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多晶硅產(chǎn)業(yè)狀況及發(fā)展建議 一、國際多晶硅產(chǎn)業(yè)概況當(dāng)前,晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料,其市場占有率在90以上,而且在今后相當(dāng)長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長期以來掌握在美、日、德等3個國家7個公司的10家工廠手中,形成技術(shù)封鎖、市場壟斷的狀況。多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池、按純度要求不同,分為電子級和太陽能級。其中,用于電子級多晶硅占55左右,太陽能級多晶硅占45,隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展,預(yù)計到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級多晶硅。1994年全世界太陽能電池的總產(chǎn)量只有69MW,而2004年就接近1200MW,在短短的10年里就增長了17倍。專家預(yù)測太陽能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)前半期將超過核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一,世界各國太陽能電池產(chǎn)量和構(gòu)成比例見表1。據(jù)悉,美國能源部計劃到2010年累計安裝容量4600MW,日本計劃2010年達(dá)到5000MW,歐盟計劃達(dá)到6900MW,預(yù)計2010年世界累計安裝量至少18000MW。從上述的推測分析,至2010年太陽能電池用多晶硅至少在30000噸以上,表2給出了世界太陽能多晶硅工序的預(yù)測。據(jù)國外資料分析報道,世界多晶硅的產(chǎn)量2005年為28750噸,其中半導(dǎo)體級為20250噸,太陽能級為8500噸,半導(dǎo)體級需求量約為19000噸,略有過剩;太陽能級的需求量為15000噸,供不應(yīng)求,從2006年開始太陽能級和半導(dǎo)體級多晶硅需求的均有缺口,其中太陽能級產(chǎn)能缺口更大。據(jù)日本稀有金屬雜質(zhì)2005年11月24日報道,世界半導(dǎo)體與太陽能多晶硅需求緊張,主要是由于以歐洲為中心的太陽能市場迅速擴(kuò)大,預(yù)計2006年,2007年多晶硅供應(yīng)不平衡的局面將為愈演愈烈,多晶硅價格方面半導(dǎo)體級與太陽能級原有的差別將逐步減小甚至消除,2005年世界太陽能電池產(chǎn)量約1GW,如果以1MW用多晶硅12噸計算,共需多晶硅是1.2萬噸,20052010年世界太陽能電池平均年增長率在25,到2010年全世界半導(dǎo)體用于太陽能電池用多晶硅的年總的需求量將超過6.3萬噸。世界多晶硅主要生產(chǎn)企業(yè)有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美國的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司,德國的Wacker公司等,其年產(chǎn)能絕大部分在1000噸以上,其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三個公司生產(chǎn)規(guī)模最大,年生產(chǎn)能力均在30005000噸。國際多晶硅主要技術(shù)特征有以下兩點:(1)多種生產(chǎn)工藝路線并存,產(chǎn)業(yè)化技術(shù)封鎖、壟斷局面不會改變。由于各多晶硅生產(chǎn)工廠所用主輔原料不盡相同,因此生產(chǎn)工藝技術(shù)不同;進(jìn)而對應(yīng)的多晶硅產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)、用途、產(chǎn)品檢測方法、過程安全等方面也存在差異,各有技術(shù)特點和技術(shù)秘密,總的來說,目前國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有:改良西門子法、硅烷法和流化床法。其中改良西門子工藝生產(chǎn)的多晶硅的產(chǎn)能約占世界總產(chǎn)能的80,短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷封鎖的局面不會改變。(2)新一代低成本多晶硅工藝技術(shù)研究空前活躍。除了傳統(tǒng)工藝(電子級和太陽能級兼容)及技術(shù)升級外,還涌現(xiàn)出了幾種專門生產(chǎn)太陽能級多晶硅的新工藝技術(shù),主要有:改良西門子法的低價格工藝;冶金法從金屬硅中提取高純度硅;高純度SiO2直接制??;熔融析出法(VLD:Vaper to liquid deposition);還原或熱分解工藝;無氯工藝技術(shù),AlSi溶體低溫制備太陽能級硅;熔鹽電解法等。二、國內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)概況我國集成電路的增長,硅片生產(chǎn)和太陽能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,大大帶動多晶硅材料的增長。太陽能電池用多晶硅按每生產(chǎn)1MW多晶硅太陽能電池需要1112噸多晶硅計算,我國2004年多晶、單晶太陽能電池產(chǎn)量為48.45MW,多晶硅用量為678噸左右,而實際產(chǎn)能已達(dá)70MW左右,多晶硅缺口達(dá)250噸以上。