光伏技术产业基本知识六稿.doc

光伏技术产业基本知识(六稿)
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目
录
一、 太阳能光伏发电前景展望…………………………………..…….2
二、 太阳能电池的相关知识………………………………………..7
三、 中国部分光伏企业简介……………………………………….13
四、 2006 年世界和中国光伏(太阳能电池)产业全景数据.…………17
五、 中国光伏产业发展研究报告………………………………….34
六、 光伏技术、产业及市场介绍………………………………….42
七、 多晶硅产业及提纯…………………………………………….45
八、 硅太阳能电池………………………………………………….52
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一、太阳能光伏发电前景展望
太阳表面温度高达 6000℃，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向 宇宙空间发射出巨大的能量。 太阳能发电就是把太阳照射的能量转化为电能的方 法。直接将太阳能变成电能的半导体器件称太阳电池。太阳能是一种取之不尽、 用之不竭的能源。据估算，地球上每年接收的太阳能，相当于地球上每年燃烧其 他燃料所获能量的 3000 倍，因此，大力开发利用太阳能是 21 世纪的高新技术。 太阳能发电是最理想的新能源。当然，要使太阳能发电真正达到实用水平，一是 要提高太阳能光电变换效率并降低其成本， 二是要实现太阳能发电同现在的电网 联网。 一、太阳电池及光伏发电原理 早在 1839 年，法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现，光照能使半导体材 料的不同部位之间产生电位差。 这种现象后来被称为 “光生伏打效应” 简称 ， “光 伏效应”。1954 年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实 用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。太阳 电池工作原理的基础是半导体 PN 结的光生伏打效应，就是当物体受到光照时， 物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。 即当太阳光或 其他光照射半导体的 PN 结时，就会在 PN 结的两边出现电压，叫做光生电压，使 PN 结短路，就会产生电流。 太阳光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。 它包括 光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能级半 导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是 当今太阳光发电的主流。时下，人们通常所说太阳光发电就是太阳能光伏发电， 亦称太阳能电池发电。 从上世纪 70 年代中期开始了地面用太阳电池商品化以来， 晶体硅就作为基本的电池材料占据着统治地位。 以晶体硅材料制备的太阳能电池 主要包括：单晶硅太阳电池，铸造多晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池和薄膜 晶体硅电池。单晶硅电池具有电池转换效率高，稳定性好，但是成本较高；非晶 硅太阳电池则具有生产效率高，成本低廉，但是转换效率较低，而且效率衰减得 比较快； 铸造多晶硅太阳能电池则具有稳定的转换的效率， 而且性能价格比最高； 薄膜晶体硅太阳能电池则现在还只能处在研发阶段。硅系列太阳能电池中，单晶 硅和多晶硅电池继续占据光伏市场的主导地位，单晶硅和多晶硅的比例已超过 80%，而这一发展趋势还在继续增长。
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二、国外太阳能光伏发电现状及预测 随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，太阳能作为 理想的可再生能源受到了许多国家的重视。目前太阳能电池的种类不断增多、应 用范围日益广阔、市场规模逐步扩大。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，1999 年光伏组件生产达到 200 兆瓦。 商品化电池效率从 10%～13%提高到 13%～15%，生产规模从 1～5 兆瓦/年发展到 5～25 兆瓦/年，并正在向 50 兆瓦甚至 100 兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到 3 美元/瓦以下。近几年，全世界太阳能电池的生产量平均每年增长近 40%，2004 年全世界生产总量更达 1000 兆瓦。