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2011 中国国际硅业大会胜利召开 三氯氢硅精馏提纯工艺配置分析 冶炼电阻炉--用于金属硅冶炼 浅议多晶硅生产工艺的发展趋势 研究开发电子产业配套有机硅产品 还原氢气碳杂质对多晶硅化学气相沉积影响的机理分析 矿热炉无功补偿及其优化方案分析 硅行业电能质量浅析及解决办法

资讯 NEWS
山西潞安集团多晶硅试车成功 马斯葛斥 25 亿悉数增持太阳能多晶硅制造公司 瓦克多晶硅新厂产能将扩产至 15000 吨 卡塔尔公司与印度公司签订 10 亿美元多晶硅项目合同 永祥多晶硅二期 3000 吨年项目顺利投产 中电投 62.2 亿多晶硅、硅片项目开工 河北首条单晶硅切割丝生产线项目落户邢台 陕西榆林 3000 吨单晶硅项目开建 SIA:9 月份全球半导体销售额环比增长 2.7% 永修亿元有机硅偶联剂项目落户 道康宁与瓦克化学合资有机硅综合生产基地扩建项目投产 我国最大有机硅生产基地在张家港扩建完成

数据 DATA
2010-2011 年硅产品出口统计 2010-2011 年多晶硅平均价格

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中国硅业

2011 年第 4 期

2011 中国国际硅业大会胜利召开
由中国有色金属工业协会主办、硅业分会和北 京安泰科信息开发有限公司共同承办的“2011 中国 国际硅业大会”于 2011 年 9 月 15-17 日如期在云南 昆明佳华广场酒店举行。来自国内外硅及相关行业 200 多家企业约 350 名代表参加了此次会议。其中 国内代表约 300 人,包括云冶集团、昆明冶研、云 南永昌、江苏中能、洛阳中硅、陕西天宏, 、东汽峨 半、四川永祥、沈阳博尼斯、亚洲硅业、上海普罗、 佳科太阳能、四川潘达尔、湖北三新、浙江合盛、 湖南兆通、阿坝顺鑫、瓦克化学、西格里集团、森 泽集团、顺天电极、四川亚连、宜兴宇龙等国内主 要的多晶硅、金属硅生产厂商及设备厂商。国外代 表约 50 人、包括 OCI、Timminco、Hemlock 、Lux Research 、 LXE 、 CRU 、 Mitsui 、 FerroAtlantica Group、 Elpion、 KCC、 Sibelco Kosem、 Nomin Holding 等国外硅产业厂商及设备商。 16 日上午的开幕式由中国有色金属工业协会副 会长潘文举先生主持。中国有色金属工业协会副会 长赵家生先生在开幕式上致辞。他首先代表中国有 色金属工业协会对来自中国境内外的代表表示热烈 的欢迎,对承办、协办、赞助和支持本次会议的各 有关单位表示由衷的感谢,接着就我国硅产业业的 运行现状、面临的复杂的外部环境、存在的问题及 今后的发展发表了重要讲话。之后,工业和信息化 部产业政策司副司长苗长兴先生、云南省工信委总 工程师谢阳先生、国际半导体设备与材料协会全球 副总裁兼中国区总裁陆郝安先生及云南冶金集团股 份有限公司总工程师俞德庆先生为本次会议致辞。 在开幕式之后,接着进行 16 日上午的大会报 告。应邀出席会议的 4 位专家:中国有色金属工业
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协会副会长兼硅业分会会长赵家生先生、中国工程 院院士邱定蕃先生、中国建材材料联合会副会长兼 中国混凝土与水泥制品协会会长徐永模先生、云南 冶金集团股份有限公司总工程师俞德庆先生就中国 硅产业现状和发展趋势、中国有色金属工业温室气 体排放与控制研究、硅灰在混凝土中的应用、坚持 科学发展打造行业领军企业等发表了多篇精彩发 言。论坛部分结束后,有色金属技术经济研究院副 院长兼硅业分会秘书长林如海先生主持召开了政策 研讨会。 中国有色金属工业协会副会长赵家生先生、 工业和信息化部产业政策司副司长苗长兴先生、商 务部对外贸易司副处长安丽丽女士、中国建材材料 联合会副会长兼中国混凝土与水泥制品协会会长徐 永模先生分别回答代表们关心的国家产业政策和硅 行业发展问题,将全场气氛推向新高。 16 日下午的大会报告上,应邀出席会议的 6 位 国内外专家是:国际半导体设备与材料协会全球副 总裁兼中国区总裁陆郝安先生、江苏中能硅业科技 发展有限公司副总经理吕锦标先生、 TIMMINCO 太 阳能总经理 Julien Crisnaire 先生、西格里集团技术 管理总监 Georg Schwaiger 先生、 西班牙大西洋铁合 金公司 Thierry Alary 先生、英国商品研究所高级副 总裁 Jorn P. de Linde 先生分别就全球光伏产业及市 场发展动态、做国际一流的多晶硅、物理法太阳能 级多晶硅、一致性—碳电极质量的关键因素、金属 硅市场基本面、金属硅—前行之路发表了精彩的演 讲。 17 日上午,金属硅论坛应邀出席的云南永昌硅 业股份有限公司总经理张安福先生、江苏森泽集团 董事长施燕、河北顺天电极有限公司副总经理王金

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2011 年第 4 期

秀先生、百川资讯分析师张勇先生、宜兴市宇龙电 炉成套设备有限公司副总经理张浩先生、上海申佳 铁合金有限公司总工程师杨华先生、泛亚有色金属 交易所董事长王清民先生分别就国内工业硅生产中 的变革和创新、大型工业硅电炉烟气净化系统及加 密装臵、中国电极赶超国际水平、2011 年中国石油 焦市场行情回顾与展望、设备在电炉生产过程中的 重要地位、设计大电炉相关因素、用市场化的创新 模式夺取硅业国际定价权发表精彩演讲。同时在多 晶硅论坛上,昆明冶研新材料股份有限公司党委书 记兼副总经理亢若谷先生、Lux Research 分析师 Xavier Xie 博士、 北京有色金属研究总院教授张椿先 生、LXE 太阳能运营和质量执行总监 Tom Barker 先生、博尼斯(沈阳)硅业有限公司董事长兼总经 理杨伟家先生、北京有色金属研究总院机电中心常 务副主任尹中荣教授也为代表们分别带来了电子级 硅材料发展趋势、补贴削减背景下的太阳能市场预 测、浅谈多晶硅生产工艺的发展趋势、新一代西门 子法-超纯多晶硅、关于多晶硅硅烷法技术特点及市 场分析的探讨、大功率真空电子束冷床炉在多晶硅 工业化生产中的应用多篇精彩报告。 17 日下午, 多名与会代表分别参观了昆明 100 冶研新材料股份有限公司和云南永昌硅业股份有限 公司,并认真听取了企业汇报及讲解,受益匪浅。 通过一天半的会议交流及半天参观,大家对我

国政府的政策导向、全球硅产业的当前形势、消费 前景、技术发展以及今后的走势有了更清晰的了解 和认识,这定将会对中国硅行业的健康稳定以及世 界硅产业的快速协调发展起到有益的作用。 17 日晚上,整个会议圆满结束。

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2011 年第 4 期

三氯氢硅精馏提纯工艺配置分析
■ 陕西天宏硅材料有限公司 刘松林 在制取高纯度多晶硅的工艺方法中,精馏因其 分离效率显著,设备、操作简便,成为高纯硅生产 的首选工艺。为了生产满足电子级多晶硅质量要求 的三氯氢硅,科技工作者从理论与实践中,对精馏 塔的传质效果、塔板结构以及操作条件进行了多方 面的探索和研究,在分离效率、节能设计上取得了 显著的成果。本文则从工艺流程的布臵上对多晶硅 精馏工艺进行探讨,比较各种流程的优势特点,进 一步为多晶关键工艺的选择和优化提供帮助。

一、多晶硅精馏工艺的原则配臵方式 原生氯硅烷是以三氯氢硅(TCS)为主要成分 的多组分液态体系中物质种类多达 60 余种, 其中对 半导体器件制备工艺有严重影响的电活性杂质如硼 (B) 、磷(P) 、碳(C) 、氧 (O)和金属杂质多以氯化物或络合物的形态存在。

此体系可以 TCS(沸点 31.5℃)为基准,分为高沸 点组成(或称重组分) ,关键组分,低沸点组成(或 称轻组分)的三元体系。因此,对于 TCS 的精馏体 系而言,满足基本的分离要求,则塔的配臵数为 3-1=2 个,这就是所谓的“二塔基元”,成为 TCS 分 离提纯的原则配臵方式。

二 、原生氯硅烷的基本质量状态 除杂工艺 固定床、 干法除尘 +粗馏 固定床、 干法除尘 +粗馏 固定床、 干法除尘 +粗馏 固定床、 干法除尘 +粗馏 2.76 7.90 8.96 1.92 5.20 6.60 0.19 0.18 1.28 0.18 0.67 0.33 298.5 流化床+湿法除尘 +吸附柱 流化床+湿法除尘 固定床、 干法除尘

B NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 NO.6 NO.7 19.78 44.16 58.12 18.56 13.10 190.9 250.0

P 2.71 2.72 1.86 2.87 2.59 9.80 4.50

Fe 38.55 81.80 60.00 38.57 18.28 194.4 36.57

Al 16.20 22.40 5.60 17.20 5.99 8.42 1200

Ca 6.94 72.84 10.21 3.04

Cr

Ni

Cu

Zn

Mg

由于原生氯硅烷生产方法及后续处理工艺不 同,TCS 中的目标杂质含量差别较大,表 1 给出了 当前已知的原生氯硅烷中的杂质水平。根据原生氯

硅烷的基本质量状态,合理选择配臵精馏工艺才能 取得良好的提纯效果。

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2011 年第 4 期

三 、精馏工艺配臵方式及分析 1、图 1 配有蒸发塔的精馏工艺示意图

图 1 是采用一般的“二塔基元逐级配臵”方式; 在这个方案中,包含高、低沸物回收和尾气分离回 收装臵系统至少配臵 9~11 塔。 该工艺配臵适合于用固定床干法除尘工艺生产 的三氯氢硅精馏,高低沸物的截取量较大(一般大 于 20%) 一般需要配臵高低沸物的回收装臵,甚至 , 2、侧线截取产品的精馏工艺配臵示意