到2005年底國內(nèi)太陽能電池產(chǎn)能達(dá)到300MW,實際能形成的產(chǎn)量約為110MW,需要多晶硅1400噸左右,預(yù)測到2010年太陽能電池產(chǎn)量達(dá)300MW,需要多晶硅保守估計約4200噸,因此太陽能電池的生產(chǎn)將大大帶動多晶硅需求的增加,見表3。2005年中國太陽能電池用單晶硅企業(yè)開工率在2030,半導(dǎo)體用單晶硅企業(yè)開工率在8090,都不能滿負(fù)荷生產(chǎn),主要原因是多晶硅供給量不足所造成的。預(yù)計多晶硅生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)后的產(chǎn)量,仍然滿足不了快速增長的需要。我國多晶硅工業(yè)起步于五、六十年代中期,生產(chǎn)廠多達(dá)20余家,生由于生產(chǎn)技術(shù)難度大,生產(chǎn)規(guī)模小,工藝技術(shù)落后,環(huán)境污染嚴(yán)重,耗能大,成本高,絕大部分企業(yè)虧損而相繼停產(chǎn)和轉(zhuǎn)產(chǎn),到1996年僅剩下四家,即峨眉半導(dǎo)體材料廠(所),洛陽單晶硅廠、天原化工廠和棱光實業(yè)公司,合計當(dāng)年產(chǎn)量為102.2噸,產(chǎn)能與生產(chǎn)技術(shù)都與國外有較大的差距。1995年后,棱光實業(yè)公司和重慶天原化工廠相繼停產(chǎn)?,F(xiàn)在國內(nèi)主要多晶硅生產(chǎn)廠商有洛陽中硅高科技公司、四川峨眉半導(dǎo)體廠和四川新光硅業(yè)公司、到2005年底,洛陽中硅高科技公司300噸生產(chǎn)線已正式投產(chǎn),二期擴(kuò)建1000噸多晶硅生產(chǎn)線也同時破土動工,河南省計劃將其擴(kuò)建到3000噸規(guī)模,建成國內(nèi)最大的硅產(chǎn)業(yè)基地。四川峨眉半導(dǎo)體材料廠(所)是國內(nèi)最早擁有多晶硅生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè),2005年太陽能電池用戶投資,擴(kuò)產(chǎn)的220噸多晶硅生產(chǎn)線將于2006年上半年投產(chǎn),四川新光硅業(yè)公司實施的1000噸多晶硅生產(chǎn)線正在加快建設(shè),計劃在2006年底投產(chǎn),此外,云南、揚(yáng)州、上海、黑河、錦州、青海、內(nèi)蒙、宜昌、廣西、重慶、遼寧、邯鄲、保定、浙江等地也有建生產(chǎn)線設(shè)想。三、行業(yè)發(fā)展的主要問題同國際先進(jìn)水平相比,國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化方面的差距主要表現(xiàn)在以下幾個方面:1、產(chǎn)能低,供需矛盾突出。2005年中國太陽能用單晶硅企業(yè)開工率在2030,半導(dǎo)體用單晶硅企業(yè)開工率在8090,無法實現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn),多晶硅技術(shù)和市場仍牢牢掌握在美、日、德國的少數(shù)幾個生產(chǎn)廠商中,嚴(yán)重制約我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2、生產(chǎn)規(guī)模小、現(xiàn)在公認(rèn)的最小經(jīng)濟(jì)規(guī)模為1000噸/年,最佳經(jīng)濟(jì)規(guī)模在2500噸/年,而我國現(xiàn)階段多晶硅生產(chǎn)企業(yè)離此規(guī)模仍有較大的距離。3、工藝設(shè)備落后,同類產(chǎn)品物料和電力消耗過大,三廢問題多,與國際水平相比,國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)物耗能耗高出1倍以上,產(chǎn)品成本缺乏競爭力。4、千噸級工藝和設(shè)備技術(shù)的可靠性、先進(jìn)性、成熟性以及各子系統(tǒng)的相互匹配性都有待生產(chǎn)運行驗證,并需要進(jìn)一步完善和改進(jìn)。5、國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng),基礎(chǔ)研究資金投入太少,尤其是非標(biāo)設(shè)備的研發(fā)制造能力差。6、地方政府和企業(yè)項目投資多晶硅項目,存在低水平重復(fù)建設(shè)的隱憂。四、行業(yè)發(fā)展的對策與建議1、發(fā)展壯大我國多晶硅產(chǎn)業(yè)的市場條件已經(jīng)基本具備、時機(jī)已經(jīng)成熟,國家相關(guān)部門加大對多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā),科技創(chuàng)新、工藝完善、項目建設(shè)的支持力度,抓住有利時機(jī)發(fā)展壯大我國的多晶硅產(chǎn)業(yè)。2、支持最具條件的改良西門子法共性技術(shù)的實施,加快突破千噸級多晶硅產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù),形成從材料生產(chǎn)工藝、裝備、自動控制、回收循環(huán)利用的多晶硅產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線,材料性能接近國際同類產(chǎn)品指標(biāo);建成節(jié)能、低耗、環(huán)保、循環(huán)、經(jīng)濟(jì)的

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