发展中国家印度处于领先地位，目前有 50 多家公司从事及光伏发电技术有关的制造业，其中有 6 个太阳电池制造厂和 12 个组件生产厂，年生产组件 11 兆瓦，累计装机容量约 40 兆瓦。本世纪以来，一 些发达国家纷纷制定了发展包括太阳能电池在内的可再生能源计划。 太阳能电池 的研究和生产在欧洲、美洲、亚洲大规模铺开。美国和日本为争夺世界光伏市场 的霸主地位，争相出台太阳能技术的研究开发计划，如到 2010 年，美国计划累 积安装 4600 兆瓦(含百万屋顶计划);日本计划累计安装 5000 兆瓦(NEDO 日本新 阳光计划)。 世界太阳能电池组件（包括其基础性材料单晶硅）的发展，2002 年是 1995 年的 6.6 倍（增长 5.6 倍）；其中日本 2002 年是 1995 年的 15.3 倍（增长 14.3 倍）。 最近的光伏行业调查表明， 2010 年， 到 光伏产业的年发展速度将保持在 30% 以上。年销售额将从 2004 年的 70 亿美金增加到 2010 年的 300 亿美金。许多老 牌的光伏制造公司也从原来的亏本转为盈利。 三、我国太阳能光伏发电的现状及展望 （一）光伏发电的现状 我国太阳电池的研究始于 1958 年，1959 年研制成功第 1 个有实用价值的太 阳电池。1971 年 3 月首次成功地应用于我国第 2 颗卫星上，1973 年太阳电池开 始在地面应用，1979 年开始生产单晶硅太阳电池。中国的光伏产业的发展有 2 次跳跃，第一次是在上世纪 80 年代末，我国的改革开放正处于蓬勃发展时期， 国内先后引进了多条太阳电池生产线，使我国的太阳电池生产能力由原来的 3 个小厂的几百千瓦一下子上升到 6 个厂的 4.5 兆瓦,引进的太阳电池生产设备和 生产线的投资主要来自中央政府、地方政府、国家工业部委和国家大型企业。第
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二次光伏产业的大发展在 2000 年以后，主要是受到国际大环境的影响、国际项 目/政府项目的启动和市场的拉动。 2002 年由国家法改委负责实施的 “光明工程” 送电到乡和即将实施的送电到村工程均采用了太阳能光伏发电技术。 由于我国西 部人口密度小，居住分散，同时又拥有丰富的太阳能资源。太阳能光伏发电是即 廉价又清洁的能源选择。 近 20 年来，我国光伏产业的发展已初具规模，但在总体水平上我国同国外 相比还有很大差距，表现为： 1．生产规模小。我国太阳电池制造厂的生产能力约为 0.5～1 兆瓦/年，比 国外生产规模低一个多数量级 2．技术水平较低。电池效率、封装水平同国外存在一定差距。 3．专用原材料国产化经过“八五”攻关取得一定成果，但性能有待进一步 改进，部分材料仍采用进口品。 4．成本高。目前我国电池组件成本约 30 元/瓦，平均售价 42 元/瓦，成本 和售价都高于国外产品。 5．市场培育和发展迟缓，缺乏市场培育和开拓的支持政策、措施。 目前国内的主要太阳电池生产厂家主要有：（1）无锡尚德太阳能电力有限 公司，生产电池、组件，年生产量为 50 兆瓦；（2）云南半导体器件厂，生产单 晶硅电池，年生产量为 2 兆瓦；（3）保定应利太阳能组件厂，生产多晶电池、 组件，年生产量为 6 兆瓦；（4）上海交大国飞太阳能电池厂，生产组件，年生 产量为 1 兆瓦；（5）上海光伏科技有限公司，生产组件，年生产量 5 兆瓦。 （二）光伏发电的前景展望 在可再生能源中，太阳能取之不尽，清洁安全，是理想的可再生能源。我国 的太阳能资源比较丰富，且分布范围较广，太阳能光伏发电的发展潜力巨大。此 外，目前太阳能光伏发电技术已日趋成熟，是最具可持续发展的可再生能源技术 之一。截止 2004 年，太阳能光伏发电的应用领域遍及我们生活的各个方面，如 交通、通讯、公共设施（如照明）、家庭生活用电等。尤其是在边远地区，太阳 能光伏发电更加显示它的优势。我国目前尚有约 30000 个村庄，700 万户，3000 万农村人员还没有用上电，60%的有电县严重缺电，光伏市场潜力巨大。专家预 测 2006 年我国太阳能电池生产能力将超过 300 兆瓦。在今后的十几年中，太阳 电池的市场走向将发生很大的改变，到 2010 年以前中国太阳电池多数是用于独 立光伏发电系统，从 2011 年到 2020 年，中国光伏发电的市场主流将会由独立发 电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。