单设脱轻、脱重塔。当原生 TCS 中,硼含量在 200~300ppbw,磷含量 4~5ppbw 范围时,TCS 精馏 效果硼杂质最低可达 0.04~0.1ppbw,磷杂质最低可 达 0.1~0.7ppbw 范围,可以满足半导体级多晶硅的 沉积需要。

图 2 侧线截取产品的精馏工艺

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2011 年第 4 期

这是一种比较典型的“三塔基元, 侧线出料的配 臵方式,其中纯 TCS 由一段第三塔侧线截取,避免 了工艺中可能存在的“重硼、轻硼氯化物”的不足。 另一种纯组份四氯化硅(STC) ,则由二段二塔塔顶 3、低温氢化精馏工艺原则配臵示意

截取。整个系统排放量大于 30%,为此,配备回收 塔 1 支,以提高物料的利用率。纯组份 TCS 中硼、 磷含量可分别小于 0.02ppbw 和 0.5ppbw。整个系统 包括尾气回收分离一般需要 7~9 个塔。

相对于改良的西门子法工艺,低温氯氢化工艺 是低成本纯硅生产的改进工艺之一。其中又有氢氯 化和氯氢化之分。由于配臵中减少了氯硅烷间接合 成反应器,系统简化,所以多数厂家采用这种工艺。 图 3 给出了一种原则配臵方式。可以看出,在精馏 分离工艺设臵了二氯二氢硅(DCS)分离塔,截取 4、分段多线截取精馏工艺的配臵示意图

约 7~9%的 DCS 用于分解流化生产多晶硅。与一般 氯氢化工艺不同的是,在配臵方案中,系统中产生 的 HCL 则导出制备盐酸,属于氢氯化工艺,整个精 馏系统排出量约在 15%以上,精馏塔配臵数量应在 9~11 台。

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2011 年第 4 期

该配臵是目前已知的精馏方案配臵中最简洁的 一种, 它允许组分含量低于 7~8%的 DCS 与 TCS 一 起进入多晶硅沉积反应器。 只要系统严格稳定操作, 可以保证多组分较彻底的分离效果,若尾气回收系 统合并为一个系统,则塔器配臵一般 6 台即可。若 将尾气系统分开,则塔器配臵最多不超过 8 台。精 馏工序排放量一般在 5~7%即可,物料实收率较高, 经这种工艺的分离提纯,TCS 中的含 B 量最低可达 0.027ppbw,一般含硼量小于 0.15ppbw 的检测频次 可达 50~60%。

体现在塔器配臵少,工艺简洁,可有效分离出组分 中的甲基氯硅烷, 降低沉积多晶硅产品中的碳含量。

2、合理排放是提高分离提纯效果的核心。 依据原生氯硅烷的质量状态,杂质组分的存在 形态以及目标产品的质量要求确定合理的截取量, 是工艺配臵的关键。

3、连续稳定操作是精馏分离提纯的灵魂 半导体级以上的高纯 TCS 的分离提纯,精馏工 艺处于核心地位,但精馏的连续稳定又是精馏操作

四 、总结 由几种不同工艺配臵的示意图中,可以得出如 下要点: 1、在以上 4 个流程中可以看出,从提纯效果, 投资成本以及节能等综合性方面进行评价,图 4 的 分段多线截取精馏工艺特点突出,值得重视。主要

的关键核心, 但精馏的连续稳定运行涉及因素较多, 包括公用工程,仪表自控等,因此在实际中尽可能 采用全自动控制,减少人为因素。

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冶炼电阻炉--用于金属硅冶炼
■ 陈伟平 无高温蒸发、一氧化碳回收 、沉清分类提纯 于一体,当今人类最大的:节能、减排、降耗、 优质、贵重金属收集、高产的新发明冶炼炉设计 技术参数分析 。

12500KVA 金属硅冶炼电阻炉与 6300KVA 矿热炉 热平衡分析相比: 表 5-1 我国某厂 6300KVA 电弧炉的热平衡分析 热收入项 1、电热能 2、电极氧化热 3、还原剂反应放热 百分比 95.98 2.234 热支出项 1 氧化物还原耗热 2 金属硅带走热 3、逸出气体带走热 4、炉面散热 5、炉体散热 6、短网热损失 7、冷却水带走热 8、其他 合计 100 百分比 40.71 5.98 18.35 5.97 3.69 7.47 16.46 1.19 100

12500KVA 金属硅冶炼电阻炉热平衡分析 热收入项 1、电热能 2、电极氧化热 3、还原剂反应放热 4、提高用电率 百分比 97.00 0.00 1.78 10.00 热支出项 1、氧化物还原耗热 2、金属硅带走热 3、逸出气体带走热 4、炉面散热 5、炉体散热 6、短网热损失 7、冷却水带走热 8、其他 合计 108.78 百分比 21.0118-23.7039 6.500 7.42826-8.27785 2.4168-2.6703 2.2140 3.000-5.000 6.6632-7.4248 1.6000 50.9032-57.4894

附注分析诂算: 电弧炉改成了电阻炉,取销短路变压器,采用 普通电力变压器,电能利用率提高 10%。 单耗减少用硅石(0.4-0.75)吨,减少用还原剂 (1.2-1.35)吨;增产至 2 倍; (不同形式的挥发、蒸 发总是要耗热能,在此粗枝分析诂算)
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1. 进料氧化还原反应在粉末熔化、合理温度、密封 高压(压力 2-6kg)、机械快速搅合下进行,单耗减 少用硅石(0.4-0.75)吨,减少用还原剂(1.2-1.35)吨; 氧化物还原耗热: 40.71 - [ (0.4-0.75) + (1.2-1.35) ] ÷[ (2.7-3.0) +

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(1.8-1.98)]× 40.71 =40.71-(1.6-2.1)÷ (4.5-4.98)× 40.71 =40.71-(0.35556-0.4217)× 40.71 =40.71-(14.4748-17.1669) =(23.5431-26.2352) %

=(9.5188-10.6068) (%) 8. 无电弧高温,无电极氧化热 0

9. 粉碎、输混、增加其他电耗 0.51%, 1.19+0.51=1.6(%)。

2. 出炉温度要稳定:保持熔液的自由度,金属硅带 走热增加 0.52% 5.98+0.52=6.5(%)

12500KVA 金属硅冶炼电阻炉与硅业生产 技术经济指标相比:

中国硅业生产技术经济指标 3. 取消电弧,无蒸发硅石温度,合理使用还原剂, 逸出气体带走热:(减少用硅石(0.4-0.75)吨,减少用 还原剂(1.2-1.35)吨,所蒸发热应高于还原热比例, 由于一氧化碳气体回收在密封高压下完成,气体体 积 比 常压 下小 带走 热少 30%, 逸出 气体 带走 热 (7.42826-8.27785)%) 18.35× [(23.5431-26.2352)÷ 40.71] =18.35× (0.5783-0.6444) =(10.6118-11.8255)% (10.6118-11.8255)%× (1-30%) 3 =(7.42826-8.27785)% 附注分析诂算: 电耗:取消短路变压器,采用普通电力变压器, 基本消除了高次谐波,减小变压器热损,电能利用 率提高 10%以上。原耗电(12000-13000)kwh/吨硅, 4. 炉面散热: 5.97× (0.5783-0.6444) =(3.4525-3.8147) (%) 采用 12500KVA 金属硅冶炼电阻炉后生产一吨金属 硅耗电需: (50.9032-57.4894)%÷ 108.78%× (12000-13000) 5. 炉体面积加大 1.2 倍,应设计更保温,炉体温度 不变,炉体散热: 3.69× 1.2÷ 2=2.2140(%) =(46.7946-52.8492)%× (12000-13000) =(5615.35-6870.396)kwh。 减少电能近(6000-7000)kwh/吨硅以上。熔液温 度调整合适,电耗还能下降。 6. 无电弧、捣炉、停炉、电流平稳连续运行,短网 热损失:(3-5)(%) 硅石:起炉后长期不间断连续运行,无蒸发, 炉面温度低、均匀,浑发少,生产一吨金属硅需要 二氧化硅 硅石粉末(20 目以上, 石英砂可直接使用, 7. 冷却水带走热: 16.46× (0.5783-0.6444)
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电耗:12000-13000kWh 硅石:2700-3000kg 木炭: 900-950kg 油焦: 700-750kg 木块: 200-280kg 电极: 120-150kg 4 12500KVA 金属硅冶炼电阻炉生产技术经济参数 电耗: 5600-6800kWh 硅石粉末: 2150-2300kg 煤或 木炭、油焦粉末:600-700kg 电极:0kg

越细越有利于减小机械磨损和提高还原速 度)(2.15-2.3)吨。减少耗硅石(0.4-0.75)吨/吨硅(属高

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温蒸发掉的,硅石蒸发热是熔化热的 11.35 倍,是 最大的热能不合理损耗,是烟尘主要来源)。 一吨 二氧化硅硅石可提炼金属硅 (原子质量:硅 28.0855,氧 15.9994) 28.0855÷ 15.9994+28.0855) 5 (2× =28.0855÷ 60.0843=0.467435 (吨) 炼一吨金属硅需要硅石 1÷ 0.467435 =2.139335 吨硅石/硅。去除了粉尘排放。 还原剂:因为加混合粉末原料(硅石和还原剂) 到密封高温熔液中机械均匀搅合,还原保证合适温 度,无需考虑催化、延迟、通畅,减少耗炭 1.2-1.35 吨/吨硅(炉面电弧引起的高温挥发、 蒸发、 明火燃烧 等无效损耗,浪费能源也严重增加一氧化碳和一氧 化硅排放)。 一吨二氧化硅还原一氧化碳需要碳: (原子质量: 碳 12.011) 12.011÷ (15.9994+12.011) =12.011/28.0104=0.428805(吨) 一吨金属硅需要还原碳: 0.428805× 2.139335 =0.917358(吨) 回收一氧化碳供发电或埚炉代煤燃料可替代煤 碳, ,实际碳耗约 0.58386 吨/硅。基本去除一氧化 碳排放,转为二氧化碳排放。 产量:边进原料,边出成品,连续运行日产量 从原来的 18-20 吨, 12500÷ (5966.5416-7294.3648)× 24 =(41.1276-50.2804)吨/日 产量提高达 2 倍。

