目后，所生产的多晶硅片质量也相对较高，由此加工生产出来的多晶硅片与目前国内其他企业的产品相比，质量更好，转换效率更高。——市场优势云南省及四川攀西地区和西藏地域日照充足，光伏市场发展潜力巨大，昆明冶研新材料股份有限公司以超卓的远见介入中国光伏产业，布局西南地域。项目建成后，昆明冶研新材料股份有限公司一方面可向西南及国内光伏市场下游企业提供太阳能电池用多晶硅片；另一方面，必要时也可依据云南省边境优势，提供产品出口。第三章市场需求和产品大纲因此，尽管目前光伏产业领域中企业众多，但综合评价来看，本项目的建设，具有较好的综合对比优势。本项目生产基本供给国内市场，可为云南冶金集团股份有限公司下属的其他光伏下游产业(太阳能电池片)或国内其他下游企业提供从总体来看，经历了金融危机持续影响后，光伏市场已经逐步显露出新一波发展的态势。有研公司把握好这一有利时机，结合企业正在建设的多晶硅材料生产项目，将上下游关系紧密结合，建设太阳能光伏产业链中利润较高的前端产业，充分利用现有的各种有利条件，形成对比优势，占领市场的制高点，具有较好的发展方向和市场前景。因此，本项目定位于采用相对低耗高效的生产方式，可以大大提高生产效率，降低生产能耗；同时，本项目的原材料的质量具有较好的优势保障；多方面的有机结合，可以使本项目为下游产业提供的产品既有较高的质量保证，又有较低的运行能耗，为下游产业生产出具有较高竞争力的终端产品提供良好的基础。本项目生产线代表产品见表3-4。序号产品名称单位1多晶硅片2单晶硅片08”第四章技术与装备第四章技术与装备光伏电池在光伏产业中占据主导地位，而且这种地位将随着能源的短缺日益加强。不含多晶硅提纯生产的光伏电池产业链如下图示：多品铸较多品铸较单晶硅栋本项目产品在产业链中的位置图4-1光伏产品垂直一体化示意图根据集团公司发展规划，冶研公司已拥有多晶硅原材料提纯生产基地，因此，本项目用地内主要考虑光伏产业链中其它产品的生产，即上述产业链图中的内容。本项目以多晶硅片及单晶硅片为主要生产工艺，见上述产业链图中的方框位置所示。技术参数分别如下：第四章技术与装备表4-1156×156mm多晶硅片技术参数规格一般特性生产工艺多晶：定向凝固晶向多晶：无导电类型P少子寿命掺杂位错、孔洞、六角网络、裂纹无电的特性电阻率范围化学特性氧含量碳含量机械特性边尺寸误差对角线误差方整度边长公差厚度弯曲外观检查线痕边缘缺陷蚀刻无玷污无规格一般特性外形轮廓方形圆角生产工艺直拉单晶：CZ晶向导电类型P少子寿命位错密度≤3000个/cm³电的特性第四章技术与装备规格电阻率范围化学特性氧含量碳含量机械特性垂直度垂直度变化厚度弯曲外观检查线痕边缘缺陷长<2mm;深<0.5mm≤2处蚀刻无玷污无本项目将通过国内外专业人才的引进、培训，以及与相关企业的技术合作，采用全球领先的关键生产设备，使用厚度200微米及以下的硅片切割技术以减少硅材料的用量。项目产品具有技术参数先进、生产成本优化，产品具有全球竞争力。1)工艺路线本项目主要原材料为多晶硅料。项目对原材料的要求详见6.1章节。主要建筑物包括多晶及切片厂房、单晶厂房与切片厂房、硅料处硅料处理车间及仓库位于项目用地西侧，硅料在仓库内暂存后运至硅料处理车间进行分选、清洗、包装，处理好的硅料分别运至硅料处理车间的东面的多晶厂房及单晶厂房，进行多晶铸碇和单晶拉制，然后将多晶硅碇运至切片区、单晶硅棒运至切片厂房，经截断、切方、第四章技术与装备滚磨(单晶)、切片、清洗及包装后运至仓库存入或发货。2)生产技术生产过程包括多晶材料的铸碇、单晶拉制、硅片切割等。