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中国作为新的世界经济发动机，光伏业也呈现出前所未有的活力，大量系统 集成公司伴随者国家的“光明工程”、“奥运工程”、“世博会工程”等项目的 启动应运而生，世界一些大财团也瞄准了中国巨大的光伏市场潜力，开始投资中 国光伏行业。 国内市场，从 20 世纪 90 年代，国内光伏市场平稳发展，年增长速度在 20% 左右；进入 21 世纪，国内光伏市场呈现加速发展趋势，2001～2003 年平均增长 速度都在 30%以上。中国政府目前正在制订《新能源和可再生能源发展规划》， 将出台一系列扶持 PV 发展的优惠政策。按照规划，中国 2003～2009 年在农村电 网建设中每年安装 70 兆瓦光伏系统，2010～2020 年普及推广应用，年平均安装 100 兆瓦。目前中国已经是国际光伏发电应用产品生产基地。 能源是国民经济发展的重要基础之一，随着国民经济的发展，能源的缺口增 大，能源安全及能源在国民经济中的地位越显突出。但我国是世界上少数几个能 源结构以煤为主的国家之一，也是世界上最大的煤炭消费国，燃煤造成的环境污 染日益突出。目前我国二氧化碳排放量已位居世界第二，甲烷、氧化亚氮等温室 气体的排放量也居世界前列。从我国目前能源生产及能源消费的实际状况出发， 发展新能源及高效节能的技术及产品是保证我国可持续发展的重要举措。因此， 大力发展新能源和可再生能源是我国未来的能源发展战略要求。 2005 年 2 月 28 日，第十届全国人代表大会常务委员会第十四次会议通过了 《中华人民共和国可再生能源法》，于 2006 年 1 月 1 日起正式实施。可再生能 源法规定国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发 展及高技术产业发展的优先领域，纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规 划，并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发 展，促进可再生能源开发利用的技术进步，降低可再生能源产品的生产成本，提 高产品质量。国家鼓励和支持可再生能源并网发电。 为促进我国可再生能源和新能源技术及相关产业的发展， 根据国家可再生能 源中长期发展规划，国家发展和改革委员会决定在 2005～2007 年期间，实施可 再生能源和新能源高技术产业化专项。其中太阳能光伏发电、太阳能电池用硅锭 /硅片以及高效低成本太阳能电池组件及系统控制部件的产业化成为可再生能源 和新能源高技术产业化专项支持的重点领域之一。 太阳能是洁净无污染的巨大能 源，最大限度地开发利用太阳能将是人类新能源利用方面的科技发展方向。近年 来，由于世界能源的日趋紧张和光伏技术的不断发展，廉价的非晶硅太阳电池的 生产技术已经成熟。大规模的光伏发电，可解决广大中西部无电地区居民的能源 问题。专家预测，若光伏电池及城市和农村的建筑相结合，实行光伏并网发电，
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不但达到绿色环保的目的，而且会逐步改变我国传统能源结构，对克服我国能源 紧张、改善生态环境及人体健康具有重大意义。 四、小 结
在跨入 21 世纪之际，人类将面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战， 在有限资源和环保严格要求的双重制约下发展经济已成为全球热点问题。 而能源 问题将更为突出，不仅表现在常规能源的匮乏不足，更重要的是化石能源的开发 利用带来了一系列问题，如环境污染，温室效应都及化石燃料的燃烧有关。目前 的环境问题，很大程度上是由于能源特别是化石能源的开发利用造成的。因此， 人类要解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发 利用可再生洁净能源。太阳能以其独具的优势，其开发利用必将在 21 世纪得到 长足的发展，并终将在世界能源结构转移中担纲重任，成为21 世纪后期的主导 能源。
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二、太阳能电池的相关知识
能源的发展关系到各国经济发展的命脉，出于对化石能源枯竭、二氧化碳排 放量增加引起温室效应等问题的担忧， 发展可再生能源成为各国能源战略的重要 组成部分。太阳能电池产业以其清洁、可再生、配置灵活等优点，成为各国重点 发展的新能源产业。 一、太阳能电池产业链 目前市场上主流太阳能电池产品是晶体硅太阳能电池， 也是应用最广泛的产 品，其原材料是高纯度硅，在未来 10-20 年内将以晶体硅原料为主。硅是地球上 储量第二的化学元素，人们对它研究得最多、技术最成熟，而且晶硅性能稳定、 无毒，因此成为太阳能电池研究开发、生产和应用中的主体材料。每生产 1 兆瓦 晶体硅电池需要 17 吨高纯度硅。晶体硅太阳能电池产业链一般顺序为：原材料 硅砂——多晶硅——单晶硅拉棒———硅片——电池片——电池组件。 从整个产业链情况看，从下游的太阳能电池组件到上游的多晶硅、单晶硅， 越往上游走，对资本和技术的要求越高。尤其是在多晶硅生产领域，全球只有美 国、日本、德国几家企业掌握大规模生产技术。这就导致太阳能电池产业在全球 形成一个金字塔结构，越接近终端市场，塔底越大，而越往上游走，塔尖越小。 “10 个需要硅片的，只有 1 个供硅片的，始终达不到供需平衡。 ” 1、原材料硅砂——多晶硅 多晶硅是制造半导体硅单晶和太阳能电池的重要基础原材料， 对我国发展信 息电子产业和太阳能产业极为重要。在原材料硅砂到多晶硅的环节中，目前我国 只有个别合资企业利用国外二流技术生产多晶硅， 年生产能力只能满足国内市场 需求的２．６％，严重制约了我国集成电路及太阳能电池产业的发展，在整个太 阳能电池产业链中成为一个急需解决的瓶颈。 多晶硅是集冶金、化工、自动控制、电子学以及环保工程等学科为一体的工 业化产业。多晶硅材料是硅产品产业链中的一个极其重要的中间产品。多晶硅核 心技术都在国外，但国外从事多晶硅生产的各个公司都在独立发展，引进技术没 有可能。多晶硅的环保和清洁生产很重要，不能选在人口稠密的地方和旅游区， 多晶硅项目风险大，加工时间长，设备调试时间长，花钱多，而且建成后有可能 不被市场接受，因此，即使市场短缺也没人轻易动手。 2、多晶硅浇铸——硅片
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或者多晶硅——单晶硅拉棒——硅片 将多晶硅原料加工成太阳能级硅片，可以通过多种不同的工艺途径。直拉单 晶，制成单晶棒进行硅片切割加工；多晶硅铸锭，进行铸锭、切片；另外，还有 部分国外厂家采用片状多晶硅以及带状多晶硅技术进行硅片的生产。 国内生产硅 片多以生产单晶为主，而国外厂家大多采用成本较低的多晶为主。 （1）多晶硅和单晶硅的区别 多晶硅和单晶硅都是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固 时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的 晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料， 多晶硅及单晶硅的本质区别在于多晶硅内存在着晶界。大量研究表明，多晶硅中 晶粒的尺寸和形态、 晶界的性质以及不同晶粒内杂质的含量和分布方式是影响多 晶硅太阳电池性能的主要因素。多晶硅及单晶硅的差异主要表现在物理性质方 面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的异性方面，远不如单晶硅明显； 在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著。 但从工业化发展来看，重心已由单晶向多晶方向发展，主要原因为；[1]可 供应太阳能电池的头尾料愈来愈少；[2] 对太阳能电池来讲，方形基片更合算， 通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料；[3]多晶硅的生 产工艺不断取得进展，全自动浇铸炉每生产周期（50 小时）可生产 200 公斤以 上的硅锭，晶粒的尺寸达到厘米级；[4]由于近十年单晶硅工艺的研究及发展很 快，其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产，电池转换效率有了很大提高。 单晶硅工艺繁琐，成本高，光电转换效率最高、技术成熟，电池的稳定性很 高；多晶硅工艺较单晶硅简单，成本较高，光电转换效率较高，电池的稳定性较 高。 （2）单晶硅电池： 未来 3～5 年内（2006～2010 年） ，太阳能级单晶硅仍是太阳能电池最重要 的来源，虽然单晶硅太阳能电池成本较高，但是由于具有较高转化率的优势，仍 然占有一部分市场，并且在一段时间内还处于增长状态，需要技术水平也较低。 然而， 太阳能级单晶硅技术目前已经较成熟， 技术水平再提高的空间较小， 同时， 由于受单晶硅材料价格及相对繁琐的电池工艺影响， 致使单晶硅成本价格居高不 下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。因此，可以预计单晶硅太阳能电池的 长远发展前景并不乐观，但未来一段时期内，仍有较大的发展空间。 （3）多晶硅电池：
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及单晶硅太阳能电池相比，多晶硅电池成本低，但也存在明显缺陷。晶粒界 面和晶格错位，造成多晶硅电池光电转换效率一直无法突破 20%的关口。而单晶 硅电池早在 20 多年前就已经突破 20％。然而，近年来多晶硅太阳能电池的技术 水平提升很快，其电池转换效率最高已经达到 17%以上，组件转换效率可达 15% 以上，及单晶硅的差距正逐步减小。多晶硅成本的优势将进一步提高多晶硅太阳 能电池产品的竞争力。 主要原因是国内直拉单晶技术相当成熟，单晶炉装备已经实现国产化，初始 投资成本低， 每台成本 100 万元。 据统计， 国内单晶硅企业可以生产 630-700MWp 的太阳能级单晶硅片，其中以河北宁晋的产能最大，可以加工 1200 吨/年。多晶 硅铸锭主要采用定向凝固法（DDS）以及浇铸法为主。