质量: 长期沉清(沉淀)比重分离出料, 产品质量 从纯度 98-99%,提高到纯度 99.9%以上。 炉体出料分: 炉面超轻物质(浮渣)出口, 底部超重物 质(沉渣)出口、重金 6 属存储收集池,沉清(沉淀) 后的正品出口。 本 12500KVA 金属硅冶炼电阻炉技术参数再 次分析,只是对我自已设计的 12500KVA 金属硅冶 炼电阻炉的诂算分析,仅说明一种新型设计冶炼电 阻炉的性能,已经从埋弧炉改成了电阻炉;炉面加 料改成密封加料;块状熔化自然结合还原改成粉末 快速熔化密封高压适温机械高速搅合还原;小作改 动,适合多种矿石冶炼;适合混合型矿石冶炼,能 尽量驱分出所需要的物质,提高产品质量,托展矿 石资源范围;其耗能、耗原料、产能、质量、功能 更好,且延生功能具备,损耗仅在必不可缺的合理 泛围; 沉清(沉淀)提高了产品的质量, 得到不同的附 属产品,矿石资源尽可能物尽其用;连续运行,便 于余热回收,适合了配套各种前后套自动化设备; 对空气、电网、无线电危害小。是当今人类最大的: 节能、减排、降耗、优质、贵重金属收集、高产的 新发明冶炼炉设计,是一种希望,是一种愿望,一 种理想,要实现这个理想,需要做出更多努力,需 要社会支持,需要国家的扶持,需要国家有关部委 再次论证,对于如此重大影响人类进步和生存环境 的设计,论证正确就应该立项,组织专家联合攻关, 不应再推出市场经济之说,把理想的技术为社会服 务,这正是政府的职责所在,是科技兴国的重中之 重。

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2011 年第 4 期

浅议多晶硅生产工艺的发展趋势
■ 张椿 前言 多晶硅的生产工艺一直都是为了满足集成电路 和电力电子器件的纯度要求而不断提高和改进。近 些年由于光伏产业爆炸式的发展,总产量 80%以上 的多晶硅用于生产太阳能电池,因此目前对生产工 艺研究的主导思想是如何不断降低生产成本,为光 伏电池推广应用创造条件。但是目前和将来多晶硅 的生产工艺都必须为电子和光伏产业两个领域的发 展而努力。总的目标是根据不同的要求多晶硅的纯 度都要不断提高,生产成本逐步下降.特别是光伏产 业能否广泛推广应用关键在成本。 时日本三菱公司 48 对棒的还原炉,电耗降低到 83kwh/kgSi,炉产 5 吨左右,堪称世界之冠。如今普 遍采用加压(0.6Mpa)还原炉,硅棒的对数由 9 对 增到 36 对,能耗有可能降低到 50kwh/kgSi 以下,炉 产也在 5 吨多。而且更多对棒的还原炉正在研发过 程中,还原的电耗还会进一步降低。 (2)干法回收尾气工艺,极大地提高了原材料 的利用率。 由于 SiHCL3 还原的一次转化率只有 10%左右, 因此有大量尾气需要处理,过去曾用湿法回收 SiCL4、SiHCL3 和 H2。HCL 吸收后排掉,氯的耗 量大,氢由于水洗后纯度很低,不能直接利用。美 一、改良西门子法仍将是未来最主要的生产工艺 西门子法至今被国际上广泛采用有下述両大特 点: 1、西门子法经过 50 多年的生产实践和发展, 工艺成熟、产品质量稳定、生产过程比较安全可靠, 可生产电子级和太阳能级多晶硅,而且两种产品的 质量均属上乘。 2、 西门子法的最大的生命力在于不断改进工艺 和创新,使生产成本不断下降。为电子和光伏产业 的发展创造了良好条件。 近 10 几年西门子法的生产工艺有下述 6 大改 进: (1)采用加压还原炉能耗明显下降。 还原电耗占总能耗的 30%左右, 如何降低还原 能耗,对生产成本影响很大,10 年前都是用常压还 原炉,降低能耗的主要措施是增加硅棒的对数,当 国 CDI 公司发明了干法尾气回收系统,将尾气中的 SiHCL3、SiCL4、HCL、和 H2 都回收分离再利用, 是提高原料利用率的一大改进。 (3)用冷氢化(氢氯化)技术,进一步降低能 耗。 西门子法虽然普遍都采用尾气回收系统,但是 其中大量的 SiCL4(每生产 1kg 硅约有 15kg 的 SiCL4) 过去并未在生产中利用, 而是用于制造白碳 黑或其他衍生物。为了进一步降低单耗,过去多采 用热氢化技术将 SiCL4 转化为 SiHCL3,到 2004 年 氯氢化技术专利限制失效后,近几年新建和扩建的 多晶硅厂,冷氢化则成为主流工艺技术。两种氢化 的基本原理如下: 热氢化 冷氢化 (氢氯化) SiCl4+H2=SiHCl3+HCl 3SiCl4+2H2+Si=4SiHCl3

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两种工艺条件的对比如表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 项目 反应温度℃ 反应压力 Mpa TCS 转化率% 能耗 kwh/Kg TCS 碳加热元件 设备材质 尾气 HCL 操作难度 硅粉 单套产能 碳污染 热氢化 1250 0.3-0.5 16-22 3--4 有 不锈钢 有 易 不加 小 有 冷氢化 550 2-3 26—28 0.7-1 无 镍基合金 无 难 加 大 无

热氢化的优点:设备结构较简单、操作压力低、 易掌握、较安全。 缺点:反应温度高、能耗大、转化率低、使用 碳质加热器材成本高(一般寿命为 3000 多小时) 、 有碳污染、单套设备处理能力小,产生的 HCL 需另 行回收利用。 冷氢化的优点:反应温度低、转化率高、能耗 低、单套处理能力大(一套可供年产 6000 吨多晶硅 生产用) , 缺点;反应压力高、结构材质要求高(镍基合金 800H) 、控制流态化床工艺条件较难。 两种氢化工艺在降低能耗方面差异很大,采用 冷氢化工艺每生产 1 公斤 SiHCL3 的能耗约为热氯 化的 1/4。同时尾气无 HCL。

下限 4.1%。性极活泼、易燃、易爆,是生产过程中 的很大的安全隐患。目前采用反岐化工艺将二氯二 氢硅转化为三氯氢硅,转化率可达 95%以上,既提 高了原料的利用率。又降低了生产安全隐患。

反岐化反应: SiH2CL2+SiCL4---2SiHCL3-

(5)规模效益使单位投资逐步降低。 由于西门子法生产工艺成熟,多晶硅的生产规 模不断扩大,由上世纪后期年产 1000 吨是经济规 模。时至今日,单产系列 5000~6000 吨/年才称之 谓经济规模。规模越大经济效果越明显。 从两个可行性研究和一个韩国 OCI 投资为例, 可看出经济规模单位投资的差别:

(4)转化二氯二氢硅的技术正在推广利用。 在氯化和还原过程中约有 5%左右的二氯二氢硅, 过 去多未回收利用。SiH2CL2 的沸点 8.3℃、闪点 -30.7℃引燃温度 58℃, 爆炸极限在空气中上限 99%、
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FS1,1500 吨/年,投资 US$20800 万,单位投 资: US$138.7/kgSi; FS2,6000 吨/年,投资 US$52000 万,单位投 资: US$86.7/kgSi;

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OCI,24000 吨/年,投资 US$170000 万,单位 投资:US$70.8/kgSi。 随着生产规模的扩大,单位投资明显降低,以 及各种新工艺的采用,有些采用西门子法的单位, 声称多晶硅的生产成本已降低到 20-25 美元/kg。另 外多晶硅的成本与当地的电价高低密切相关。因此 有些大硅厂异国建厂,如日本的三菱在美国的阿利 巴马州、德山在马来西亚、德国 WACER 在美国的 田纳西州建多晶硅厂,都是由于当地电价和优惠政 策之故。

(6)生产工艺的安全性 西门子法的生产工艺使用大量的氢气、氯气和 三氯氢硅,虽然这些物质有毒、可燃和爆炸的危险 性,但是相对硅烷的爆炸界限是 0.8%—98%相比, 西门子法的安全性相对较好。 总之采用工艺成熟、质量稳定、安全可靠的生 产工艺,达到产业规模,选择电价低廉、水源丰富、 交通方便的地区建厂。才能有利于降低生产成本、 有利于吸引人才、有利于促进企业的创新能力和企 业市场竞争力。

二、硅烷法仍有不可取代的优点。 硅烷热分解法生产棒状多晶硅是目前纯度最高 的产品, 由于 SiH4 的沸点比 B2H6 低 19℃, PH3 比 低 23.8℃,其他杂质的沸点的差别就更大了,所以 低温精馏提纯后,SiH4 的纯度非常高,加之 SiH4 无腐蚀性,热分解的反应温度低,所以生成的多晶, 硅烷法与西门子法生产工艺的主要区别如下表: 项目 1、反应温度℃ 2、结晶粒径 μm 3、反应转化率% 4、多晶硅纯度 B- ppta、 P--ppta (c) C--ppma

结晶质密、纯度高、非常适合生产用于大功率电力 电子器件的区熔单晶,区熔可一次成晶,因此虽然多 晶的价格比西门子法贵 2 倍多,但是明显提高了区熔 单晶的生产效率,成本核算仍然是有利。

硅烷法 800 0.1 96 电子级 20--60 60--100 0.1—0.2 ≥120 无 较复杂 大

西门子法 1050 1000--10000 10 电子级 50--100 80--200 0.1—0.2 50 —70 有 复杂 中

5、还原能耗 kwh/kgsi 6、腐蚀性 7、炉型结构 8、投资强度

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硅烷热分解炉的结构比较复杂,由于硅烷非常 活泼在 500℃就开始分解,因此炉内温度不能过高, 否则就有大量的硅粉沉积在炉内,为此每一个硅芯 有一个 POCKET 起到保持硅芯温度在 800℃,炉室 温度较低,尽量降低炉内硅粉的沉积量。所以硅烷 法的反应温度虽然较低,但是沉积速度较慢,生产 三、FBR 法(流化床法)是否能降低生产成本,尚 难定论。 ASiMi 公司于 1990 年就开始研发 FBR 法生产 粒状硅,不断地改进 FBR 反应炉的结构,于 2000 年中研制成功第三代 FBR-A 型示范炉。 生产能力为 150 吨/年。又用了 5 年优化各项工艺条件和改进设 备,増大反应炉直径。共投资 17 亿美元,建成一个 9 层 56 米高装有 24 个 FBR 反应炉和 2 个 SiH4 生

