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1、我國(guó)多晶硅的機(jī)遇與挑戰(zhàn),蔣榮華 馮地直 丁國(guó)江 吳賢富 峨嵋半導(dǎo)體材料廠,0 前言 由于海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、石油危機(jī)、和世界炒家對(duì)石油的炒作，出現(xiàn)了石油價(jià)格持續(xù)飛漲，由此，各發(fā)達(dá)國(guó)家加快了太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)與利用，從而產(chǎn)生了對(duì)原材料多晶硅的巨大需求量，為了滿足這些巨大的需求，世界開(kāi)展了“轟轟烈烈”的建設(shè)多晶硅生產(chǎn)廠的“運(yùn)動(dòng)”，尤其是中國(guó)，其發(fā)展更是“突飛猛進(jìn)”，從2005-2010年的五年時(shí)間，發(fā)展的多晶硅產(chǎn)能就達(dá)到了2005年世界產(chǎn)能的2倍！這個(gè)規(guī)模和速度都是令世人驚奇的。為了摸清楚我國(guó)多晶硅的具體情況，年初，我們對(duì)我國(guó)多晶硅的建設(shè)情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國(guó)多晶硅存在機(jī)會(huì)，同時(shí)也存在挑戰(zhàn)和陷阱。現(xiàn)把我們收

2、集的資料和基本分析介紹如下：,1、考察和收集國(guó)內(nèi)多晶硅項(xiàng)目的情況,1.1、已建成的多晶硅項(xiàng)目和產(chǎn)能 目前已建成的多晶硅項(xiàng)目已有7個(gè)(見(jiàn)到產(chǎn)品就視為已建成)，產(chǎn)能已達(dá)4760噸。這些已建成的項(xiàng)目，2007年的實(shí)際總產(chǎn)量在1200噸。另外，迅天宇科技開(kāi)發(fā)公司等的物理法提純生產(chǎn)的多晶硅沒(méi)有計(jì)入。,1.2、在建多晶硅項(xiàng)目和產(chǎn)能,在建項(xiàng)目中，2008年投產(chǎn)項(xiàng)目14個(gè)，形成產(chǎn)能可達(dá)約36, 300噸；計(jì)劃2009年到2010年投產(chǎn)的在建多晶硅項(xiàng)目有11個(gè)，2009年形成產(chǎn)能17,450噸，2010年及以后將形成的產(chǎn)能是34,000噸。2008年以后的全部在建項(xiàng)目25個(gè)，總共產(chǎn)能是87,450噸。,1.3、

3、籌建多晶硅項(xiàng)目和產(chǎn)能,全國(guó)籌建的多晶項(xiàng)目共有32個(gè)，全部籌建項(xiàng)目的產(chǎn)能約56000噸。,1.4、全部已建、在建和籌建多晶硅項(xiàng)目的產(chǎn)能,通過(guò)我們初步統(tǒng)計(jì)，截止2008年4月，全部已建、在建和籌建的多晶項(xiàng)目共64個(gè)，產(chǎn)能約148,200噸。,1.5、中國(guó)多晶硅材料大發(fā)展改變了世界多晶硅的格局,近年來(lái)，由于我國(guó)多晶硅原料極其緊缺，嚴(yán)重供不應(yīng)求，價(jià)格飛漲，產(chǎn)生行業(yè)暴利，因此，有許多企業(yè)搶灘加入了建設(shè)多晶硅的行列。我國(guó)從2005-2006年開(kāi)始進(jìn)行多晶硅的擴(kuò)建，2007 - 2008年進(jìn)入高潮期，產(chǎn)能擴(kuò)大也進(jìn)入了飛躍期，2009-2010年將進(jìn)入建設(shè)多晶硅的尾期。2008年我國(guó)多晶硅產(chǎn)量可能達(dá)世界的8-

4、10%，2009可能達(dá)到世界的20%左右，2010年以后可能達(dá)到30%以上，世界多晶硅的格局將發(fā)生重大變化。,2、考察和收集資料的分析,2.1、目前國(guó)內(nèi)外多晶硅市場(chǎng)的供需狀況的分析與預(yù)測(cè),我國(guó)多晶硅多晶硅應(yīng)用及需求量,表2-1 我國(guó)多晶硅應(yīng)用及需求量 單位：噸,表2-2 2004-2008年世界主要多晶硅制造商產(chǎn)量和產(chǎn)能一覽表,公司名稱產(chǎn)量(噸)擴(kuò)產(chǎn)后的產(chǎn)能（噸） 2004 2005 2006 2007 2008 Hemlock(美國(guó))7,0007,4007,70010,00011,000 Wacker(德國(guó))5,0005,0005,5006,5009,000 Tokuyama(日本)5,20