国内的主要多晶硅铸锭切 片厂商包括保定天威英利新能源、江西赛维 LDK、浙江绍兴精工等公司。英利新 能源目前的产能为 95MWp，浙江精工绍兴的产能为 10MWp，仅这三家多晶硅硅片 产能总计就达到 205MWp。目前国内估计单晶炉数目有 900-1000 台，按照每台炉 子 7 吨每年的产量计算，需要 6300-7000 吨原料，依目前电池片的加工水平， 可以生产 630-700MWp 的电池片。由于原料短缺，硅片薄片化生产成为未来硅片 企业技术发展方向。 3、硅片——太阳能电池片 目前，国内电池片生产加工水平及国际无根本差异，生产加工成本低廉是国 内相关企业一大竞争优势。国内多晶硅电池量产转换效率达到甚至超过 15％， 而单晶硅电池转换效率可以达到 17％。 国内的电池片公司虽然近年来扩张速度很快，但总的产量并不大，无锡尚德 将会继续占据领先的位置，另外英利新能源、上海交大泰阳、江阴俊鑫、晶澳太 阳能、江苏林洋等公司在 20MWp 左右，上海太阳能科技、宁波太阳能 15MWp；云 南天达以及杉杉尤利卡、江苏天保光伏大概 8MWp 左右，其他公司累计不超过 20MWp。 国内 2006 年预计实际的产量为 322MWp， 电池片总产为 900MWp-1,000MWp， 产能释放仅为 30%-35%。按照目前各企业的规划，07 年总产能将超过 1,700MWp， 但由于 2007、08 年晶体硅原料仍然处于紧缺的状况，07、08 年的国内电池片、 电池组件产能扩展速度将会放缓， 各厂家在新生产线上的投资态度将会显得比较 谨慎。在 09 年后将会出现另外一次投资的高潮，中国将超过日本、德国、美国 成为最大的电池片、电池组件生国度。国内大多数电池片生产企业技术水平并不 落后国际厂家，又具有一定成本上的优势，在竞争上相对处于有利的地位。预计 至 2010 年国内的产能将会达到 4000MWp，中国将成为国际上最大的电池片生产
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国度。硅片薄片化，大面积化成为电池片发展方向，对于薄硅片加工工艺的改善 成为目前相关企业面临的挑战及机遇。 4、太阳能电池片——太阳能电池组件 国内电池组件生产加工水平及国际也无根本差异， 组件的生产进入门槛相对 较低，但 25-30 年的质量保证，并不是所有企业能做到。国内电池组件企业相对 较多，多采取代工模式，如上海太阳能科技有限公司给 Sharp 的代工，深圳珈伟 实业有限公司给 Sunpower 的代工业务等，其中上海太阳能科技有限公司是国内 最大的电池组件生产厂家。对于电池片组件生产环节来说，虽然在工艺上相对比 较容易，投资成本也相对低，但是仍然具有一定的加工难度。从上半年发生的几 次较大的出口赔付事件看来（最大金额接近 1 亿元），对于组件环节的投资仍然 需要谨慎，组件生产方面，由于国内硅片质量难以得到有效保证，所生产产品质 量良莠不齐，可能会影响整体出口产品的形象，不利于国际市场的开拓，如何质 保 5 年，保证 12 年内 90%、25 年内 80%转换效率将决定组件公司的发展前景。 预计在近两年内，组件价格将会下跌，由于大部分企业都没有稳定原料的供应， 生产上很难得到保障，实力单薄的企业将面临倒闭及被并购的威胁。 二、多晶硅制作工艺流程 1、改良西门子法是目前主流的生产方法 多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来， 由于各多晶硅生产工厂所用主 辅原料不尽相同， 因此生产工艺技术不同； 进而对应的多晶硅产品技术经济指标、 产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特 点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门 子法、硅烷法和流化床法。改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生 产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的 85％。但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌 握在美、德、日等 7 家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球多晶硅总产量 的 90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。短期内产业化技术 垄断封锁的局面不会改变。 在未来 15-20 年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将超过 1,000 亿美元，太阳能级多晶硅的生产将仍然以改良西门子法为主，改良西门子法依然 是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速度最快的工艺，及其他类型的生产 工艺处于长期的竞争状态，很难相互取代。尤其对于中国的企业，由于技术来源 的局限性，选择改良西门子法仍然是最现实的作法。在目前高利润的状况下，发