周期较长。因此生长同样直径的多晶硅,硅烷法的能 耗却比西门子法高很多。故其生产成本目前尚无法 与西门子法竞争。另外是安全问题,硅烷的各个生 产环节都必须有极其严格的安全措施。

产线。每个炉子的生产能力为 437.5 吨/年。设计生 产能力为 10500 吨/年。2009 年 REC 生产多晶 7753 吨其中粒状硅只有 1763 吨,2010 年的生产情况, 从 2011 年 7 月 19 日 REC 年报的图表说明 FBR 法 的生产情况尚不稳定, 产品的合格率波动很大。 2011 年上半年生产工艺基本稳定,生产的粒状硅 8310 吨。计划今年生产 17000—19000 吨。下图是 2010 年和 2011 年上半年的生产情况。

能耗比西门子的还原炉低 76%,但是生成成本 并不低,其中折旧费占生成成本的 35%左右。见下

图,黑色为经营管理费,兰色为折旧弗、橙色为现金 生产成本费。

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生产成本 2010 年 3 季度高达 42 美元/kg,今年 2 季度降到 27 美元/kg。右图是 2010 年 11 月“年度资 本市场日”REC 宣布计划今年 4 季度生成本的目标 值:31 美元/kg,是否能达到或低于计划指标,还有 待稳定生产工艺。另外 REC 声称进一步发展 FBR 法仍有三项任务: 降低现金成本 (reduced cash cost) 、 FBR 法控制生产工艺条件和保持纯度,有以下 难点: (a)晶种的制备: 粒状硅是在 0.2mm 左右的晶种 上沉积长大约 2mm 的粒状硅。晶种破碎方法和成 本,以及保存和运输过程中不被金属杂质沾污。 (b)如何控制炉内轴向和纵向的温度的均匀分 布。

降低基建投资(reduced capital expenditure)和提高 产品 质量(improved product quality) 。 从 REC 研发 FBR 法 20 多年过程看,FBR 法 生产工艺的稳定性、产品的纯度和降低投资强度三 大问题仍需不断改进。

(c)气体流速和压力的控制。 (d)防止和控制在炉壁上沉积硅。 (e)降低结构材料的对产品的沾污。 因此我认为 FBR 法的能耗虽然很低,但是产品 和生产工艺的稳定性仍待解决。否则目前很难说它 是最有希望生产廉价太阳能级多晶硅的方法,一切 都有待实践证明。

下图是年产 150 吨扩大试验和 10500 吨 FBR 厂的外观

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四、物理冶金法的前景 物理冶金法早在 1975 年就由德国的 WACKER 公 司 的 实 验 室 进 行 了 试 验 , 当 时 做 到 了 5N , WACKER 公司在西门子法产业化后, 就停止了物理 冶金法的研究。 自从 2004 年太阳能电池的用硅量爆 涨后, WACKER, JFE, 三菱, HEMLOCK, ELKEM, 等公司又在重新开始研究物理法生产多晶硅。国内 也有不少单位如:河南迅天宇、南安三晶、浙江碧

晶、宁夏银星、上海普罗、天津希力斯等公司,也 开始研究物理冶金法提纯多晶硅的技术。由于物理 法投资少、工艺简单、成本低,见效快、污染小等 优点,对发展光伏产业有很大潜力。过去由于太阳 能电池对多晶硅的纯度要求并无明确指标,物理法 是否可以满足太阳能电池的要求莫衷一是。2011 年 5 月 SEMI 公布了太阳能级多晶硅的标准, 对纯度有 明确要求。如下表:

下表为太阳能级多晶硅 SEMI 标准 多晶硅的级别 受主杂质.B.Al.ppba 1级 ≦1 cvd 法 施主杂质.P.As.Sb.ppba ≦1 Cvd 法 C ppma ≦0.3 2级 ≦20 5 ≦20 5 ≦2 3级 ≦300 20 ≦50 10 ≦5 4级 ≦1000 150 ≦720 150 ≦100

体金属和表面金属 Ti.Cr.Fe.Ni.Cu.Zn.Mo 总含 量 .ppba. 体和表面碱金属总含量 Na.K.Ca ppba 含氢浓度 含氯浓度

≦10

≦50

≦100

≦200

≦10

≦50

≦100

≦4000

低到加热 低到加热

过程中不 过程中不

会爆炸 会爆炸

SEMI 标准对多晶硅的质量检测方法、表面状 态、包装要求,都有详细说明。将太阳能级多晶硅 分为 4 级,对各种杂质都有明确指标。从 1 级到 4 级多晶硅的标准不同, 但是 1 级品注名是 CVD 法生 产的多晶硅。2、3、4 级未说明生产方法,但不包

括混料。物理冶金法研究的目的是既能满足光伏产 业的要求又能生产廉价的硅材料,以便光伏产业的 迅速发展和推广应用。 SEMI 标准在质量上让大家有 章可循。但是多晶硅价格和质量,都有待光伏产业 的綜合考虑和认可。

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研究开发电子产业配套有机硅产品
■ 姜承永 1 电子技术配套用有机硅材料的市场需求及研发对 策 我国已经是世界有机硅消费大国,并即将成为 世界有机硅生产大国。我国的有机硅产业创造了光 辉业绩,有机硅产业已经蓄积了进一步壮大发展的 有利条件,但是也存在不容忽视的隐忧。 有机硅产能急剧膨胀,并不能说明我国的有机 硅产业已经做强。当前国内市场消费的有机硅产品 中,国内生产的产品主要集中在中低档产品,效益 丰厚的高档产品大多被跨国公司垄断;国内在有机 硅技术开发方面投入不大, 长远发展技术储备不足。 国内甲基氯硅烷单体产能的增长为有机硅下游 产品的扩展提供了有力支撑。后续扩建和新建的有 机硅单体生产装臵相继投产,将要出现的产能过剩 势必要引发有机硅产业的激烈竞争。我国的有机硅 产业必须完善产业链,延伸产品链,特别是向高技 术含量产品发展。加大技术投入、提高产品技术水 平、扩展产品线的广度和深度,是有机硅企业走出 困境和自主发展的必由之路。 有机硅材料是一类具有优异性能的特种化学 品,其应用范围极为广泛,已经成为高新技术发展 不可或缺的重要材料,高性能有机硅材料的开发和 应用将促进和带动高新技术的发展。研究开发电子 技术配套应用的高性能有机硅材料,既是有机硅产 业寻求发展的重要方向,也是有机硅产业为改善经 济效益有待开发的广阔天地。 2.2 具有自净化功能的半导体器件芯片特效保护材 料 半导体元器件芯片生产工艺过程引发的铁、铝 等金属离子污染将影响到半导体器件、特别是大规 模集成电路的工作稳定性。 采用广谱强力化学捕获技术屏蔽金属离子,抑 制残留铁、铝等金属离子的迁移,并且可以同时稳 固锁定多种金属离子,即使在半导体器件最高工作 温度时仍能有效抑制金属离子迁移,从而做到在半 2 电子产业应用有机硅系列材料研究开发 2.1 低噪声半导体器件芯片内保护材料 低噪声半导体器件芯片内保护材料用作半导体
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器件内保护有机硅涂料,除一般要求的机械性能、 介电性能、耐热性能之外,出于保证器件低噪声运 行的工作要求,特别要求内保护有机硅涂料要严格 控制金属离子含量。 分立半导体器件分为 PNP 型器件和 NPN 型器 件,P 型半导体和 N 型半导体在工作时的多数载流 子分别对应于空穴传输电荷和电子传输电荷。为了 更好发挥硅橡胶的绝缘保护作用,对应于 PNP 型器 件应配套应用电正性的硅橡胶,相反,对于 NPN 型 器件则应选用电负性的硅橡胶。半导体器件芯片内 保护涂料的生产环境、设备和工艺特定要求用作半 导体结涂料的有机硅基础聚合物,一般采用加成反 应交联的固化体系,交联密度精确控制;应用高效 传质传热精密控制反应温度的设备,同时采用有效 调控分子量的特殊工艺,合成可控分子量分布的基 础有机硅聚合物;再配合精选高纯化学试剂,制得 低噪声半导体器件内保护涂料。

导体器件全工作温度段保持参数稳定。

2.3 电子元器件芯片低应力保护硅橡胶

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电子元器件管芯引出线与芯片的焊接强度脆 弱,特别是功率器件在较大功耗时元器件工作温度 升高,芯片及链接引线尺寸变化使得元器件内部产 生应力。 为了达到器件的绝缘防潮,需要应用低应力的 保护硅橡胶。 低应力加成反应硫化型硅橡胶的制备: 启用专门技术合成不含端羟基的基础有机硅聚合 物,制备极低交联密度的特种结构高活性交联剂, 还需制备高效催化剂,将上述组分优选组合制得性 能稳定的低应力保护硅橡胶。

而可以制得透光率更高的硅树脂产品,以其封装 LED 器件, 不仅改善器件工作稳定性, 还将提高 LED 的发光效率。

电子信息设备配套用有机硅材料 电路板与电子模块保护涂料 单组分室温固化甲基苯基硅树脂吸收空气中的 潮气,活性反应基团水解,进而发生聚合物的缩合 交联反应,涂膜完成交联固化。特别适用于印刷线 路板和电子模块的保护涂料。 生产室温下可快速固化甲基苯基硅树脂经济实

2.4 半导体器件台面高绝缘强度保护涂料 高电压工作的半导体元器件大多采用台面结构 芯片。通常硅橡胶的绝缘强度约为 20MV/m,甲基 苯基硅树脂的绝缘强度高达 80 MV/m 以上。 应用亲核催化反应合成的高固化活性有机硅树 脂,不仅可以在较低的温度下交联固化,而且硅树 脂固化膜对多种基材粘附牢固,固化后的涂膜永不 返粘。以高固化活性硅树脂作绝缘保护涂料,大大 提高了器件的绝缘强度。

用的技术路线:从甲基氯硅烷和苯基氯硅烷出发, 在有机溶剂存在下共水解,得到的硅醇混合物,经 水洗除酸,再经亲核催化缩合反应,制得具有适量 活泼硅羟基的硅树脂预聚物,然后添加专用交联剂 和催化剂,进一步进行催化预缩合反应,制得可室 温固化的甲基苯基硅树脂。