本项目主要技术包括：①高纯多晶硅材料到多晶铸锭生产技术；②高纯多晶硅材料到单晶硅棒拉制生产技术；③单晶硅棒、多晶铸锭①高纯多晶硅材料多晶铸锭生产技术通过选用先进的生产设备、优化工艺条件，降低动力消耗，节约生产成本，控制产品质量，提高成品率；缩短工艺时间，提高生产效率，并对边角料及粉料回收利用，以缓解原材料的不足，同时降低生②高纯多晶硅材料到单晶硅棒拉制生产技术通过选用先进的8”优质单晶炉，投料量更大，提高生产效率，降低能源消耗；缩短工艺时间的同时，得到较高的产品质量。③硅片技术降低钢线直径，减少刀缝损失；采用更细的研磨砂，节省硅材料的损失；采用砂浆自动回收循环系统，降低硅片加工成本和避免废砂3)生产环境控制技术一生产火灾类别表4-3厂房生产火灾类别一览表第四章技术与装备序号建筑号厂房名称生产火灾类别备注1多晶硅片厂房1丁类2多晶硅片厂房2丁类3单晶硅棒生产厂房丁类4切片厂房丁类5硅材料处理厂房丁类一空调、通风多晶及单晶生产厂房生产区采用舒适性空调，湿度40～80%。硅片对多晶炉等发量热较大的设备采用局部排风设施排除多余热气，对清洗等产生酸碱废气的工序考虑局部排风和废气处理设施。本项目对多晶铸锭、硅片等采用大规模生产方式。1)多晶硅锭的生产工艺一工艺流程多晶硅锭的工艺流程图如下：第四章技术与装备多晶料分选多晶料分选多晶料清洗多晶料包装备料装炉定向生长拆炉去坩锅坩锅准备坩锅喷涂坩锅烘烤免洗多晶料图4-2多晶硅碇的生产工艺程流图一工艺简介①选料：将多晶硅、头尾料、锅底料按类分选。②硅料清洗：用酸腐蚀除去原料表面的杂质，再以纯水清洗。③配料：根据铸锭多晶的电阻率要求，按重量比例配置原料，装入经喷涂、烘烤处理后的石英坩埚。④装炉：将配好的原料装入炉内、抽真空和充氩气。⑥定向生长：加温将原料溶化，按控制程序进行定向生长。⑦铸锭工艺主要使用定向凝固法：定向凝固法是将硅料放在柑塌中加以熔融，然后将柑塌从热场中逐渐下降或从坩锅底部通上冷源以造成一定的温度梯度，使固液界面从坩锅底部向上移动而形成晶锭。⑧拆炉：待炉温冷却后，将炉内坩埚拿出。第四章技术与装备⑨去坩锅：去掉硅锭外层的坩锅。2)多晶硅片的生产工艺一工艺流程线锯切片线锯卸片样片测试图4-3硅片生产工艺流程图一工艺简介②硅块清洗：将开方后的硅块清洗干净。③硅块粘接：将硅块粘接在专用工作台上。④装硅块上线锯：将工作台装到多线切片机上。第四章技术与装备⑤线锯切片：多线切片机进行切片。⑥线锯卸片：从多线切片机卸下已完成切片的工作台。⑦硅片脱胶、取样：从工作台通过脱胶取下硅片。⑧硅片清洗、甩干：清洗硅片并进行甩干。⑨样片测试：测试合格，包装入库。硅单晶按晶体生长方法的不同，分为直拉(CZ)和区熔(FZ)两种。由于成本和性能的原因，CZ材料应用最广。本项目采用的是直拉法生产单晶棒。单晶硅的生产是采用高纯度多晶硅为原料，在直拉单晶炉内将多晶硅熔化，熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。本项目单晶硅片主要的生产技术包括以下几个部分：1)加料：将多晶硅原料及掺杂剂放入石英坩埚内，掺杂剂的种类依电阻的N或P型而定，掺杂剂种类有硼、磷、锑、砷。2)熔化：加完多晶硅原料于石英坩埚内后，单晶炉炉门关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内，然后打开石墨加热器电源，加热至熔化温度(1420℃)以上，将多晶硅原料熔化。3)缩颈生长：当硅熔体的温度稳定之后，将籽晶慢慢浸入硅熔体中。由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力，会使籽晶产生位错，这些第四章技术与装备位错必须利用缩颈生长使之消失掉。