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展多晶硅工艺有一个良好的机遇，如何改善工艺、降低单位能耗是我国多晶硅企 业未来所面临的挑战。 2、西门子改良法生产工艺如下： 这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对 环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备 主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系 统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断 机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、 检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂 房等。 （1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到 98%并生成工业硅， 其化学反应 SiO2+C→Si+CO2↑ （2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化 氢(HCl)及之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。 其化学反应 Si+HCl→SiHCl3+H2↑ 反应温度为 300 度，该反应是放热的。同时形成气态混合物(Н2, НС1, SiНС13, SiC14, Si)。 （3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解: 过滤硅粉， 冷凝 SiНС13,SiC14，而气态 Н2,НС1 返回到反应中或排放到大气中。然后 分解冷凝物 SiНС13, SiC14，净化三氯氢硅（多级精馏）。 （4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的 SiHCl3 在 H2 气氛中还 原沉积而生成多晶硅。 其化学反应 SiHCl3+H2→Si+HCl。 多晶硅的反应容器为密封的， 用电加热硅池硅棒 （直径 5-10 毫米， 长度 1.5-2 米，数量 80 根），在 1050-1100 度在棒上生长多晶硅，直径可达到 150-200 毫 米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同 Н2,НС1,SiНС13,SiC14 从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或 再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某 种程度上决定了多晶硅的成本和该 3 工艺的竞争力。 在西门子改良法生产工艺中，一些关键技术我国还没有掌握，在提炼过程中 70%以上的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。 在“十一五”期间，为实现采用改良西门子工艺的多晶硅的产业化，建议开 展下述课题研究：基于 SiHCl3 氢还原法的低电耗多晶硅生成反应器技术；干法
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回收中 H2、HCl、SiHCl3、SiCl4 混合气体大能力无油润滑加压装置；SiCl4 氢 化反应器进料系统控制技术装置；大型多侧线 SiHCl3 高效提纯技术装置；千吨 级多晶硅生产系统自动控制组态技术。
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三、中国部分光伏企业简介