5、05,4005,4005,4008,400 MEMC(美國(guó)/意大利)2,5003,7005,2006,4008,000 REC SGS(美國(guó))2,1002,3002,7006,0007,400 REC AsiMI(美國(guó))2,2003,0003,3003,3003,300 三菱(日本/美國(guó))2,8002,8002,8002,8002,800 住友鈦(日本)700700700700700,表2-3 世界新進(jìn)入廠商多晶硅項(xiàng)目計(jì)劃 （單位：/噸）,公司和地區(qū) 2006 2007 20008 2009 2010 JSSi 850 850 850 Arise 50 200 200 2,000 Solar

6、value2,2005,3005,3005,300 M.Setek1,1003,0003,0006,000 Elkem2,5005,0005,0005,000 French Consortium1,0002,0002,500 俄羅斯及前獨(dú)聯(lián)體國(guó)家606601,2001,2001,200 中國(guó)400 4,200 40,700 57650 91,650 DC Chemical3,000 Hoku 1,500 Isofoton 2,500 總計(jì)46010,710 57,250 75,200 121,500 潛在總能 46010,85063,050 82,000 161,300,我國(guó)2007年多晶硅供

7、需情況,我國(guó)2007年需求在萬(wàn)噸以上，產(chǎn)能4,000噸左右，實(shí)際產(chǎn)量在1,100 1,200噸； 2007年，世界的年產(chǎn)能在50,000噸左右，基本100%發(fā)揮產(chǎn)能，仍然供不應(yīng)求?？傂枨笤?0,000-75,000噸左右。,2008年底我國(guó)多晶硅供應(yīng)壓力減小,2008年需求15,000噸左右，根據(jù)預(yù)測(cè)，產(chǎn)能也在4萬(wàn)噸以上，但是實(shí)際產(chǎn)量可能在7,000 9,000噸。 A、2007年以前形成的產(chǎn)能4,760噸，在2008年，如果能達(dá)產(chǎn)80%，產(chǎn)量即可達(dá)3,800噸左右； B、2008年新形成的產(chǎn)能，可達(dá)約36,000噸，如果2008年實(shí)際產(chǎn)量能達(dá)10%，將可達(dá)3,600噸，如果實(shí)際產(chǎn)量能達(dá)15%

8、，就可達(dá)5,400噸。 以上兩項(xiàng)一共是7,400噸-9,200噸，據(jù)此分析，到2008年底，供需壓力減小。,2009年底我國(guó)多晶硅供需基本平衡,根據(jù)上面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年以前形成的產(chǎn)能達(dá)40,760噸，如果產(chǎn)量能夠達(dá)產(chǎn)能的50%，我國(guó)的實(shí)際產(chǎn)量將達(dá)到約20,000噸，如果產(chǎn)量能夠達(dá)產(chǎn)能的70%左右，2008年以前形成產(chǎn)能的實(shí)際產(chǎn)量將可達(dá)28,000噸左右； 2009年形成新產(chǎn)能17,450噸，如果產(chǎn)量能達(dá)10%，這部產(chǎn)能的產(chǎn)量可達(dá)1,745噸。 因此，預(yù)測(cè)2009年的全部產(chǎn)量可達(dá)約30,000噸左右，我國(guó)多晶硅供需基本平衡或略有剩余。 屆時(shí)，如果國(guó)內(nèi)外的在建項(xiàng)目大部分都能夠建成投產(chǎn)，世界多

9、晶硅的供需狀況將發(fā)生大的變化，將可能初步出現(xiàn)供過(guò)于求的情況。,2010年我國(guó)多晶硅可能供過(guò)于求,2010年，我國(guó)多晶硅產(chǎn)量的預(yù)測(cè)：2008年以前形成的產(chǎn)能達(dá)40,760噸，產(chǎn)量可能達(dá)32,000噸；2009年形成的產(chǎn)能17,450噸，其產(chǎn)量可達(dá)到約8,000噸；2010年形成的產(chǎn)能34,000噸，其產(chǎn)量可達(dá)約3,000噸左右； 合計(jì)2010年其產(chǎn)量可達(dá)約43,000噸-45000噸。 由于我國(guó)多晶硅的建設(shè)規(guī)模相當(dāng)龐大，暫時(shí)超過(guò)了實(shí)際需要， 2010年將可能出現(xiàn)供過(guò)于求的情況，因此，我國(guó)多晶硅可能是調(diào)整的一年。,多晶硅價(jià)格將可能回歸價(jià)值,國(guó)際國(guó)內(nèi)的項(xiàng)目，如果有相當(dāng)部分都能夠建成投產(chǎn) ，產(chǎn)生的產(chǎn)能