缩颈生长是将籽晶快速向上提升，使长出的籽晶的直径缩小到一定大小(4-6mm),由于位错线与生长轴成一个交角，只要缩颈够长，位错便能长出晶体表面，产生零位错的4)放肩生长：长完细颈之后，须降低温度与拉速，使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小。5)等径生长：长完细颈和肩部之后，借着拉速与温度的不断调整，可使晶棒直径维持在正负2mm之间，这段直径固定的部分即称为等径部分。单晶硅片取自于等径部分。6)尾部生长：在长完等径部分之后，如果立刻将晶棒与液面分开，那么效应力将使得晶棒出现位错与滑移线。于是为了避免此问题的发生，必须将晶棒的直径慢慢缩小，直到成一尖点而与液面分开。这一过程称之为尾部生长。7)开炉取料：长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出，即完成一次生长周期。8)切断：切除单晶硅棒的头部、尾部及超出产品需求规格的部分，将单晶硅棒分段成切片设备可以处理的长度，切取试片测量单晶硅棒的电阻率含氧量。9)外径磨削：由于单晶硅棒的外径表面并不平整且直径也比最终硅片所规定的直径规格大，通过外径滚磨可以获得较为精确的直径。10)切片：指将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的晶片。第四章技术与装备11)清洗：对切割后的硅片进行清洗，除去表面杂质。12)分选检测：对清洗甩干后的硅片进行分选检测。单晶硅片生产的工艺流程如图4-4。腐蚀清洗干燥熔化加料尾部生长折炉取料断头尾滚磨测试晶棒粘结切片硅片脱胶发货入库包装测试图4-4单晶硅片生产工艺流程图本项目技术主要来源于两方面：①工艺设备厂家转让的工艺技术；②由公司聘请专家和技术人员提供的工艺技术。本项目在保证产品质量和生产能力以及研究发展的前提下，选择性价比高、生产效率高、环保节能效应好的工艺设备。第四章技术与装备本项目生产过程包括多晶材料的铸碇、单晶硅棒拉制、破锭及硅片切割等工序。关键设备包括多晶炉、单晶炉和线切割机等。在硅片切割方面，要求线切机设备运行稳定、破碎率低，且能够切出较超薄型硅片。对多晶铸碇及线切设备，进口设备工艺稳定，成品率高，而国内设备无法达到项目建设目标，因此这些设备考虑进口。单晶拉制设备，国内经过多年发展，已有一些具有生产能力的企业能够满足设备供应，国外进口设备相比而言在细节部分更为先进和细致。因此该部分设备可在进口与国产供应商中根据使用特点择优选择配置。进口工艺设备引自美国、日本、瑞士等国的世界一流的组合生产线，设备生产能力和技术指标能够保证生产要求。其它生产设备采用尽量国产化、货比三家、择优选择的原则配置。根据生产大纲，多晶硅片根据目前主流市场的3.68W/片(平均值，尺寸156mm×156mm×0.2mm)的效率折合约1.1亿片，折合多晶硅锭(尺寸840mm×840mm×240mm)约8000锭。但根据目前实际运行的厂家经验来看，在铸锭生产过程中，实际成品率约在95%及以上；在切片生产过程中，实际成品率约在90%,其他工序的实际成品率约在95%左右。第四章技术与装备因此，考虑实际生产运行情况，要达到本项目的400MW多晶硅片生产大纲，年产多晶硅锭约需要9900锭左右。1、铸锭工段主要设备多晶炉要求其机械部件采用高精度数控加工，并设有电源安全保护装置、炉体水温报警系统、冷却水流量过小报警(OP)系统、炉压异常报警系统、炉盖自动泄压装置等多种生产安全保障措施，另配有配套节能热场、参数监视系统、电脑控制系统和触摸屏显示等先进技术措施。