一、江西赛维 LDK 太阳能高科技有限公司 江西赛维 LDK 太阳能高科技有限公司是目前亚洲规模最大的太阳能多晶硅 片生产企业。工厂坐落于江西省新余市经济开发区，专注于太阳能多晶硅铸锭及 多晶硅片研发、生产、销售为一体的高新技术光伏企业，拥有国际最先进的生产 技术和设备。公司注册资金 11095 万美元，总投资近 3 亿美元。2006 年 4 月份 投产，7 月份产能达到 100 兆瓦，8 月份入选“RED HERRING 亚洲百强企业”， 10 月份产能达到 200 兆瓦，被国际专业人士称为“LDK 速度奇迹”。荣获“2006 年中国新材料产业最具成长性企业”称号。 目前公司正致力于发展成为一个 “世界级光伏企业”。 2007 年 6 月 1 日，赛维 LDK 成功在美国纽约证交所上市，成为中国企业历 史上在美国单一发行最大的一次 IPO；赛维 LDK 是江西省企业有史以来第一次在 美国上市的企业，是中国新能源领域最大的一次 IPO。 作为亚洲最大的晶体硅片生产厂家，赛维 LDK 的主要产品包括：不同尺寸的 多晶硅硅片和单晶硅硅片，太阳能多晶硅锭。目前晶体硅电池在太阳能电池中的 比重超过 90%，而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。 多晶硅硅片生产工艺流程主要包括铸锭和切片。 公司正在逐渐建立自己的研发队伍， 除了正在建设中的坐落于生产本部的技 术中心外，公司还及国内外相应研究机构建立了合作关系，比如公司及上海交通 大学合作成立 LDK 太阳能联合实验室， 及南昌大学合作成立南昌大学 LDK 太阳能、 研究中心，同时及美国 GTSOLAR 和瑞士 HCT 也签有合作协议。公司目前围绕着硅 原料的生产，配料，更大的硅锭，长晶过程的优化，更薄的硅片，成品率的提高 以及更好质量的硅片开展一系列的研发。 二、尚德太阳能电力有限公司简介 尚德太阳能电力有限公司是一家全球领先的专业从事晶体硅太阳电池、组 件，硅薄膜太阳电池和光伏发电系统的研发、制造及销售的国际化高科技企业。 2001 年，施正荣博士带着他在澳大利亚积累了 14 年的光伏专利技术和产业经验 回到祖国，以世界一流的速度和水准创建了尚德公司。2002 年 9 月，尚德公司 第一条 10 兆瓦太阳电池生产线正式投产，产能相当于此前四年全国太阳电池产 量的总和，一举将我国及国际光伏产业的差距缩短了 15 年。2007 年尚德公司总
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产能将超过 500 兆瓦，产量超过 300 兆瓦，销售收入超过 100 亿元，名列世界光 伏行业第二。 通过不断的技术创新，尚德公司技术已经处于国际光伏行业领先水平。 “Suntech”已成为国际光伏行业的著名品牌。尚德公司所有产品均通过 TüV、 IEC、CE 和 UL 等国际权威认证，并被广泛应用于通信、广电、交通、海事、照 明、军事等领域。在各种大型太阳能光伏并网和独立发电系统的工程设计、建设 安装、工程维护等方面，尚德电力积累了成熟的技术和丰富的经验。凭借卓越的 产品性能和品质，尚德产品被中国商务部选定为政府对外援助项目指定产品。 人类社会正面临着能源资源短缺、生态环境恶化的双重压力；全球气候变暖 已成为全世界共同关注的热点课题。我国政府提出构建资源节约型、环境友好型 和谐社会，并把节能减排作为一项长期的基本发展方针。各地政府在推进循环经 济和生态城市方面都已制定了长期的发展规划和切实可行的政策举措。北京、上 海、深圳、保定等城市在扶持和推广太阳能光伏应用方面已经有了很好的起步， 为全国作了示范。尚德公司在国内率先推出太阳能光伏及建筑一体化（BIPV）技 术，并持续推进其商业化应用和示范，积极参加和承建了国内许多重要的光伏项 目。如西部光明工程项目、无锡国家工业设计园 300KW 项目、苏州国检屋顶光伏 电站项目、无锡国际机场 800KW 项目、深圳市民广场太阳能照明项目、上海张江 科技园 BIPV 项目、上海崇明岛大型太阳能光伏发电工程项目等。仅我们目前一 年的产量 300 兆瓦，按运行 25 年计算，相当于减少燃烧 400 万吨标准煤，减排 735 万吨 CO2。 目前，尚德公司是世界光伏产业界发展速度最快、经济效益最好、公司市值 最高、品牌影响力最大的企业，尚德公司已经确定了第二个五年发展规划，到 2012 年尚德公司成立 10 周年之际，将形成硅材料、硅基电池、硅薄膜电池、光 伏组件和发电系统及光伏建筑一体化的完整产业链，将形成产能 5GW（5000 兆 瓦） ，销售收入突破 1000 亿元。过去 30 年全球光伏产业在世界各国政府的政策 扶持和技术进步的共同推动下，取得了长足的进步，今后也将继续保持高速增长 的态势。依据 Photon International 等光伏权威机构的预测，今后 5 年光伏产 业仍将保持 30%-40%的年平均增长率，预计 2010 年全球光伏产品总产量将达到 10400 兆瓦。 尚德公司将抓住可再生能源发展的有利机遇， 保持快速发展的势头， 保持年均 60% 以上的增长率，从 2008 年起真正成为全球光伏产业的领头羊。尚 德公司将通过持续的技术创新，不断降低制造成本，努力提升产业竞争力，开拓 全球市场，致力于让太阳能这一取之不尽、用之不竭、无处不在、处处可用的绿 色可再生能源走进千家万户，成为人类实现可持续和谐发展的永恒动力，为人类 发展创造更加美好的明天！