电子组件防潮绝缘导热用有机硅材料 液体硅橡胶 液体硅橡胶用于电子部件、组合件的灌封,可

光电器件的封装保护材料 LED 管芯保护材料 LED 管芯应用低模量硅橡胶作为管芯保护,可 以在发挥防潮绝缘作用的同时,缓和由于工作时温 升引起的 LED 芯片与键合引线之间的应力, 从而延 长器件工作寿命。 大功率 LED 透镜封装用甲基苯基 乙烯基硅树脂高折射率高透明度的甲基苯基乙烯基 硅树脂用于大功率 LED 的透镜材料。 应用亲核反应合成硅树脂技术,在硅树脂合成 过程中会优先缩合脱掉苯基取代位臵的硅羟基,即 使残留微量甲基取代位臵的硅羟基,因其反应活性 较高,可以采用含乙烯基的羟基清除剂取代消去硅 羟基,避免后续交联反应可能产生氢气的根源,因
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以起到防潮、防尘、防腐蚀、防震等保护作用,并 提高使用性能和稳定参数。 导热性硅脂或半固体状导热硅橡胶垫片将导热 硅脂或导热硅橡胶垫片填充于金属散热器和热源之 间,即可排除空气间隙对导热性能的不良影响。

低压缩永久变形、高疲劳寿命、低故障率键盘 用硅橡胶 用于加工键盘的硅橡胶聚合物分子量分布过宽 影响硅橡胶键盘的工作寿命,硅橡胶料中的挥发组 分导致导电硅橡胶键盘故障率高。 改进硅橡胶生胶生产设备的传质传热效果,保 证硅橡胶聚合过程物料配比均衡和温度稳定;同时

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采用降低硅橡胶挥发分的聚合物封头剂,以避免低 聚物生成。制备分子量分布均匀、挥发组分含量低 的基础胶料,配合改进的混炼工艺,不用或少用结 构控制剂加工混炼硅橡胶,因排除了结构控制剂等 低分子物组分迁移扩散的不利影响,不仅降低导电 硅橡胶键盘故障率,在提高产品质量的同时降低生 产成本。

轴处理的高效增粘底涂剂。

汽车电器配套用有机硅材料 在汽车上广泛应用有机硅粘接与密封剂、灌封 胶、凝胶、绝缘涂料等,用于保护发动机控制模块、 点火线圏与点火模块、动力系统模块、制动系统模 块、废气排放控制模块、电源系统、照明系统、各 种传感器、连接器等,此外还经常应用导热硅橡胶

应用硅橡胶加工电子印刷设备部件 硅橡胶具有优良的耐热、耐电弧和抗粘附性能,硅 橡胶可用于制做电子打印机胶辊、传真机 胶辊和塑料薄膜辉光放电处理的胶辊。为保证硅橡 胶辊的长期可靠工作,用于制做硅橡胶辊的胶料需 要具备适当的粘接性能,或同时配套用于对金属辊

等材料作为电子器件的热接口材料。 汽车分电器发动机点火装臵电触头应用有机硅 软凝胶灌封,既可隔绝空气避免触头烧蚀,还可避 免因电火花激发产生臭氧而加速橡胶塑料部件老 化,减少点火系统故障,延长正常工作寿命。

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还原氢气碳杂质对多晶硅化学气相沉积 影响的机理分析
■ 四川亚连科技有限责任公司 蔡跃明、钟雨明、周齐领、钟娅玲

摘要:本文针对多晶硅化学气相沉积(CVD)体系中碳杂质的 CVD 机理及其对多晶硅沉积与品质的影响机 理进行了分析。结果表明,还原氢气中的碳杂质沉积率接近零;造成碳杂质掺入多晶硅中的主要原因之一 是还原炉中的硅棒(芯)不纯以及石墨炉底材料;可以采用水电解、甲醇裂解、天然气裂解制备超纯氢, 以及还原循环氢净化提纯的方法,为多晶硅还原提供氢气原料。
一、引言 在西门子改良法生产多晶硅的过程中,对作为 还原剂以及载流气体的氢气质量要求非常高,纯度 一般在 99.9999%以上,露点-55℃,含氧量小于 3ppm、碳含量小于 2ppm。通常认为,氢气中的主 要杂质, 诸如水、 氧、 HCl 等, 以及 CO、 4、 2、 CH CO CH3OH 等含碳化合物,在多晶硅化学气相沉积 (CVD) 过程中, 极大影响多晶硅沉积生长的质量。 水、氧、HCl 等杂质对多晶硅品质的影响分析与研 究报道比较多,而微量的碳化合物杂质在复杂的多 晶硅 CVD 体系中, 是如何影响多晶硅生长的机理等 的相关分析与报道,比较少见。 本文依据 Sirtl、Valente、Swihart 等对西门子改 良法多晶硅还原体系建立的各种多晶硅 CVD 模型, 利用计算流体力学软件(CFD)数值模拟分析结果, 结合 Huettingger、Pierson 等建立的热解碳 CVD 模 型以及多晶硅生产过程中的实际经验,对氢气中碳 化合物杂质的影响机理进行分析。 一般认为,水电解制氢可以达到还原氢气所要 求的 6N 级纯度,而甲醇裂解、天然气裂解制备的 氢气很难达到 6N 级,容易在多晶硅中掺入热解碳 等杂质,并且影响硅芯(棒)表面硅沉积速率与沉 积硅的质量。同时,在还原炉里 1000 多度高温下的 SiHCl3-H2 气氛中,微量的 CO 可能与三氯氢硅氢还 原反应的各种中间产物及反应物,诸如 SiCl2 、 HSiCl、SiCl4 等发生歧化反应,既可能生成热解碳 或晶体碳,影响多晶硅品质,又可能扰动硅芯(棒) 表面 SiHCl3-H2 边界层气体均应分布, 影响多晶硅沉 积速率及炉内的温度梯度。 此外,在国内一些多晶硅生产企业中,还原尾 气含有较多的 CH4 工况下所产出的多晶硅,其碳含 量往往超标。比如,某企业还原尾气 CH4 含量高达 50-100ppm,多晶硅碳浓度超过了三级品(≤2×1016 at/cm3)的标准。同时,多晶硅成品出现表面不平整 及类似氧化夹层的现象。 然而,经过对该企业使用的硅棒及炉底材料分 析发现,所使用的硅棒和炉底材料中含有较多的碳 二、氢气中含碳化合物杂质的实际影响 在多晶硅还原工段中,氢气的来源主要由新鲜 的超纯氢气及还原尾气回收提纯的超纯氢。新鲜氢 气包括电解纯氢、甲醇裂解纯氢、天然气裂解纯氢 等。
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元素,加上炉内还有相当浓度的副产物 HCl 气体, 与硅棒或炉底材料接触产生腐蚀现象,可能使原子 碳掺入到腐蚀点上。实际上,很难确定是还原氢气、 净化提纯后的还原尾氢、 三氯氢硅气体中的碳杂质, 还是硅棒或炉底材料中的碳掺入到多晶硅中。 因此,

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仅依据氢气碳水化合物含量是否超标,来评价对多 晶硅品质的影响或相关性,是值得进一步探讨的。 三、多晶硅与热解碳 CVD 机理 3.1 多晶硅 CVD 机理 很多文献对多晶硅 CVD 机理进行了研究与分 析。目前较为一致的看法是,三氯氢硅和氢气高温 系统下的反应,主要是由气相反应和硅(棒)表面 反应所组成。影响硅沉积率及质量的控制步骤是硅 棒表面反应。但是,在硅棒表面形成稳定的原料气 体速度边界层中的物质输送过程与气相反应过程, 非常容易受到进料气体流量、流速、原料组分摩尔 比、喷嘴安装位臵、炉内温度梯度分布、反应温度 控制等因素影响,从而会影响硅棒表面反应过程的 顺利进行。 Su 等认为, 在三氯氢硅和氢气反应系统中, 三 氯氢硅是不能直接或反应生成固体硅,而是先发生 热裂解生成中间产物 SiCl2、HCl 等。二氯二氢硅的 分解,也存在两种形式。其它氯硅烷的分解反应也 有多种形式。Coso、Li 等发现,在一定反应温度下, 硅沉积速率是随三氯氢硅浓度增加而增加。当三氯 氢硅浓度达到一定浓度 (比如摩尔比为 0.2-0.4)时, 硅沉积率基本保持恒定。而反应温度越高,硅沉积 率达到稳定值时,三氯氢硅浓度就越高,相应氢气 浓度就越低。 因此, 多晶硅 CVD 过程主要有两个控 制因素:物质运输控制和反应动力控制。在三氯氢 硅浓度较高区(氢气浓度较低) ,硅的沉积过程是由 反应动力控制;在三氯氢硅浓度较低区,硅的沉积 过程由三氯氢硅的扩散控制。 但是,在三氯氢硅高、低浓度(即氢气低、高 浓度)两个区域内,硅沉积率随三氯氢硅浓度变化 的相关性有所不同。在三氯氢硅浓度较低区,硅沉 积率几乎随氢气浓度减少而线性地增加。硅沉积率 达到一定值时,又随氢气浓度下降而减少。而在三 氯氢硅浓度较高区,硅沉积率与氢气浓度关联性呈
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现相对复杂的非线性关系。其机理为,在三氯氢硅 浓度较高区域,高温下的三氯氢硅,容易发生热分 解,此过程由气相反应动力控制,所生成的中间物 及反应物,诸如四氯化硅、二氯化硅、硅油等,阻 碍了硅的沉积。 3.2 热解碳 CVD 机理 由于多晶硅还原反应的温度高达 1000℃以上, 三氯氢硅和氢气反应体系中所含有的碳化合物杂 质,诸如 CH4、CH3OH、CO、CO2 等,可能倾向于 热裂解或还原反应生成热解碳,甚至晶体碳、石墨 化。 一般认为, 低分子量烃的热解碳 CVD 机理是, 低分子量烃热解聚集形成的许多碳原子排列构成的 平面大分子。各种烃热解过程的共同点是,气态烃 脱氢聚合、晶核形成、生长;不同点是,中间物的 类型及反应顺序上。反应温度、浓度、反应时间等 也是影响热解碳 CVD 机理的重要因素。 Pierson、 Venkateswaran、 Hoffman 等研究表明, 热解碳沉积过程动力学控制步骤发生在气相中,而 不是在固相基体的表面上。 比如,CH4 沉积体系中,初期的诱发反应: CH4 → CH3 + H- + 421kJ/mol 成为 CH4 热解体系中速率决定反应的步骤。 在氢气浓度较高的气氛中, 2 会在碳表面形成 H 稳定的 C-H 络合物,使沉积基体上的活性点失活。 因此,氢气对热解碳沉积过程有抑制作用。 此外,对于低碳醇,比如甲醇的热裂解,不可 能直接产生热解碳,而是 CO、CO2、H2。同样,在 高温、无专门的催化剂下,气态 CO、CO2、H2 之间 合成烃或醇等有机化合物,以及热解碳的几率均接 近 0。不过,CO、CO2 等高温气态质子化、电子化 或离子化状态下与三氯氢硅还原中间物之间的反应 是否间接导致热解碳的存在,很难从机理上分析清 楚。

