直拉法生产单晶硅项目计划书.doc

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1、新能源产业单晶硅项目可行性报告书2014年01月作成第一章 总 论1.1项目概况 项目名称：直拉法生产单晶硅新建企业名称：八零九零有限公司项目负责人：刘冰 项目建设地点：山东济南1.2项目提出的背景硅是地球上储藏最丰富的材料之一，从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。直到上世纪60年代开始，硅材料就取代了原有锗材料。硅材料因其具有耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料，目前的集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。单晶硅又叫硅单晶（Monocrystalline silicon），分子式：Si，分子量：28

2、.086. 单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势，近三十年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。1.2.1.具体介绍我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。单晶硅，英文：Monocrystallinesilicon。是硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%，甚

3、至达到99.%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。用途：单晶硅具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，且随着温度升高而增加，具有半导体性质。单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第A族元素，形成P型半导体，掺入微量的第VA族元素，形成N型，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。单晶硅是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。在开发能源方面是一种很有前途的材料。单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ）和外延法。直拉法、区熔法生长单晶

4、硅棒材，外延法生长单晶硅薄膜。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。1.2.2.发展现状单晶硅建设项目具有巨大的市场和广阔的发展空间。在地壳中含量达25.8%的硅元素，为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。各种晶体材料，特别是以单晶硅为代表的高科技附加值材料及其相关高技术产业的发展，成为当代信息技术产业的支柱，并使信息产业成为全球经济发展中增长最快的先导产业。单晶硅作为一种极具潜能，亟待开发利用的高科技资源，正引起越来越多的关注和重视。与此同时，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家正掀起开发利用太阳能的热潮并成为各国制定可持续发展战略的重要

5、内容。在跨入21世纪门槛后，世界大多数国家踊跃参与以至在全球范围掀起了太阳能开发利用的“绿色能源热”，一个广泛的大规模的利用太阳能的时代正在来临，太阳能级单晶硅产品也将因此受世人瞩目。目前各国相继研发太阳能光伏系统，把太阳能发电终端，所产生的电能输送到电网，用电网使用。1.2.3.物理特性硅是地球上储藏最丰富的材料之一，从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。直到上世纪60年代开始，硅材料就取代了原有锗材料。硅材料因其具有耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料，集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。熔融的单

6、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。单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加，有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的族元素，如硼可提高其导电的程度，而形成p型硅半导体；如掺入微量的族元素，如磷或砷也可提高导电程度，形成n型硅半导体。1.3.应用领域硅有晶态和无定形两种同素异形体。晶态硅又分为单晶硅和多晶硅，它们均具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质。 单晶硅在日常生活中是电子计算机、自动

7、控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车，处处都离不开单晶硅材料，单晶硅作为科技应用普及材料之一，已经渗透到人们生活中的各个角落。在光伏技术飞速发展的今天，利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能，实现了迈向绿色能源革命的开始。1.3.1.半导体非晶硅是一种直接能带半导体，它的结构内部有许多所谓的“悬键”，也就是没有和周围的硅原子成键的电子，这些电子在电场作用下就可以产生电流，并不需要声子的帮助，因而非晶硅可以做得很薄，还有制作成本低的优点。单晶硅主要用于制作半导体元件，其用途主要是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二

8、极管、开关器件等。1.3.2.光伏组件单晶硅是光伏行业中太阳能电池发电的转换器，其转换率的高低直接决定着太阳能利用率的多少，单晶硅生产处于太阳能光伏产业链的中游，在国内拉单晶技术已趋成熟，国家“863”计划超大规模集成电路（IC）配套材料重大专项总体组在组织专家北京对西安理工大学和北京有色金属研究总院承担的“TDR-150型单晶炉（12英寸MCZ综合系统）”完成了验收。这标志着拥有自主知识产权的大尺寸集成电路与太阳能用硅单晶生长设备，在我国首次研制成功。这项产品使中国能够开发具有自主知识产权的关键制造技术与单晶炉生产设备，填补了国内空白，初步改变了在晶体生长设备领域研发制造受制于人的局面，在生