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三、宁波立立电子股份有限公司 宁波立立电子股份有限公司于 2000 年 6 月在宁波市保税区注册成立，是一 家由浙江大学半导体学科相关的技术和管理人员组建的高科技企业。 公司拥有按 国际一流半导体生产要求设计的最高净化级别为 10 级 0.1um 的标准厂房和具有 国际水平的设备，拥有高素质的管理及技术团队，现有员工 512 人，大专以上学 历占有 60%，其中高级职称 20 人，博士学位 4 人，硕士学位 40 人。公司以国际 一流半导体企业为标准，以振兴民族产业为已任，致力于硅单晶锭 、硅抛光片、 外延片及复合半导体材料的研究、开发，现已成为国内唯一拥有硅单晶锭 、硅 抛光片、外延片、功率芯片的完整产业链的半导体企业和国内最大的 4-8 英寸重 掺杂硅单晶锭 ，硅抛光片、外延片的生产基地。 目前，公司产品已销往美国、欧洲、新加坡、马来西亚、日本、韩国和中国 台湾等国家及地区，并成为 ST、ON Semi、Fairchild、TI 和 NEC 等国际知名公 司的供货商，并及数家大客户建立了良好的合作关系。 公司是国家“863”计划成果产业化基地，国家级重点高新技术企业，设有 企业博士后流动站。荣获由中国半导体行业协会组织评选的 2005 年度“中国半 导体支撑业最具影响力企业”称号。 四、天威英利 我们是中国领先的一体化光伏产品制造商。公司业务涉及电池组件的设计、 制造和销售，以及并网、离网光伏应用系统的设计、销售和安装。 我们的产品和服务涵盖了从多晶硅铸锭、硅片、光伏电池片、光伏电池组件 的生产到系统安装的整个光伏行业产业链。我们为德国、西班牙、中国、美国和 意大利等世界多个市场的光伏系统集成安装商和经销商提供高品质的光伏组件 产品。 过去的几年里，我们在欧洲和中国承揽了多个大型项目。2002 年，我们在 中国承揽了光明工程的电站建设；2005 年及安讯能公司合作的西班牙并网项目， 英利作为合作商之一， 提供了 5 兆瓦的组件； 2006 年底我们及安讯能签署了 42MW 的组件合同，协助其在葡萄牙的莫拉地区承建全世界最大的光伏电站。 我们已于 2007 年 6 月 8 日成功登陆美国纽约证券交易所。我们新的扩展工 程进展顺利，截至 2007 年 7 月，公司在多晶硅铸锭、硅片、光伏电池片和光伏 电池组件等环节的产能均已达到 200 兆瓦，并预计 2008 年各环节产能达到 400
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兆瓦，2010 年年底达 600 兆瓦。 天威英利拥有从铸锭、切片、电池、组件及应用系统完整的产业链。全球先 进的研发能力为企业技术进步、技术延伸和可持续发展提供了有效保证。 五、峨嵋半导体材料厂 该厂是中国最早从事半导体材料研究的大型科技企业.是国内最大的多晶硅 和高纯金属生产基地,已通过 ISO9001 认证.主要产品有:单(多)晶硅,硅片,外延 片,高纯金属及其氧化物,合金,光纤级四氯化硅,硅酸乙酯,高纯硅管,硅舟等. 峨嵋半导体材料厂、 所生产和经营半导体硅材料、 高纯金属及合金系列产品、 有机硅和高纯四氯化硅系列产品，并从事产品的出口业务，是中国半导体硅材料 和高纯金属最大的供应商之一，我们的产品在国内市场占有较大的份额，并远销 英国、法国、美国、日本、韩国、新加坡、台湾地区和香港特别行政区等地。产 品广泛用于分立器件、集成电路、电力电子器件等。
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年世界和中国光伏（太阳能电池） 四、2006 年世界和中国光伏（太阳能电池） 产业全景数据
一、光伏上游相关产业数据
（一）2004 和 2005 年世界高纯多晶硅制造商产量及其光伏供应量一览表 鉴于光伏产业保持持续高速增长态势， 世界晶硅原料的光伏应用比例逐年增 加，根据我们的分析，光伏晶硅原料的用量将会在 2007 年超过半导体行业的用 量。 下图给出了包括 SGS、Hemlock、Wacker、Tokuyama、AsiMI 等在内的 8 家世 界主要高纯多晶硅原料制造商 2004 和 2005 年产量及其光伏供应量数据， 并给出 了世界晶硅原料总产量和光伏总供应量的数据。
（二）2004 和 2005 年世界主要太阳能电池用硅片制造商产量一览表 2003 年底以来的多晶硅原料短缺直接导致了光伏硅片产品的供不应求，大 多数硅片制造商的订单已经签到 2008 年以后。
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下表给出了 18 家世界主要光伏硅片制造商 2004 和 2005 年的产量（包括世 界总计产量）以及产品类型。
（三）2004-2008 年世界主要高纯多晶硅制造商产量和生产能力一览表 光伏产业的快速发展和无限前景让世界主要多晶硅制造商不再犹豫产能的 扩张，根据各主要制造商和新进入企业报道的产能扩张计划和量产目标，预计世 界高纯多晶硅的生产能力将从 2005 年 3 万吨左右增加到 2008 年的 5.6 万吨以上。 下表给出了包括 SGS、Hemlock、Wacker、Tokuyama、Asi