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四、 还原体系中微量碳化合物影响多晶硅 CVD 的机 理讨论 以上对多晶硅及热解碳 CVD 机理描述,是在 一定的操作条件下分别进行的。但是,在多晶硅还 原炉内, 微量碳化合物杂质与多晶硅 CVD 的机理既 可能相互影响,又有可能受到实际操作条件影响。 然而, 多晶硅 CVD 机理起着主导作用, 这一点是肯 定的。 4.1 反应初期 对于硅沉积,反应初期,反应温度变化较大, 还原炉内的温度梯度或热力学过程影响较大。 此时, 三氯氢硅浓度相对较高,硅沉积的控制步骤是气相 反应,相应的硅沉积率比较低。 对于 CH4 碳沉积, 反应初期, 甲烷热解碳 CVD 控制步骤是气相反应,与硅沉积的控制步骤是一样 的。因此,无论操作条件如何变化,热解碳沉积率 也是非常小。此外,由于还原炉内存在大量的氢气, 导致碳表面反应中心失活,从而抑制了反应初期的 表面反应发生。如果固体基体是纯度很高的硅棒, 且大量氢气存在条件下,热解碳的沉积率为零。 如果出现以下有几种情况,在反应初期的热解 碳、晶体碳或石墨化碳的沉积率可能不为零。 第一,还原炉中的硅棒不纯。硅芯(棒)作为 热载体与硅沉积的基体,其纯度要求相当高。由于 硅棒的生产过程中,采用焦炭作为还原剂。因此, 硅棒中碳杂质是不可避免的。另外,硅棒中碳杂质 的存在,极大影响硅棒热载体的伏安特性。硅棒热 载体伏安特性曲线是起始电压很高,电流较小。随 着反应的进行,电流加大,电压快速下降。此时, 作为原子态的碳,在硅棒的分子布朗运动中被迅速 地重新排列, 但是否呈现出与硅原子正态分布一样, 不是很清楚。可见,在反应初期,气相中的碳化合 物杂质并不能发生碳沉积,而是硅棒中的碳原子发 生迁移物理过程,是控制步骤,有可能在硅棒的表
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面出现微量的原子碳,或者分子碳; 第二,还原炉的石墨炉底。通常还原炉底材料 是由熔点极高的石墨。但是,石墨结构较为松散, 其表面的碳原子和分子非常容易与高温下的 H- 结 合,形成分子结构稳定的 CH4。而在反应初期,加 之氢气过量的气氛中,CH4 发生热裂解沉积碳的几 率几乎为 0。实际过程中,还原尾气中含有较多的 CH4,主要是在多晶硅还原反应初期形成的; 第三,还原尾气净化或原料氢气活性碳脱水净 化。一般情况下,还原尾气中含有大量的氢气,主 要采用干法全组分回收技术。其中,采用活性碳或 碳分子筛等吸附剂进行脱水、脱碳等。因此,在再 生不完全情况下,有可能将吸附剂上吸附的杂质和 吸附剂本身的污染物带入还原氢中,进而影响硅沉 积。如果采用尾气循环氢,即使在反应初期控制步 骤是气相反应,也有可能出现微量的碳沉积,尤其 是循环氢中 HCl 含量超标,易使硅棒或沉积硅的表 面产生腐蚀,导致不纯的硅棒中的杂质碳或气相中 的碳,可能直接掺入到沉积硅中去。此外,原料新 鲜氢气的脱水、脱碳等净化吸附,无论是水电解制 氢,还是甲醇或天然气裂解制氢,都有可能出现这 种再生不完全所导致沉积硅被二次污染的现象。因 此,控制好再生,是可以防止反应初期杂质碳掺入 到多晶硅工况的出现。 4.2 反应期间 多晶硅还原反应过程中,随着三氯氢硅浓度的 下降,氢气浓度增加,多晶硅沉积的控制步骤是硅 表面上发生的动力学以及物质传输过程。相反,对 热解碳 CVD,在 1000 多度的高温下,仍然是与反 应初期一样的气相反应为控制步骤。因此,随着反 应的延续,氢气浓度越来越高,碳沉积的可能性就 越来越小,杂质碳掺入到多晶硅中去的几率也就越 来越小。即便在气相中有微量碳化合物杂质,在反 应期间中,对多晶硅品质的影响是微乎其微的,可

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以忽略不计。 在反应期间的硅棒表面或炉底材料的碳原子 和分子,由于受到大量氢气的抑制作用,无法进一 步掺入到沉积硅中。 可能产生的 CH4 量也趋于缓和。 从上述分析中可以看出,无论是反应前期还是 反应过程中, 热解碳 CVD 的控制步骤始终是气相反 应,并且在过量氢气环境下,热解碳沉积率为 0。 而在反应初期,硅棒的纯度和炉底材料的含碳量, 是最有可能通过分子或原子迁移实现对多晶硅棒内 表面的掺入。 因此,从多晶硅 CVD 机理分析,可以断定, 新鲜的超纯氢气除了采用水电解制备以外,也可以 采用更加经济的甲醇裂解、天然气裂解制备 5N 级 以上的氢气,作为还原原料氢气的来源。同样,还 原循环氢气经过适当地净化处理,其含有微量的碳 杂质,对多晶硅沉积率和品质的影响也是可以忽略 不计的。 4.3 实际操作条件的影响 在实际操作时,由于在还原炉里 1000 多度高 温下的 SiHCl3-H2 气氛中, 微量的 CO 可能与三氯氢 硅氢还原反应的一些中间产物及反应物发生歧化反 应,既可能生成炭黑或晶体碳,影响多晶硅品质, 又可能扰动硅芯 (棒) 表面 SiHCl3-H2 边界层气体均 应分布,进而影响多晶硅的沉积率及温度分布。因 此,实际上,碳杂质对多晶硅沉积率和质量的影响 机理很复杂。 另外,进料气体流量、气体流速、喷嘴安装位 臵、进料组分摩尔比、反应温度控制等,都会影响 到沉积硅的 CVD 机理和质量, 进而也会影响到杂质 碳的掺入。

值得注意的是, 还原副产物 HCl 对多晶硅表面 的腐蚀,与杂质碳的掺入,有着经验上的相关性。 这一点,作为本文下一步研究的课题。 此外,在执行停炉拆炉工序时,防止降温过程 中产生碳沉积(析碳)的现象。因为此时操作过程 中,往往不注意,在还原炉空烧与赶掉炉内的氢气 时,容易造成炉内气体出现紊流,并且在炭黑或石 墨化的炭质最容易产生的 500-900℃温度区间内产 生碳杂质,掺入到多晶硅成品中去。 当然,采用纯度高的硅棒以及石墨炉底,是防 止杂质碳掺入到多晶硅中的最有效方法之一。

五、结论 从多晶硅及杂质碳 CVD 机理的分析中得出如 下结论: 第一,杂质碳掺入到多晶硅中的主要原因之一 是硅棒与还原炉石墨炉底材料不纯; 第二,在多晶硅 CVD 过程中,热解碳 CVD 控 制步骤始终是气相反应,并且在氢气浓度较高的区 域内,碳沉积率为 0; 第三,新鲜的还原氢气,可以采用水电解方法 获得,也可以采用更经济的甲醇裂解、天然气裂解 制备 5N 级以上的氢气方法来获得; 第四,在实际操作中,对新鲜氢气、还原循环 氢气净化, 要保证再生完全。 同时, 防止副产物 HCl 对多晶硅腐蚀所带来的杂质碳的掺入。严格各种操 作程序,尤其是停炉拆炉工序,防止杂质碳的二次 污染; 第五, 进一步研究副产物 HCl 对多晶硅腐蚀与 杂质碳掺入的经验相关性机理。

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矿热炉无功补偿及其优化方案分析
■ 北京思能达节能电气股份有限公司 郑元彬

摘要:矿热炉耗电巨大,功率因数较低,无功损耗很大,笔者通过对各类无功补偿技术的分析,阐明 了低压短网直接补偿的方式节能增产效果最好,还对国内各类短网补偿的执行开关的优劣进行了对比分析, 提出了组合式开关是解决涌流及过电压问题的最优方案,笔者还对低压侧短网补偿和工艺结合的其他问题 进行了分析。
一、前言 矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉,它主 要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料。 主要生产电石、工业硅、黄磷、硅、锰铁、铬铁、 钨铁合金等工业原料。其工作特点是采用碳质或 镁质耐火材料作炉衬,使用自培电极或石墨电极, 交流电流分别由三根电极导入炉内,电流经电极 和电极间的炉料在电极下端产生电弧,在电弧的 高温作用下炉料产生化学反应生成各种化合物如 硅铁、电石、工业硅等,电极插入炉料进行埋弧 操作,利用电弧的能量及电流通过炉料而产生能 量来熔炼原料的工业电炉。 矿热炉的供电系统主要是由可调变压器及短 网铜管组成,变压器及短网是一个大电流状态下 工作的系统,最大电流可以达数十万安培,矿热 炉工作时功率因数低,绝大多数的炉子的自然功 率因数都在0.7~0.8之间,炉内的原料在电弧的作 用下发生化学反应,形成电弧需要从系统吸收大 量无功功率,因此会带来如下问题: ? 由于矿热炉一般长期处于过负荷状态,大量 无功流经电网降低了电网的电压水平,造成 了系统电压的不稳定,不利于电网经济运行; ? 大量无功功率流经变压器及短网,大大降低 了变压器的有功出力,同时也增大了变压器 ? ? 的损耗,降低了变压器及短网输送有功功率 的能力,导致单位耗电量加大,产能下降, 产品合格率也受到很大程度上的影响; 大量无功功率流经变压器及短网,会使导体 温升有较大幅度升高,更容易使短网导体受 到锈蚀及破坏变压器的绝缘,降低了电气设 备的寿命,抬升企业运营成本; 矿热炉工作时无功功率流经布臵长短不等的 短网后加剧了三相功率的不平衡,功率不平 衡导致了功率中心和炉膛中心不重合,降低 了坩埚容量,使矿热炉达不到设计产量,影 响产品的品质; 二、矿热炉供电补偿解决方案分析 随着国家及社会对节能减排的重视,减 少矿热炉的损耗、降低矿热炉单位产品的吨 功耗成为了重要议题。众多的工程技术人员 进行了研究,一致认为改善矿热炉的功率因 数,平衡三相功率对于降耗节能具有极其重 要的意义。 根据补偿装臵和变压器的位臵进行划 分,目前市场上推出了四种类型的矿热炉补 偿形式:高压侧补偿、中压侧补偿、低压侧 直接补偿、低压侧升压后补偿四种形式。这 四种形式各有优缺点,对比如下,见表一