9、产装备上已经完全实现国产化。产业链最上游是多晶硅的生产厂商，多晶硅高新技术与设备为欧美国家所垄断，国内的多晶硅生产厂商与欧美厂商没有竞争优势，目前中国全年所需要的多晶硅中仍然有50%需要从美国等国的光伏企业进口。而处于下游的国内电池封装商面对的市场主要集中在欧美国家，其发展容易受制于人。因此在光伏产业中单晶硅生产企业相对最具安全。江苏作为光伏产业大省，太阳能电池产量占了全国的三分之二、全球的四分之一，在世界太阳能电池产量前15位的电池制造商中，江苏占了5家，江苏的光伏产业呈现协调快速发展势头，并且在全国率先出台了江苏省新能源产业调整和振兴规划纲要和江苏省光伏发电推进意见，果断提出将采取电价补贴

10、的政策手段，计划通过3年努力，力争在全省建成光伏并网发电装机容量400兆瓦。泰州市新能源产业振兴规划纲要（20092012年），在泰州建设30兆瓦屋顶电站、2兆瓦建筑一体化电站，中盛光电集团成为被重点扶持的企业之一。而作为泰州的邻市扬州，2010年光伏产业的年销售收入已达到400亿元以上，其中规模较大的企业有江苏顺大、晶澳太阳能，2010年12月19日，由波司登控股集团有限公司与江苏康博科技有限公司共同投资亿元打造的、年产吨高纯硅项目也在扬州签约。不仅是电池制造，光伏电站，包括周边零配件的整个生产链在江苏已经初具规模，这将为单晶硅生产销售提供便利条件。虽然近年来我国的光伏产业受到了极大地冲击，

11、但是随着国家对新能源建设的不断的投入，这一产业终将会复兴。第二章 研究趋势2.1.概述日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。中国硅材料工业与日本同时起步，但总体而言，生产技术水平仍然相对较低，而且大部分为2.5345英寸硅锭和小直径硅片。中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上，于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅，标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。全世界单晶硅的产能为1万吨/年，年消耗量约为6000吨7000吨。未来几年中，世界单晶硅材料发展将呈现以下发展趋势：2.2.微型化随着半导体材料技术的发展，对硅片的规格和质量也提出更高的要求，适合微细加工的大

12、直径硅片在市场中的需求比例将日益加大。硅片主流产品是200mm，逐渐向300mm过渡，研制水平达到400mm450mm。据统计，200mm硅片的全球用量占60%左右，150mm占20%左右，其余占20%左右。Gartner发布的对硅片需求的5年预测表明，全球300mm硅片将从2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韩等国家都已经在1999年开始逐步扩大300mm硅片产量。据不完全统计，全球已建、在建和计划建的300mm硅器件生产线约有40余条，主要分布在美国和我国台湾等，仅我国台湾就有20多条生产线，其次是日、韩、新及欧洲。世界半导体设备及材料协会（SEMI）的调查显示，20

13、04年和2005年，在所有的硅片生产设备中，投资在300mm生产线上的比例将分别为55%和62%，投资额也分别达到130.3亿美元和184.1亿美元，发展十分迅猛。而在1996年时，这一比重还仅仅是零。2.3.国际化，集团化研发及建厂成本的日渐增高，加上现有行销与品牌的优势，使得硅材料产业形成“大者恒大”的局面，少数集约化的大型集团公司垄断材料市场。上世纪90年代末，日本、德国和韩国（主要是日、德两国）资本控制的8大硅片公司的销量占世界硅片销量的90%以上。根据SEMI提供的2002年世界硅材料生产商的市场份额显示，Shinetsu、SUMCO、Wacker、MEMC、Komatsu等5家公司