目前国内也有多晶硅铸锭炉设备供应商，如京运通、精工、中电二所等，国产设备的现状是在短周期即几个铸锭周期内运行情况比较稳定，但在长周期连续生产的工况下，其设备的稳定性显得不足，不定期会出现一些问题。因此，鉴于硅片规模化生产长期、稳定、可靠的生产要求，本项目拟选用在国际国内已有多家企业使用的进口铸锭炉，通过使用中反馈的信息来看，其设备能够满足连续的规模化生产，设备长期运行稳定可靠，能够满足本项目使用需求。本项目拟引进DSS450铸锭炉，该设备生产周期约50小时/炉，年产能≥7MW,产出硅锭尺寸约为840×840mm×240mm。铸锭炉设备选择：单台52小时出一锭，根据操作员工的熟练程度，每一炉次考虑2~3小时的上下料时间，则每月可出13锭。全年满产可达156锭，每锭理论产能约50KW。根据目前其他生产企业的运行实际情况来看，生产过程中铸锭工序实际产出效率大约95%以上，因此单台设备全年满产有效产出约148锭。为满足400MW的产能，本项目拟配置64台铸锭炉。2、破锭工段切割线为钢丝线，其特点是切割面相对平滑，但生产过程中所消耗的钢线数量也较大，每破一锭约耗数十公里钢线，耗时约8小时。最近市场上出现一种新型金刚线切割设备，其切割工具为金刚线锯，特点是切割面相对较粗糙，但其线锯耗量小，每破一锭仅耗约不到1公里金刚线，耗时约3小时。如选用普通钢线破锭设备，根据其产能情况，为满足本项目的400MW多晶硅片生产大纲，约需选用12台设备。如选用金刚线破锭设备，约需选用5台设备。从耗材方面来看，金刚线破锭的方式虽然线锯耗量较普通钢线而言少很多，但其单位材料成本也高且金刚线目前还主要依赖于进口，因此综合比较破锭的线锯成本基本相当。从时间成本来看，金刚线破锭方式比普通钢线切割方式的时间消耗大大降低，耗时比为3:8。从设备价格成本来看，金刚线破锭设备与普通钢线破锭设备价格相比价格较高，价格比约为2:1。从综合分析比选来看，金刚石破锭线锯具有较大的取代优势，但由于其设备问世时间较短，在国内中只有个别生产企业在实际生产中使用，其设备的长期、稳定运行工况也正在进一步验证中。因此，本第四章技术与装备项目在建设过程中首先立足与经过长期市场考验，运行稳定可靠的普通钢线破锭设备，同时在项目建设期着力考察新型金刚线破锭设备，如通过调研考察确定其设备的稳定性满足生产使用要求，可在项目建设中适当考虑采用金刚线破锭设备取代传统设备。3、切片工段Burger及日本的NTC。其中日本的NTC主要在单晶硅片生产中得泛应用，主要原因是其设备产能较低、但切片质量高、硅片表面平滑且破片率较低，由于单晶硅片相对价格较高，大数量的破片对生产成本有直接影响，因此单晶片生产中NTC线切设备使用较多。在多晶硅片生产中，广泛应用的是瑞士的HCT及MB线切设备。二者又有不同差别：MB线锯生产的硅片表面平质量表面平滑度较MB线锯生产成品相对低一点。根据目前国内大规模运行的生产企业使用状况来看，要满足大规模连续稳定的硅片生产，优先考虑选择HCT切片线锯切片线锯选择：平均每天切割2刀共16块，单台全年(按330天计算)可切割5280块。为满足400MW的产能，本项目拟配置47台切单晶炉选择先进的8”直拉炉，投料量90～120kg,生长周期为55~60小时/炉，采用电阻加热、石墨加热器，并有电源安全保护装置、炉体水温报警系统、冷却水流量及压力报警系统、炉压异常报警系统等表4-4直拉炉参数表参照炉种晶体直径(英寸)生长周期(小时)(吨/123~12电源：电压380V,电源频率50Hz,最大功率为250KW加热方式：电阻加热、石墨加热器炉内最高温度：1600℃多线切割机是将金属线密绕在开槽绕线轮上(绕线轮的开槽间距即为加工物件的加工厚度),并使金属线张紧，具有一定的张力(25牛第四章技术与装备顿),利用线的高速运动(10M/S),携带切削液及SIC粉对加工物品进行切割，以达到高精度、高效率的切削目的。