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表一:各类补偿装置性能对比 项目 原理图 高压侧补偿 中压侧补偿 低压侧直接补偿 低压侧升压后补偿

功率因数 节能 提高产量 改善炉况 提高产品质量 三相不平衡

有提高 无 无 无 无 无

有提高 无 无 无 无 无

有提高 有提高 有提高 有提高 有提高 有提高

有提高 无 有提高 有提高 有提高 有提高

各种补偿位臵的原理及效果可以从表一 中能清楚地了解,但主要的应用还是高压侧

补偿及低压侧直接补偿。先对这两种常见的 补偿形式进行分析,详见图1,图2所示。

图 1 高压侧补偿简图

图 2 低压侧直接补偿简图

针对矿热炉而言,无功的产生主要是由 电弧电流引起,如在炉变高压侧实施的高压 无功补偿,高压侧无功补偿对改善高压侧的 供电状况,提高运行功率因数效果是明显的, 但对于降低短网的无功损耗、提高变压器出 力、提高产品合格率没有任何帮助;如在低 压侧进行补偿,那么大量的无功电流将直接
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经低压电容器和电弧形成的回路流过,而不 再经过补偿点前的短网、变压器及供电网路, 在提高功率因数的同时,可提高变压器的有 功输出率,降低变压器、短网的无功消耗, 这一点在图l、图2中表现得很清楚。此时,就 地补偿了短网的无功消耗,无功电流不流经 变压器及短网等,在提高功率因数的同时,

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减少了变压器、短网的损耗;另外也提高了 变压器的有功出力,变压器向炉膛输入的功 率将会增大,从而提高产品产量、质量,降 低单位电耗、原料消耗等。 随着对矿热炉补偿认识的不断深入,大 家认识到给矿热炉加装低压直接补偿装臵是 十分必要,但在工程化实施的过程中发现补 偿装臵投运初期能带来很好的经济效益,节 能增产的效果都十分明显,补偿装臵投运3-5 个月后就会出现电容器及其配件损坏逐渐增 多,严重的甚至整套补偿装臵都退出运行, 给生产造成严重的影响。从技术上分析损坏 的原因如下: (1)现场环境恶劣, 环境温度经常能到55? 而 C, 电容器的使用温度是45 ? C以下,导致电容器因过 热产生鼓肚漏油等事故。

(2) 控制方式落后。 传统的接触器投切电容器, 因投入时涌流大,切除时还产生重燃过电压,会 导致电容器出现膜击穿损害、使用寿命短、维护 工作量大、安全系数低等问题,这个原因是造成 接触器触头损坏的主要原因; (3)设计经验缺乏,未能给成套装臵加装过流 保护及短路保护,没有设臵断路器及隔离开关等 必要设备, (4)低压补偿装臵安装后,改变了矿热炉实际 运行电流,给用户生产操作人员带来操作不便, 容易误导操作人员。 为解决上述问题,矿热炉补偿的工程技术人 员进行了不断地探索,目前推出了三种不同类型 的投切开关,主要有真空接触器投切、晶闸管投 切、组合式开关投切(将接触器和晶闸管并联工 作),这三种开关的性能对比见表二

表二:各种投切开关效果对比 项目 涌流 过电压 损耗 电容器的寿命 触头烧灼 真空接触器投切 很大 较小 小 1-2年 有烧灼 晶闸管投切 无 无 大 8-10年 无烧灼 组合式开关投切 无 无 小 8-10年 无烧灼

通过上表可以看到真空接触器虽然采用真 空灭弧技术,部分解决了的切除电容器时重燃过 电压问题,但由于投切的随意性,投入电容器时 会产生数百倍于额定电流的涌流,会导致电容器 膜极易击穿造成损坏,元件损坏率极高,维护工 作繁重,往往用户的投资还没有得到更大的回报, 装臵的使用寿命已达到了极限,给用户又带来更 大的经济损失,但是真空接触器具备运行损耗小
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的特点 采用晶闸管作为投切开关,虽然彻底解决 涌流及重燃过电极的问题,但是晶闸管自身损耗 加大,对于节能效果不利。 组合式开关是将接触器晶闸管、接触器组 合并联运行的技术。补偿装臵投切时让晶闸管工 作,从而解决涌流及过电压,同时避免了接触器 触头的烧灼。补偿装臵投入晶闸管后,接触器运

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行,晶闸管停止工作,从而具备运行损耗低的特 点。这种开关彻底解决了电容器容易损坏及触头 容易烧毁的问题,同时还具备了运行损耗低的特 点。 组合式开关投切电容器是一种较为完美的解 决矿热炉补偿的方案。

三、设计矿热炉补偿装臵需要注意的问题 1、补偿容量的确定 矿热炉补偿容量的计算有别于变电站无功补 偿容量的计算,传统变电站补偿后都保持有功功 率不变的原则进行计算,而矿热炉由于生产工艺 的原因,有功功率是补偿前后是变化的,如图 3 所示

?1

?2

图 :矿热炉补偿前后功率圆周变化

图中 Saf:输入到矿热炉内视在功率; Sae:补偿后输入到矿热炉内的视在功率; Pab:矿热炉补偿前的有功功率; Pac:矿热炉补偿后的有功功率; Qfb:矿热炉补偿前流经变压器及短网的无 功功率; Qdc:矿热炉补偿后流经变压器及短网的无 功功率; Qed:矿热炉补偿的无功功率,即 ΔQ′; 传统的无功补偿容量的计算公式是 ΔQ=Pab×(tanθ1- tanθ2)
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维持变压器的输送视在功率不变的前提下,矿热 炉补偿容量的计算公式应为: ΔQ′=Pac×(tanθ1- tanθ2) 由图三的几何关系可以看出 ΔQ′>ΔQ 多输送的有功功率是 ΔP= Pac-Pab 如果变压器适当降低变压器输送的视在功率,则 图三中两个环的距离拉近即可。 还需要注意电容的输出无功的能力是和电压 的平方成正比的,基波补偿容量和安装容量还有 个换算:换算关系如下:

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供出来,才能不至于影响电极的工艺操作。

其中:Q1:电容器基波输出量; Q2:电容器的安装容量; :电容器的运行电压; :电容器的额定电压; 2、很多厂家为减少造价没有设臵有保护设备 及检修的隔离设备,会带来安全隐患。补偿装臵 中应设臵有断路器实现过流保护和短路保护功 能,并且设臵明显可见断口的开关设备在检修时 能和短网断开。 3、矿热炉的操作工艺一般是利用高压电流和 电极电流接近成正比例关系的来操作的,当补偿 后高压侧电流和电极电流不成正比例关系,高压 电流表就不能表征电极的电流,会给电极的操作 工艺带来影响,因此应将电极电流的准确数据提

四、经济效益分析 采用合理的低压补偿的方案是能够保证低压 补偿设备安全长期稳定运行的。矿热炉加装低压 侧无功补偿装臵后能带来明显的经济效益,提高 功率因数,减少罚款,一般增加产量 10%左右, 节约电耗 3-5%,降低了综合管理成本,一般一年 半左右就能收回全部设备投资。矿热炉加装合理 的低压补偿装臵能带来明显的经济效益和社会效 益,是一件利国利民的好事。北京思能达节能电 气股份有限公司经过大量研究及工程实践,制造 出了优秀的矿热炉短网补偿装臵,目前在运行设 备 50 多套,取得了良好的经济和社会效益,被评 为十一五节能降耗先进单位。

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硅行业电能质量浅析及解决办法
■ 北京思能达电力电子技术有限公司 郑元彬

摘要:分析了硅行业配电系统的电能质量问题,及谐波污染对供电系统和用电设备带来的影响和危害, 重点讲述了硅企业配电系统电能质量问题的治理措施及治理效果。

一、前言 硅行业部分设备属于整流负载,由于电力电 子器件的非线性和波形非正弦的特点,由电力电 子器件组成的整流设备的电源侧(网侧)的电流不 仅含有基波,还包含丰富的谐波,其注入电网的 谐波电流分为特征谐波和非特征谐波两类。非特 征谐波在理想状态下不存在,但由于整流机组(或 系统)间负载不均衡,交流侧三相电压或阻抗不对 称等,则产生非特征谐波。整流系统在整个运行 期间功率因数偏低,用电设备的损害严重,使设 备无法正常运行,而且造成大量电容器组的损坏, 这些会给电网的运行和效率带来不良的影响,同 时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来 一些不良的影响甚至危害。随着由电力电子器件 组成的整流装臵的广泛应用和容量的不断增加, 上述给公用电网和其他用电设备带来的不良影响 (有人称之为电网污染公害)将日益显著。因此,必 须考虑谐波治理及无功功率补偿的问题。