14、占市场总额的比重达到89%，垄断地位已经形成。2.4.硅基材料随着光电子和通信产业的发展，硅基材料成为硅材料工业发展的重要方向。硅基材料是在常规硅材料上制作的，是常规硅材料的发展和延续，其器件工艺与硅工艺相容。主要的硅基材料包括SOI（绝缘体上硅）、GeSi和应力硅。SOI技术已开始在世界上被广泛使用，SOI材料约占整个半导体材料市场的30%左右，预计到2010年将占到50%左右的市场。Soitec公司（世界最大的SOI生产商）的2000年2010年SOI市场预测以及2005年各尺寸SOI硅片比重预测了产业的发展前景。2.5.制造技术升级半导体,芯片集成电路,设计版图,芯片制造,工艺世界普遍采

15、用先进的切、磨、抛和洁净封装工艺，使制片技术取得明显进展。在日本，200mm硅片已有50%采用线切割机进行切片，不但能提高硅片质量，而且可使切割损失减少10%。日本大型半导体厂家已经向300mm硅片转型，并向0.13m以下的微细化发展。另外，最新尖端技术的导入，SOI等高功能晶片的试制开发也进入批量生产阶段。对此，硅片生产厂家也增加了对300mm硅片的设备投资，针对设计规则的进一步微细化，还开发了高平坦度硅片和无缺陷硅片等，并对设备进行了改进。硅是地壳中赋存最高的固态元素，其含量为地壳的四分之一，但在自然界不存在单体硅，多呈氧化物或硅酸盐状态。硅的原子价主要为4价，其次为2价；在常温下它的化学

16、性质稳定，不溶于单一的强酸，易溶于碱；在高温下化学性质活泼，能与许多元素化合。硅材料资源丰富，又是无毒的单质半导体材料，较易制作大直径无位错低微缺陷单晶。晶体力学性能优越，易于实现产业化，仍将成为半导体的主体材料。多晶硅材料是以工业硅为原料经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料，是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料，是信息产业和新能源产业最基础的原材料。第三章 单晶硅的生产工艺3.1.直拉法单晶硅生长目前，生产单晶硅的方法主要有直拉法，区熔法，其他方法如基座法，片状生长法，气象生长法，外延法等，都因各自的不足未能被普遍推广。直拉

17、法和区熔法比较，以直拉法为主要，它投料多，生产的单晶直径大，设备自动化程度高，工艺比较简单，生产效率高。直拉法生产的单晶硅，占世界单晶硅总量的70%以上。直拉法又称切克劳斯基法，它是在1917年有切克劳斯基（Czochralski）建立起来的一种晶体生长方法，简称CZ法，CZ法的特点是在一个直通型的热系统中，用石墨电阻加热，将装在高纯石英坩埚中的多晶硅融化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反向转动坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程，一支单晶体就生长出来了。3.2.加工工艺加料熔化缩颈生长放肩生长等径生长尾部生长 （）加料：将多晶硅原料及杂质放入石

18、英坩埚内，杂质的种类依电阻的或型而定。杂质种类有硼，磷，锑，砷。（）熔化：加完多晶硅原料于石英埚内后，长晶炉必须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（）以上，将多晶硅原料熔化。（）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（）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，产生零位错的晶体。 （）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

19、到所需的大小。（）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。 （）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，那么热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。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。 3.2.单晶硅棒加工成单晶硅抛光硅片 加工流程： 单晶生长切断外径滚磨平边或型槽处理切片 倒角研磨 腐蚀抛光清洗包装 切断：目的是切除单晶硅棒的头部、尾部及超出客户规格的部分

20、，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。 切断的设备：内园切割机或外园切割机 切断用主要进口材料：刀片 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抛光晶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。 外径滚磨的设备：磨床 平边或型槽处理：指方位及指定加工，用以单晶硅棒上的特定结晶方向平边或型。 处理的设备：磨床及绕射仪。 切片：指将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶片。 切片的设备：内园切割机或线切割机 倒角：指将切割成的晶片税利边修整成圆弧形，防止晶片边缘破裂及晶格缺陷产生，增加磊晶层及光阻层的平坦度。 倒角的主要设备：倒角机 研

