李日升:投资单晶硅硅片项目的有关问题

李日升 原创 | 2009-12-03 21:20 | 投票
  

  

           李日升:投资单晶硅硅片项目的有关问题

      太阳能光伏发电产业的快速发展,带动了单晶硅片的生产和需求。单晶硅片是生产光伏电池的主要原料,也是光伏发电产业链上的中间环节。虽然金融危机使硅片价格下降三分之二以上,但由于硅材料的价格也同步下降,且光伏发电因挤出价格水份而更加健康、迅速地发展,使得硅片投资有增无减。本文就投资单晶硅片项目的有关问题谈一点不成熟的看法。

   一、单晶硅片的主要原料

  单晶硅片是由单晶硅棒用切片机切割得到的。单晶硅由工业硅或称冶金硅提纯成高纯多晶硅后制得。石英砂在电炉中用碳还原的方法冶炼得到工业硅。由工业硅制得三氯氢硅,再通过还原剂还原成为元素硅,沉积的微小硅粒形成很多个晶核,并且不断增多长大,最后长成整个棒状或针状、块状多晶体,即我们习惯所称多晶硅料。生产单晶硅片用的主要原材料就是多晶硅料。它要求硅的含量要达到99.9999%以上。同时,国家标准还对电阻率、少数载流子、碳浓度以及尺寸范围等主要指标作了规定。

  二、单晶硅片的工艺流程

  在光伏电池应用的材料中,目前大多采用坩埚直拉法将多晶硅制造成单晶硅棒。这种方法是将多晶硅料、掺杂剂和籽晶原辅材料等进行腐蚀清洗和烘干后,将其装到拉晶炉炉内。再通过电阻加热,将存于石英坩埚中的多晶硅熔化。并用一小块单晶体籽晶与熔融硅接触,经过引晶、放肩、转肩、等径、收尾和降温等工序,使液体硅沿籽晶这个结晶中心和结晶方向在旋转和拉动的双重作用下,生长出完整的单晶体。然后,再经过切片、倒角、研磨、腐蚀和清洗等过程,最终制造出合格的单晶硅片。

  三、单晶硅片的制造设备

  生产单晶硅的主要设备包括直拉单晶炉、硅片多线切割机床、硅棒切割机、硅棒外园磨床、超声波清洗设备和硅晶硅棒定向仪、少子寿命测试仪、氧碳含量测试仪等。此外,还有液氩储罐、纯水装置和冷却水循环等部分辅助设备。直拉单晶炉分为机械和电气两大部分。其中,机械部分主要由炉体、真空系统、充气系统和水冷系统组成。炉体包括机架、主炉体、副炉体等部件。主炉体和副炉体是单晶生长的地方,它需要提供单晶生长的真空度、氩气保护、炉体冷却和炉腔热场等一切必要条件。

  四、单晶硅片的设备选择

  我国单晶炉制造具有很长的历史,目前已经基本达到国际先进水平。国内单晶炉生产企业有北京京运通、西安晶科、上海汉虹、北京京仪和中电48所等十多家,其中京运通的市场占有率最高,达到50%左右。每台线锯切片设备的切片能力可以匹配5-6台单晶硅炉的生产能力,或3-5台多晶硅炉的产能,一台切片设备是800万元人民币,一年可以有6兆瓦硅片的切片能力。国内现有硅片切割设备生产企业十余家,技术已基本成熟。国外该设备最著名的生产企业为瑞典HCK公司,该公司目前在北京三年前就设有代理机构。

  五、单晶硅片的建筑环境

  直拉单晶炉的高度是6.3-7.5米。放单晶炉的厂房一般是两层,底下2米多放炉底,上边4米多立炉身。京运通公司是生产拉晶炉的专业制造厂商,他们自己上了一个单晶硅车间,仅3000平米,是36米×47米×9.5米的架构,排放了40台单晶炉。另外,还有洗料车间、堆料场和成品仓库房等,总共不过1万平米。为了保证产品质量以及设备的正常运转,直拉单晶炉对周边环境要求也比较严格。它的周边应该风沙少,没有严重震动,如没有铁路和行驶重型汽车的公路等。此外,水源也要充足,并配置双回路供电系统。

  六、单晶硅片的竞争态势

  到目前为止,我国硅锭、硅棒和硅片生产厂家超过70家,拥有直拉单晶炉3100台,年产能力达到18000吨。拥有多晶硅铸晶炉360台, 年产能力达到10500吨。单晶硅和多晶硅总产能力约为每年28500吨。其中,宁晋晶龙2007年产量最大,为1500吨,浙江昱辉位居第二,产量为1100吨,其次是锦州新日、扬州环太、常州天合、扬州顺大等著名企业。据预测,2008-2012年单晶硅锭、硅棒仍将以50%以上的速度增长,发展潜力巨大。硅片的技术水平也有了很大提高。平均厚度已从2003年的230μm减小到现在的180μm,预计到2010年,硅片厚度将减小到150μm。

  七、单晶硅片的生产供应

  生产单晶硅棒和硅片的基础原料主要是多晶硅料。多晶硅料已经告别了“有价无市”、“拥硅为王”的年代。现在的价格已从2007年的每千克400美元降到每千克40美元左右,而且还有一定降价空间。我国多晶硅产业计划总投资超过1000亿元,实际投资仅有300亿元,规划产能接近12万吨。2009年我国多晶硅需求量2.8万吨,但从目前情况来看,今年也仅能生产1.2万吨。尚需进口1.6万吨。尽管目前多晶硅料仍然需要进口,但生产供应的瓶颈因素已经打破。其它辅料如坩埚、籽晶、钼丝和水、电、氩气、等也都好在国内解决。

  八、单晶硅片的市场需求

  我国光伏电池片生产企业近年发展迅速。2007年光伏产业销售额1000亿元,2008年就达到了2000亿元,同比增长100%。目前共有晶硅电池片生产企业60余家,已签约和投入使用的晶硅电池片生产线约240条,已投入生产的占70%左右,为168条线,因有效产能占设计产产能的80%,有效产能为3.36 GW ,而2008年的销量约为1.78GW。随着国家出台“金屋顶”和“金太阳”政策,再加上金融危机挤出水份,技术进步降低成本,我国光伏产业已经度过严冬,又在一个新的起点上快速发展。因此,新上单晶硅片项目销路应该没有问题。

  

  

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