10、是相當(dāng)龐大的。2009年及以后，多晶硅價(jià)格將有可能大幅度下降，進(jìn)可能到人民幣500-800元左右的價(jià)格，也可能出現(xiàn)在成本價(jià)或者略低于成本價(jià)銷售的激烈競(jìng)爭(zhēng)情況。,部分生產(chǎn)廠將面臨巨大的經(jīng)營(yíng)壓力,部分沒(méi)有采用綜合利用的生產(chǎn)廠、電價(jià)高和生產(chǎn)成本高的生產(chǎn)廠、產(chǎn)業(yè)鏈條沒(méi)有延伸，不能夠消化高成本的生產(chǎn)廠，將可能面臨巨大的經(jīng)營(yíng)壓力。 只有那些技術(shù)先進(jìn)、采用了綜合利用的生產(chǎn)廠、電價(jià)低、產(chǎn)業(yè)鏈比較長(zhǎng)，能夠消化成本壓力的企業(yè)，才能夠生存下來(lái)。,2.5、 生產(chǎn)多晶硅的原料氯氣和三氯氫硅等將可能出現(xiàn)短缺,由于目前多晶硅供不應(yīng)求，有部分多晶硅生產(chǎn)公司為了搶市場(chǎng)和工程進(jìn)度，沒(méi)有建設(shè)氯化氫和三氯氫硅的原料部分。 因此，20

11、09年以后，由于我國(guó)多晶硅生產(chǎn)規(guī)模集聚擴(kuò)大，氯化氫和三氯氫硅等原料將可能出現(xiàn)嚴(yán)重短缺現(xiàn)象。,2.6、 多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅的消化問(wèn)題將非常嚴(yán)峻,每生產(chǎn)一公斤多晶硅，將產(chǎn)生大約14公斤的四氯化硅副產(chǎn)物，由于我國(guó)多晶硅生產(chǎn)規(guī)模集聚擴(kuò)大，因此，產(chǎn)生的副產(chǎn)物四氯化硅的數(shù)量也將是一個(gè)非常龐大的數(shù)量，如果不能充分利用，將可能產(chǎn)生環(huán)境災(zāi)難。 凡是生產(chǎn)多晶硅的企業(yè)，現(xiàn)在就必須考慮對(duì)四氯化硅副產(chǎn)物的處理問(wèn)題，采取什么方式綜合利用它們，這個(gè)問(wèn)題可說(shuō)是生產(chǎn)多晶硅企業(yè)“生死存亡”的大問(wèn)題。,3、目前應(yīng)該有所注意的事情,3.1、現(xiàn)在上多晶硅項(xiàng)目應(yīng)注意投資風(fēng)險(xiǎn)的防范 目前，我國(guó)全部已建、在建和籌建的總產(chǎn)能約148,200

12、噸，其總產(chǎn)能已大大超過(guò)目前和未來(lái)幾年全世界的需求，這還不包括世界其他國(guó)家擴(kuò)大產(chǎn)能的數(shù)量。 多晶硅在半導(dǎo)體方面的需要是有限的，太陽(yáng)能電池方面的需要雖然較大，但也大大超過(guò)其短期未來(lái)的需要。 在太陽(yáng)能電池的應(yīng)用方面，采用西門子方法生產(chǎn)的多晶硅，還面臨物理法生產(chǎn)多晶硅和薄膜太陽(yáng)能電池的激烈競(jìng)爭(zhēng)，他們?cè)谔?yáng)能電池的性能方面差距不大，但成本差距巨大，因此，其競(jìng)爭(zhēng)能力比較差。 如果采用西門子方法，目標(biāo)應(yīng)瞄準(zhǔn)電路級(jí)產(chǎn)品，同時(shí)，應(yīng)有強(qiáng)大的技術(shù)保障和電力成本保證，最好能夠確保產(chǎn)品成本在300元/公斤以下，才能夠具有較大的競(jìng)爭(zhēng)能力和優(yōu)勢(shì)。,3.2、綜合利用 降低成本,可以預(yù)料，在未來(lái)2年，多晶硅市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將非常激烈，