21、磨：指通过研磨能除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层，有效改善单晶硅片的曲度、平坦度与平行度，达到一个抛光过程可以处理的规格。 研磨的设备：研磨机（双面研磨） 主要原料：研磨浆料（主要成份为氧化铝，铬砂，水），滑浮液。 腐蚀：指经切片及研磨等机械加工后，晶片表面受加工应力而形成的损伤层，通常采用化学腐蚀去除。 腐蚀的方式：（）酸性腐蚀，是最普遍被采用的。酸性腐蚀液由硝酸（3），氢氟酸（），及一些缓冲酸（3，34）组成。 （）碱性腐蚀，碱性腐蚀液由或加纯水组成。 抛光：指单晶硅片表面需要改善微缺陷，从而获得高平坦度晶片的抛光。 抛光的设备：多片式抛光机，单片式抛光机。 抛光的方式：粗抛：主要作用

22、去除损伤层，一般去除量约在； 精抛：主要作用改善晶片表面的微粗糙程度，一般去除量以下 主要原料：抛光液由具有2的微细悬硅酸胶及（或或4）组成，分为粗抛浆和精抛浆。 清洗：在单晶硅片加工过程中很多步骤需要用到清洗，这里的清洗主要是抛光后的最终清洗。清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。 清洗的方式：主要是传统的湿式化学洗净技术。 主要原料：24，22，4， （）损耗产生的原因 多晶硅单晶硅棒 多晶硅加工成单晶硅棒过程中：如产生损耗是重掺埚底料、头尾料则无法再利用，只能当成冶金行业如炼铁、炼铝等用作添加剂；如产生损耗是非重掺埚底料、头尾料可利用制成低档次的硅产品，此部分应按边角料征税。 重掺料是

23、指将多晶硅原料及接近饱和量的杂质（种类有硼，磷，锑，砷。杂质的种类依电阻的或型）放入石英坩埚内溶化而成的料。重掺料主要用于生产低电阻率（电阻率欧姆厘米）的硅片。损耗：单晶拉制完毕后的埚底料约。 单晶硅棒整形过程中的头尾料约。单晶整形过程中（外径磨削工序）由于单晶硅棒的外径表面并不平整且直径也比最终抛光晶片所规定的直径规格大，通过外径磨削可以获得较为精确的直径。损耗约。 3.3.直拉法单晶生长技术的机械设备上海汉虹的FT-CZ2008A、FT-CZ2208AE、FT-CZ2208A，西安理工大学的TDR80A-ZJS、TDR80B-ZJS、TDR80C-ZJS、TDR85A-ZJS、TDR95A

24、-ZJS、TDR112A-ZJS，美国KAYEXCG3000、CG6000、KAYEX100PV、KAYEX120PV、KEYEX150，Vision300型，投料量分别为30kg、60kg、100kg、120kg、150kg、300kg,以及其他厂家的部分单晶生长炉。其中西安理工大学的单晶拉制炉作为国内自主创新的产品，有很大的优越性。TDL-FZ35型区熔单晶炉TDL-FZ35型区熔单晶炉，是在高纯氮气环境中，用单匝高频感圈加热，对多晶体棒进行区域熔炼，达到提供并用FZ法拉制高纯无位错大直径(34)单晶硅的设备。获省级科技进步三等奖。该设备的主要性能指标如下：晶体直径：34(75100mm)

25、晶体长度：1000mm高频发生器功率：60KW晶轴拉速范围：0.520mmminTDL(R)-J40型光学晶体炉内容简介：该炉是用直拉法控制激光固体材料(如钇铝石榴石，铝酸钇等)单晶体的专用设备。它可以在大气或充入各种纯净保护气体下工作。曾获机械工业部和陕西省科技进步二等奖。该设备的主要性能指标如下：炉室尺寸：400mm采用中频加热电源：20KW 2500HZ采用电阻加热电源：42KVA最高加热温度：2100最大投料量：3kg籽晶在炉内行程：300mmTDR(L)-J60型光学晶体生长设备主要内容：TDR(L)J60型光学晶体生长设备是在高真空、保护气体条件下以石墨电阻或以中频感应加热方法将原