对于使用硅单晶加工的多线切割设备，由于国内厂家的设备在精度、效率和加工质量方面与日本和瑞士设备差距大，故本项目采用引从产品大纲和性价比角度考虑，拟采用日本NTCPV600多线切割机，其单台切片能力：切6.5英寸：月产15万片。硅片共需购置工艺设备仪器488台(套),设备费108061.86万元。其中进口设备仪器174台(套),进口费87269.36万元；国产设备仪器314台(套),费用20792.5万元。表4-4主要进口工艺设备仪器表序号设备名称单位数量参考单价总价/万元拟进口国别400MW多晶生产工序1多晶铸锭炉台/套66万美元美、德2铸锭炉备件包台/套622.5万美元美、德3坩埚喷涂站台/套66万美元美、德4切片机台/套110万瑞士法郎瑞士、日5开方机台/套100万瑞士法郎瑞士、日6少子寿命扫描仪台/套1德、美7电阻率检测仪台/套1德、美8红外探伤台/套1德、美第四章技术与装备仪9其它测试仪器台/套1德、美全自动硅片分选机台/套6德、美砂浆回收系统台/套4瑞士、日小计100MW单晶生产工序1直拉单晶炉台/套5德、美2多线切割机台/套瑞士、日3砂浆回收系统台/套2日、德4毛刷机台/套2日、德5多线切方机台/套4瑞、日6全自动硅片分选机台/套2德、美7检测仪器套1德、美小计合计表4-5主要国产工艺设备仪器表序号设备名称单位数量总价/万元备注400MW多晶生产工序1截断机台/套3多晶倒角机台/套64表面抛光机台/套5浆液搅拌机台/套6坩埚烧结炉台/套8第四章技术与装备序号设备名称单位数量总价/万元备注7磨端面机台/套48粘胶机台/套9脱胶机台/套8插片机台/套废线切割机台/套2烘箱台/套全自动清洗机台/套工具工装套1小计100MW单晶生产工序1直拉硅单晶生长炉台/套2外圆滚磨机台/套33切断机台/套44全自动清洗机台/套75测试分选仪台/套16脱胶机台/套27排片机台/套48混胶机台/套29砂浆搅拌机台/套4平磨机台/套1单槽清洗机台/套4检测仪器套1工具工装套1小计硅料清洗车间1喷砂机台/套2硅料清洗机台/套4第四章技术与装备序号设备名称单位数量总价/万元备注3边皮料清洗机台/套34烘箱台/套3小计合计本项目主要建筑物包括多晶及切片厂房、硅料处理车间及仓库等。一多晶及切片厂房多晶及切片厂房为单层钢筋砼维护+钢屋架结构厂房，层高为10.8米，建筑火灾危险类别为丁类；多晶铸锭部分主要功能包括坩锅的处理、多晶铸碇等；切片部分主要功能包括硅块的处理、硅片切割及后续处理等。除生产区外，还布置有生产管理、净化更衣，以及生产配套的空调机房、车间变配电等。另外，车间还考虑有一般物品库，包括暂存间、物料入口等，以利于物料的传输、暂存。单晶厂房为钢筋混凝土框架结构。该厂房根据生产工艺要求，东侧厂房的层高分别4米+9米；西侧部分层高为4米+4.5米+4.5米。厂房的生产类别为丁类。主要生产区布置在东侧，主要工作人员集中在二层，生产区的端头楼部分(一层为配电房，二层为空调机房);西侧部第四章技术与装备该建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构，局部二层，一层高为6.0m,二层层高5.5m。厂房的生产类别为丁类，建筑耐火等级为二级。主要工艺生产区设置在一层，局部二层设置动力站房。