13、采取綜合利用，是降低成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力的有力方法。 我國(guó)大規(guī)模的建設(shè)多晶硅項(xiàng)目，其四氯化硅的出路問(wèn)題，是一個(gè)非常大的難題，必須采取綜合利用，應(yīng)盡可能完善已建項(xiàng)目。,消耗四氯化硅的方法介紹（一）,最直接和最簡(jiǎn)單的方法，就是采用目前生產(chǎn)多晶硅的尾氣分離出來(lái)的四氯化硅氫還原（不需把四氯化硅通過(guò)氫化轉(zhuǎn)化成三氯氫硅）直接生產(chǎn)多晶硅。該方法 的最大優(yōu)點(diǎn)是：可以綜合利用SiCl4副產(chǎn)物，而不需采用氫化工藝、其設(shè)備可利用現(xiàn)存的設(shè)備而不需另外建立系統(tǒng)、可利用原來(lái)SiHCl3氫還原生產(chǎn)多晶硅的系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)，從而減少了設(shè)備的投入,同時(shí)減少了人工成本、工藝簡(jiǎn)單、成熟、安全性高、產(chǎn)品質(zhì)量高，綜合利用，有利于環(huán)境保護(hù)，產(chǎn)品

14、質(zhì)量高，可用于半導(dǎo)體和太陽(yáng)能電池，只是生長(zhǎng)速度比較慢，但可通過(guò)一些輔助手段提高其生長(zhǎng)速度,消耗四氯化硅的方法介紹（二）,它的缺點(diǎn)是沉積速度比較慢，反應(yīng)溫度高，單獨(dú)能耗比SiHCl3氫還原生產(chǎn)多晶硅要高。但是，SiCl4是直接利用的副產(chǎn)物，原料是零成本，它省略了氫化工序，通過(guò)采用一些節(jié)能措施以后，在綜合能耗方面，SiCl4與SiHCl3氫還原生產(chǎn)多晶硅相比較，可能不相上下，但SiCl4更節(jié)約設(shè)備投資和人工成本。,消耗四氯化硅的方法介紹（三）,在目前的情況下，SiCl4熱氫化的轉(zhuǎn)換效率在10-15%，SiCl4冷氫化的轉(zhuǎn)換效率在15-30%（但加硅粉的技術(shù)問(wèn)題目前還沒(méi)完全解決）。據(jù)了解，目前四氯化

15、硅轉(zhuǎn)換成SiHCl3的電耗，在68千瓦時(shí)/公斤，生產(chǎn)1公斤多晶硅需要18公斤三氯氫硅，其轉(zhuǎn)換的電耗在108144千瓦時(shí)，加上SiHCl3氫還原生產(chǎn)多晶硅的電耗170千瓦左右，這樣，每生產(chǎn)1公斤氫化以后的多晶硅，電耗在300千瓦時(shí)左右。通過(guò)SiCl4氫還原生產(chǎn)多晶硅與SiCl4氫化轉(zhuǎn)為SiHCl3以后生產(chǎn)多晶硅進(jìn)行比較，我們認(rèn)為，直接采用SiCl4氫還原生產(chǎn)多晶硅的成本可能更低，它既提高了經(jīng)濟(jì)效益，又解決了SiCl4的出路問(wèn)題，因此，它是一種解決SiCl4出路問(wèn)題的最佳方式之一。,消耗四氯化硅的方法介紹（四）,直接利用四氯化硅生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅，還有一種方法就是：采用目前生產(chǎn)多晶硅的尾氣（里面大

16、部分是三氯氫硅和四氯化硅）加上新的三氯氫硅料，進(jìn)行氫還原生產(chǎn)多晶硅，可用于生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅，可降低成本，這方面，日本有專利報(bào)告，我國(guó)也進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，這個(gè)方法是可行的。,消耗四氯化硅的方法介紹（五）,VLD法生產(chǎn)粒狀太陽(yáng)能級(jí)多晶硅 VLD（Vapor to Liquid Deposition）的技術(shù)要點(diǎn)是，將提純后的SiCl4和H2的混合物送入爐內(nèi)，在1500的石墨發(fā)熱體上進(jìn)行還原淀積，形成液態(tài)硅，隨后將液化后的硅滴入收集盤，生成顆粒狀硅。 此工藝在1500進(jìn)行還原，其反應(yīng)速率，比低溫（1100）還原可提高約10倍左右的反應(yīng)速率，并將還原硅的間斷操作變?yōu)榱诉B續(xù)生產(chǎn)，易于擴(kuò)大規(guī)模。其主要缺點(diǎn)是試驗(yàn)樣品中含碳較高，而且得到的產(chǎn)品是粒狀硅。另外，目前國(guó)內(nèi)