26、材料熔化，用直拉法生长红宝石、蓝宝石、YAG、化学计量比铌酸锂等光学晶体的设备。技术水平：TDR(L)J60型光学晶体生长设备具有稳定可靠的低速运动性能、程序控制工作速度的变化功能、上称重计算机自动控制直径功能或下称重计算机自动控制直径功能，综合性能达到了国际先进国内领先水平，具有自主的知识产权。主要技术参数:1熔料量： 10kg2晶体直径： 33加热功率 30kW4最高加热温度 21005主炉室尺寸600900mm6冷炉极限真空度 3Pa7充气压力0.08MPaTDR-62CP型单晶炉内容简介：TDR-62CP型单晶炉，是在惰性气体环境中，以石墨电阻加热器将硅材料熔化，用软轴直拉法生长无位错

27、单晶的设备。它可以生长大规模集成电路所需要的高质量单晶。这种单晶炉能够使用12的石英坩埚，投料20kg，拉制4或5的单晶，其最大裕度可允许使用14的石英坩埚，投料30kg拉制6的单晶。采用计算机控制等径生长晶体。该设备的主要性能指标如下：投 料 量：30kg晶体规格：5籽晶炉内行程：2200mm最大功率：130kwTDR-GY652型高压单晶炉主要内容：TDRGY652型高压单晶炉室在惰性保护气体-氩气高压条件下，采用石墨电阻加热方式，将GaAs、InP等材料合成熔化，已LEC法从熔体中拉制大直径(46) GaAs、InP单晶的专用设备。技术水平：TDR-GY652型高压单晶炉是目前国际上最大

28、的GaAs、InP单晶制备设备，具有先进的上称重计算机自动控制直径功能、加热温度自动控制功能、各种安全自动保护功能，具备三段加热能力，可满足生长6 GaAs单晶的能力。综合性能达到了国际先进国内领先水平，具有自主的知识产权。主要技术参数:1熔料量： 40kg2晶体直径： 63加热功率 1205535kW4最高加热温度 16005主炉室尺寸6521000mm6冷炉极限真空度 1Pa7充气压力10MPaTDR-70A（B）型单晶炉主要内容：TDR-70A型单晶炉是软轴提拉型人工晶体生长设备，是在惰性气体环境中以石墨电阻加热器将硅半导体材料熔化，用直拉法生长无位错硅单晶的设备，它可生产太阳能电池用的

29、6硅单晶和大规模集成电路所需要的高质量硅单晶。技术水平：该产品采用了磁流体密封技术、浮动式翻版隔离阀、拱形封头式炉盖结构、浮动式提升结构等先进技术，采用计算机自动控制直径系统 ，综合性能达到了国际先进国内领先水平，具有自主的知识产权。主要技术参数:熔料量： 60kg （18 热系统）n晶体直径： 6 -6.5 nTDR70A 圆筒副室（TDR70B 开门副室）n1加热功率 120kWn2最高加热温度 1600n11冷炉极限真空度 1Pan12主炉室尺寸 7001000n14翻版阀通径 200mmTDR-80A（B）型单晶炉主要内容：TDR80A型单晶炉是软轴提拉型人工晶体生长设备，是在惰性气体

30、环境中以石墨电阻加热器将硅半导体材料熔化，用直拉法生长无位错硅单晶的设备，它可生产太阳能电池用的6硅单晶和大规模集成电路所需要的高质量硅单晶。技术水平：该产品采用了磁流体密封技术、浮动式翻版隔离阀（或旋盖式隔离阀）、拱形封头式炉盖结构、浮动式提升结构等先进技术，采用计算机自动控制直径系统 ，综合性能达到了国际先进国内领先水平，具有自主的知识产权。主要技术参数:n熔料量： 60kg （18 热系统）n晶体直径： 8 nTDR80A 圆筒副室（TDR80B 开门副室）n1加热功率 160kWn2最高加热温度 1600n11冷炉极限真空度 1Pan12主炉室尺寸 8001000n14翻版阀通径 26