一硅料处理车间和仓库硅料处理车间为单层钢筋混凝土框架结构，层高9米。仓库为一层钢筋混凝土框架结构，层高为7米。仓库建筑面积约6800m²;硅料处理表4-6建构筑物一览表类别层数占地面积建筑面积结构形式办公实验楼民用4钢筋砼框架职工餐厅民用2钢筋砼框架拉单晶生产厂房丁类厂房钢筋砼框架单晶切片厂房丁类厂房1钢屋架多晶及切片厂房1丁类厂房1钢屋架多晶及切片厂房2丁类厂房1钢屋架硅料处理厂房丁类厂房1钢屋面动力站房丁类1库房丁类仓库2变电站丁类1废水处理站10消防水池10门卫1民用1第五章物料供应和公用设施第五章物料供应和公用设施在太阳能级多晶硅片的生产中，主要原料为多晶硅硅料，硅料部分来自本公司即将投产的3000t/年多晶硅项目，坩埚、浆料以国内采购为主。因此，本项目物料供应上有保障。本项目所需的主要辅料包括坩埚、钢线、砂浆液、化学品等，其使用量见下表。表5-1达产年主要辅料要求及用量序号名称年消耗量备注1多晶硅料3200(吨)少子寿命≥100μs,氧浓度≤1×10at/cm³,碳浓度≤2.5×10at/cm³石英坩埚10420(个)2石墨热场142(套)3钢线(0.12mm)7846000(千米)4碳化硅SIC4116000(公斤)5切削液(PEG)4321800(公斤)二、单晶厂房1多晶硅料少子寿命≥100μs,氧浓度≤1×10at/cm³,碳浓度≤2.5×10”at/cm³2石英坩锅11690(个)3石墨热场147(套)第五章物料供应和公用设施4钢线(0.12mm)3171000(千米)5碳化硅SIC1750000(公斤)6切削液(PEG)357000(公斤)本项目主要能源为电、水、天然气以及各种大宗气体。—压缩空气·含油量：0.1/mg·m第五章物料供应和公用设施表5-2生产动力用量表序号气体动力名称参数要求单位用量备注1压缩空气(CDA)露点-40℃,终点2氩气3氮气4纯水5工艺循环冷却水6自来水7变电站装设功率本项目的产品材料储存周期以3个月计。本项目在太阳能级多晶硅生产厂房内设置原料暂存及成品暂存，在厂区内设置原材料库、成品库及包装材料库，面积约6800m²。本项目原材料及成品的厂外运输主要由汽车和铁路运输，运输力量主要委托社会运输部门承担，本项目不另购买运输车辆。多晶硅采用袋装、货车邻近运输，坩埚、钢线采用货车运输，砂浆液、化学品等液体采用罐装运输，后期大批量时可采用槽罐车运输。生产过程中的厂内运输主要考虑手推车和叉车运输。 第六章选址方案与厂区布置本项目拟建场地位于曲靖南海子工业园区。南海子工业园区是云南省30个重点工业园区之一，是曲靖经济技术开发区打造现代工业基地，建设秀美城市新区的重要组成部分。园区位于曲靖市麒麟区和马龙县交界处，距昆明市120公里，曲靖城区7公里，马龙县城11公里，距新建的昆明国际机场90公里。园区交通发达，物流便捷。320国道、昆曲高速公路、贵昆铁路东西向贯穿园区，并在园区建有火车站；环城北路由南至北横贯园区，连通昆曲高速公路；整个基地形成了公路、铁路、航空立体交通网络，人流、园区为高原地形，有缓丘起伏，平均海拔在2060—2110米。气候特点为“冬无严寒，夏无酷暑，干湿分明，雨热同季，雨量集中，干冷同期，光照长而热量不足”,月平均气温13.6℃,年平均降雨量900—1040毫米。园区规划总面积30.32平方公里，根据用地功能构成，采用圈层结构，形成紧凑型放射状组团布局。概括为“一心、两轴、五组团”,即：生态核心、公共服务中心、职工生活区、东部工业组团、南部工业组团、西部工业组团、北部工业组团、仓储物流组团。园区建设坚持走新型工业化道路，以工业化带动城市化，将园区建成高起点、高水平