31、0mm而上海汉虹是上海申和热磁电子有限公司和日本磁性技术株式会社合资企业，在单晶炉制作，研发等方面有很强的实力，其单晶炉自动化程度较高第四章 市场预测和产品方案4.1.市场概况2007年，中国市场上有各类硅单晶生产设备1500余台，分布在70余家生产企业。2007年5月24日，国家“863”计划超大规模集成电路（IC）配套材料重大专项总体组在北京组织专家对西安理工大学和北京有色金属研究总院承担的“TDR-150型单晶炉（12英寸MCZ综合系统）”完成了验收。这标志着拥有自主知识产权的大尺寸集成电路与太阳能用硅单晶生长设备，在我国首次研制成功。这项产品使中国能够开发具有自主知识产权的关键制造技术

32、与单晶炉生产设备，填补了国内空白，初步改变了在晶体生长设备领域研发制造受制于人的局面。硅材料市场前景广阔，中国硅单晶的产量、销售收入近几年递增较快，以中小尺寸为主的硅片生产已成为国际公认的事实，为世界和中国集成电路、半导体分立器件和光伏太阳能电池产业的发展做出了较大的贡献。4.2.国内外太阳能光伏组件市场概况4.2.1.国外光伏组件概况世界光伏组件在过去15年快速增长，21世纪初，发展更加迅速，最近三年平均年增长率超过20%。2006年光伏组件生产达到1282MW。在产业方面，各国一直通过扩大规模、提高自动化程度，改进技术水平、开拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。商品化电池效率从10-1

33、3%提高到16-17.5%。单条生产线生产规模从1-5MW/年发展到5-35MW/年，并正在向50MW甚至100MW扩大；光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。4.2.2.国内光伏组件概况虽然2011年的国外的双反政策对中国的光伏产业造成了极大的冲击，但是随着政府的大力支持，光伏产业逐步的从出口转向国内销售。中国能源发展十二五规划确定，十二五时期太阳能发电装机容量目标在21GW以上。该目标近年来已三次上次，最初仅为5GW。若是未来三年的年装机达到10GW左右，中国将一举成为全球最大的光伏发电应用市场。此外,针对目前光伏产业的乱象以及产能过剩，国家将鼓励通过企业兼并重组的广式，扶优扶强；同时对光

34、伏企业的发电标准财政补贴会提高，对光伏发电企业给予税收优惠政策，以及金融方面在融资等方面给予支持。4.3.太阳能单晶硅及切片市场预测太阳内光伏产业的复苏，势必会带动单晶硅及切片市场的崛起。4.3.1.我国太阳能单晶硅发展现状我国太阳能电池的产量最近几年持续保持高速增长，短短几年，从事光伏产业的企业已发展致500多家。2006年，我国太阳能电池产量达到370MW，生产能力达1200MW。由于太阳能电池的高速发展，国内太阳能电池单晶硅生产企业不断增多，目前规模最大的是河北宁晋单晶硅基地，2006年产量已达1170吨/年，销售额达到36亿元。其他有锦州新日硅/华日硅/华昌电子材料公司、江苏顺大半导体

35、有限公司、常州天合光能有限公司等公司太阳能电池单晶硅的产量也很大。2006年我国太阳能用单晶硅产量已达3188吨，已占到全国单晶硅生产量的85%。表3-3为20012006年国内太阳能用单晶硅生产状况。表3-3 20012006年国内太阳能用单晶硅生产状况。年份200120022003200420052006单晶硅总产量（t）561.9769.11191.41750.82564.53739.8太阳能级单晶硅产量（t）286.7403730.551154.2418873188.3太阳能级单晶硅产量年增长率（%）38.240.681.2857.9663.5268.96太阳能级单晶硅产量平均增长率（

36、%）46.1 图3-1 国内单晶硅总产量及太阳能用单晶硅产量国内太阳能用单晶硅产量由2001年的207.4吨上升到2006年的3188吨，六年内增长了15倍。4.4.产品方案及投资规模4.4.1.产品方案年产20吨8英寸单晶硅（硅纯度为99.9999）及120万片单晶硅切片，产品主要用于单晶硅太阳电池的制造，是单晶硅太阳电池的主要原料。4.4.2.投资规模 市场需求是决定生产规模的首要因素，鉴于对市场需求量的分析，再结合公司生产实际和今后发展方向，制定该项目的投资规模：年产20t单晶硅及120万片单晶硅切片。4.4.3.生产纲领本项目生产大纲为: 年产200t单晶硅及1200万片单晶硅切片。第

37、五章 原料供应5.1.原料消耗本项目原辅材料消耗按年产20t单晶硅计算，本项目的主要原材料是硅料及辅助材料。原辅材料供应见表41。表41 主要原辅材料供应一览表序号原辅材料名称包装规格单位消耗量1多晶硅料/t/a19.22氢氟酸（55%）5kg/桶，塑料桶t/a9.63硝酸（65%）15kg/桶，塑料桶t/a10.24片 碱50kg/袋，蛇皮袋t/a35冰醋酸（99%）15kg/桶，塑料桶t/a4.86双氧水（30%）15kg/桶，塑料桶t/a0.487氨 水（30%）15kg/桶，塑料桶t/a0.488无水乙醇1kg/瓶，玻璃瓶t/a0.729免清洗单晶硅料/t/a3010液氩/m3/a32

38、011切割液200kg/桶，塑料桶t/a5412SiC粉末/t/a5413洗涤剂/t/a514磨 液10kg/桶，塑料桶t/a115细 砂（喷砂用）/t/a116外购硅片/万片/a45.2.动力消耗情况(1)电：320104KWH(2)自来水：年用水量2万吨(3)纯水：纯水制备量 1吨/小时，水质18M(4)液氩： 32m5.3.仓库及运输本项目在新建厂房中已考虑仓库。足够满足项目需要。本项目运输总量大，公司依靠外协来满足项目运输量的要求。第六章 建设条件、厂址方案及公用设施第七章 环境保护、职业安全卫生及消防7.1.环境保护7.1.1.设计原则(1)严格执行国家环境保护法，认真执行“三同时”

39、原则。(2)对生产过程中产生的废气、废水、噪声采取综合治理。7.1.2.设计采用的环境保护标准及规定(1)环境空气质量标准(GB3095-1996 )。(2)大气污染物综合排放标准(GB16297-1996 )。(3)工业企业厂界噪声标准 ( GB6348-1990 )。(4)污水综合排放标准(GB8978-1996 )。 7.1.3.污染治理7.1.3.1.主要污染源及处理措施(1)噪声 本项目噪声主要来源于风机、水泵、冷却塔以及硅料切割设备等，其中风机、水泵、冷却塔设置于车间外，其余设备基本上设置于车间内，车间内的噪声源强约为75.085.0dB，车间外噪声监测值约为65.876.1dB。

40、为确保本项目建成投产后本项目四周厂界处噪声达标，进一步做好环境保护工作，采取以下防治措施：注意设备选型及安装。设计中尽量选用加工精度高、运行噪声低的设备。在安装时，对风机、水泵、真空泵、空压机、切片机等高噪声设备须采取减震、隔震措施；对风机、水泵、真空泵、空压机等设备安装时采用消声措施，并分别设置于专用的辅助用房内，对上述辅助用房的四周墙壁采用吸声材料进行铺设，同时少设门窗，设备工作时应保持门窗关闭；冷却水循环系统安装时建议在其内部设置适量的软体材料，尽量减少水流落差造成的低频噪声。车间四周墙壁上窗户均使用双层隔声窗，生产时尽量少开启门窗，采用换气扇进行通风换气。重视整体设计。尽量将高噪声设备

41、尽量布置在生产车间的中部，而主要生产车间布置在整个厂区的中部。根据高噪声设备的分布，在设备上方安装吸声吊顶。平时生产中加强对各设备的维修保养，对其主要磨损部位及时加添润滑油，必要时应及时更换。在南北侧厂界设置2m高的非镂空围墙，厂界内侧设置宽约5m的绿化隔离带，种植乔木为主，辅以灌木等。预计采取上述措施后及车间墙壁的阻隔，本项目噪声不会对周边声环境造成不利影响。(2)废水本项目废水包括生产废水和生活污水。其中生产废水又分为含氟废水和不含氟废水：其中含氟废水包括单晶硅腐蚀工艺废水（包括超声波清洗、清洗、高纯水浸泡废水、甩干废水），酸雾及碱雾吸收废水，以废水形式排放的废酸及废碱（主要包括碱腐蚀+酸

42、洗工艺中产生的废碱及后道浸泡废水）；不含氟废水包括单晶硅棒去头尾、切方设备冷却水及切片后的清洗废水，在硅片研磨生产过程中产生的研磨、清洗废水，高纯水制备过程中产生的RO浓水及反冲洗酸碱废水，设备间接冷却水。这部分废水中设备间接冷却水为清洁水，可直接排放。根据本项目废水产生情况，公司在厂区内设置两套污水处理设施。其中一套主要用于处理产生的切方、切片设备冷却水及硅片后道清洗废水，硅片研磨、清洗废水，反冲洗酸碱废水。处理规模为300m3/d，处理工艺为：另一套主要用于处理含氟废水，包括腐蚀工艺废水，酸雾及碱雾吸收废水，以废水形式排放的废碱及废酸。处理规模为150m3/d，处理工艺为：根据当地污水管网

43、规划及环保部门的要求，本项目废水经厂区内预处理达到GB8978-1996中的三级排放标准后，汇同周边的*有限公司的废水、*有限公司的废水以及镇上的废水一起铺设管网，接入到东片污水处理工程镇1#泵站处（距离本项目约7200m），纳入东片污水处理厂，经处理达标后排入杭州湾。另外，本项目生活污水，经厂内简单处理后可与生产废水一起接入管网中，接入到东片污水处理工程镇1#泵站处，经处理达标后排入杭州湾。采取上述措施后，预计对附近水体水质影响不大。(3)固体废弃物 本项目固废主要包括：生产废料；硅粉及打磨喷砂粉尘；含氟废水处理产生的污泥；废液；生产垃圾；职工生活垃圾。生产废料。主要包括生产过程中的废硅料，

44、喷砂产生的废粉等。其中废硅料产生量约为120t/a，经厂区内集中收集后部分由腐蚀工艺重新进行加工回用于生产过程中，其余部分由原料供应厂家回收利用；喷砂废粉产生量约为3.2t/a，经集中收集后均由原料供应厂家回收利用。硅粉及打磨喷砂粉尘。硅粉主要包括研磨、切割废水沉淀过滤得到的硅粉及切片机的冷却液过滤装置得到的硅粉，产生量约为24t/a，经集中收集后均由原料供应厂家回收利用；打磨喷砂粉尘主要来源于打磨喷砂过程中除尘系统收集的粉尘，产生量为80t/a，主要为一些金属杂质和少量硅粉，可与污泥一并送至当地砖瓦厂进行综合利用。含氟废水处理产生的污泥。该污泥主要含有氟化钙、硫酸钙等无机盐，产生量约为160t/a。经厂区内压滤处理后送至当地砖瓦厂进行综合利用。废液。主要来源有二：一是来自腐蚀槽、酸洗槽内更换下来的浓度较低的废酸；二是切片过程中更换的废冷却液。(1)废酸。硅料浸泡、酸洗过程中使用的酸液使用一段时间后由于浓度达不到工艺要求，需定期更换（更换频率根据硅料杂质多少而定），废酸产生量约为240t/a，主