造成单晶硅产品品质下降,已经成为众多单晶炉 用户的心头之痛。 单晶炉属典型 6 脉冲整流的非线性负载,在 运行中产生大量的谐波,在消耗电能的同时伴随 产生高次谐波。谐波电流导致电压、电流波形严 重畸变,功率因数严重偏低。单晶炉产生的谐波 次数主要为 5、7、11 次谐波。单晶炉产生谐波导 致变压器利用率下降、电气设备过热、产生振动 和噪声,甚至引起电力系统局部并联谐振或串联 谐振,放大谐波分量,烧毁补偿电容等器件和设 备。而且大量谐波会干扰拉晶控制系统,造成错 位、断晶等现象,影响生产的安全进行和产品质 量。单晶炉谐波还会引起继电保护和自动装臵误 动作,使电能计量出现混乱。 2.2 多晶硅铸锭 多晶硅铸锭炉是多晶硅生产的关键设备,其 工艺流程的稳定性、控制设备的稳定性和先进性 直接关系到是否能生产出合格的硅锭。铸锭炉的 生产方法主要是采用感应加热溶化方式。主要原

二、硅行业存在的电能质量问题 2.1 单晶硅生长炉 单晶硅生长炉炉是一种在惰性气体环境中, 用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉 法生产无错位单晶的设备。单晶炉作为工业炉的 重要分支,运行中的单晶炉消耗大量电能,造成 高昂的电费支出,且单晶炉运行产生的谐波污染
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理是通过交流扰动搅拌方式不断打断晶粒的生 长,使晶粒微小成多晶状态进行细化。中频炉磁 场对熔化的原料有电磁扰动的效应,有利于成分 的均匀和浮渣,所以目前多晶硅铸锭炉的电源一 般均采用中频电源熔炼方式。 在电力系统中,经统计分析,中频电源是数 量最大的谐波源。其中 6 脉冲中频电源:主要特

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征谐波为 5、7、11、13 次等 12 脉冲中频电源:主 要特征谐波为 11、13、23、25、次等。一般情况 下,小型中频电源采用 6 脉冲。 较大型中频电源 采用 12 脉冲。 多晶硅铸锭炉的中频电源在工作过程中多产 生大量谐波,导致电网中的谐波污染非常严重。 谐波使电能传输和利用的效率降低,使电气设备 过热,产生振动和噪音,并加速设备绝缘老化, 降低使用寿命,甚至发生故障和烧毁。对于自动 化生产控制系统的影响不可忽视,会使其安全系 数降低,产品质量下降,谐波还会引起自动化装 臵误动作,使电能计量增加。 2.3 线切割锯(线锯) 线锯的核心是在研磨浆配合下用于完成切割 动作的超细高强度切割线。切割线的速度、直线 运动或来回运动都会在整个切割过程中根据硅锭 的形状进行调整。切割原理看似非常简单,但在 实际操作过程中有很多挑战。线锯必须精确平衡 和控制切割线直径、切割速度和总的切割面积, 从而在硅片不破碎的情况下,取得一致的硅片厚

度,并缩短切割时间。 线锯的动力系统是由变频装臵组成,因此在 工作中会产生大量的谐波,而谐波反过来又会对 这些精密电气设备的工作产生严重的影响,同时因 为设备损坏后,电动机重新启动后由于线锯各部 分的张力不同易引起线锯拉断,造成严重事故及 经济损失。因此谐波治理在该行业中是非常重要 的一个环节。

三、解决措施 3.1 方案设计 生产型企业就是要确保各种设备安全稳定 的运行,在创造效益的同时,也要考虑减小对工 作环境及设备寿命的影响。而无功补偿和谐波滤 波系统无论是对企业还是社会都会带来巨大的经 济和社会效益。在设计滤波补偿方案时,以解决 电能质量引起的一系列问题为出发点,注重方案 的安全可靠,并且兼顾投资的经济性,为用户提 供最具性价比的解决方案。 3.2、方案描述

输电线路

非线性负载 TSF 部 分 APF 部 分

低压补偿全部采用集中补偿方式,即每一段 母线配臵一套滤波补偿系统,每一套滤波补偿系 统的内部具体架构要根据不同负载的特点来确
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定。这里仅以单晶炉为例阐述滤波补偿系统的简 要架构。根据前文对单晶炉负载的详细分析,推 荐方案为低压侧无源滤波(TSF)+有源混合滤波补

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偿系统。系统如上图。滤波补偿系统内部架构采 用 3 组调谐滤波器,分别滤除 5 次、7 次、l1 次谐 波电流,投入后可以滤除 60%以上的 5 次、7 次、 11 次谐波,同时也提供了大部分无功功率。而剩 下的未被补偿彻底的 5 次、7 次、11 次谐波,以 及其它所有次数谐波、包括不足的无功功率都依 靠有源滤波器处理。有源滤波器以双数字信号处 理器为核心,通过电抗器将自换相桥式电路并联 在电网上,采用实时数据采集技术和动态差拍控 制跟踪技术,实时监测电网和系统的电压、电流, 在快速连续补偿系统无功功率的同时,还可以显 著地改善负荷与公共电网连接点处的电能质量, 其中包括提高功率因数、克服三相不平衡、抑制 电压闪变和电压波动、消除电流谐波污染等。 3.1采用这种方案的优点 (1)成本省:无源滤波承担大部分滤波和无功 补偿容量,有源滤波只承受较小容量,减小投资 成本; (2)精度高:无源滤波器起到粗调的作用,有源 滤波器起细调的作用。这样可以大量增加滤波和

无功的调节精度 (3)体积小:整个系统占地小; (4)设计简易:不需要作复杂的滤波选型设计, 只需要估算出谐波容量大小就可以; (5)反应快:有源滤波器没有任何投切器件, 完全依靠软件控制,响应速度快; (6)范围广:除了能够滤除特征次谐波之外, 非特征次谐波也可以通过有源滤波器滤除干净; (7)不倒送无功:在负载小的情况下,通过有 源滤波器无功自动调节输出容性无功,因此不会 发生无功倒送现象。 3.2 方案预期补偿效果 滤波补偿系统投入以后,用户自身的电能质 量问题将得到根本的解决,供电电压稳定,减少 电能消耗,提高了生产效率。由于无功和谐波电 流得到抑制,设备的发热、损耗下降,系统内各 个元件损坏率降低、设备绝缘老化减缓,尤其是 电容器故障率自然下降,提高了整个配电系统的 安全性和可靠性。(如表 1)

表1 功率因数 >0.95 谐波滤除率 >90% 电压畸变率 <5%

3.3应用案例 洛阳某硅生产企业购买了北京思能达的滤波 补偿装臵,在设备正常运行后设备的故障率明显 降低,电容器组的运行平稳,很少出现电容爆炸

的现象。 设备投运后谐波电流的畸变率由36.5降低 到3.9 滤除率为89.32% ,功率因数提高至0.95减 少了电能损耗,补偿效果明显具有很好的经济效 益。

四、SNTA1008 电源安全净化装臵技术指标 4.1 主要特点

?

滤波效果不受系统阻抗影响,可以有效滤除 2-50 谐波,具有全滤波模式和特定次数滤波 模式可选

?
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谐波滤除效率高,可达 90%以上

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? ?

可以只滤波或同时滤波和补偿无功 直流侧电压低 (仅 200V)有效地提高了 IGBT , 及直流电容器的寿命,此项技术为国内首创

?

采用 10.4 英寸高清晰触摸屏, 友好人机界面, 提供完整现场信息及历史记录信息,具备谐 波检测仪的辅助功能

?

模块化设计,并联安装方式,可实现多台并 联运行,安装维护方便

?

具备完整的保护功能: 过载、过温、过电压、 过电流、欠电压、故障自诊

4.2 主要参数 电气特性 额定电压(V) 工作频率(Hz) 性能指标 滤波范围 滤波能力 无功补偿 全响应响应时间 环境条件 环境温度 相对湿度 海拔高度 -15℃~+55℃ 最大 95%,无凝露 安装海拔小于 1000 米 2~50 次谐波(可以选择滤除特定次数谐波) <5%THDi 模式可选 (滤波/补偿/滤波补偿) <10ms AC380± 15%,AC690± 15% 50/60 +/-3 Hz

总结:针对硅行业的单晶硅生长炉、多晶硅 铸锭炉和线锯产生的谐波和功率因数低等一系列 电能质量问题,已经引起了硅生产企业的高度重 视。这些问题影响到企业生产设备的正常运行和

产品的质量。采取必要的电能质量治理措施,不 仅避免了电能质量对供电系统造成的污染,同时 对提高企业的经济效益具有重大意义。

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10 月份多晶硅月评
■ 硅业分会 谢晨 一 国内多晶硅价格跌至 21 万元/吨 10 月份国内多晶硅价格再次快速下跌并刷新 历史新低。截止到 11 月 2 日,国内多晶硅主流报 价已跌至 21-25 万元/吨,主流成交价 20-25 万元/ 吨,短短一个月内跌幅达到 30.1%。根据硅业分会 的了解,目前国内除 4、5 家大厂基本保持全速运 转外,其余多晶硅厂几乎全部关停或减产,整个 行业开工率已从 1 个月前的 70%降为 20%。预期 10 月份国内多晶硅产量不足 4000 吨, 6 月份至 较 少降低 4 成以上。不少多晶硅厂商表示如果后市 价格继续下滑,不排除会进一步减少产量甚至停 产。 国际多晶硅价格也出现了大幅回落,10 月底 国际多晶硅均价已跌至 32-40 美元/千克。国际一 线大厂 OCI 报价由 9 月份的 48 美元/千克降至 35
多晶硅价格 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

美元/千克,而瓦克也从 57 美元/千克降至 40 美元 /千克。由于太阳能市场持续疲软,电池片组件价 格不断暴跌,因此下游厂商正尽可能压低多晶硅 价格,据国外媒体报道,目前包括瓦克、OCI、 Hemlock 等均在与一线客户进行重新谈判调整价 格。而一些二线国际多晶硅企业也由于产品购买 量急剧减少,计划在近期适当减产,预计四季度 全球多晶硅产量会环比下降 20-30%。 有厂商反映,由于现在供应远大于需求且 1、2 级品价差减小,下游采购商在购买多晶硅时明显 偏向于高品质多晶硅,这也造成不少产品质量一 般的多晶硅企业在目前的行情下难以出货。因此 在普通产品成交减少的大环境下,后市将有不少 企业进一步降低产量或完全关停。

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图 1 多晶硅价格走势图

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单位:万元/吨 来源:硅业分会



国内多晶硅进口量升至新高 海关统计数据显示, 月份我国多晶硅进口量 9

从美国进口多晶硅 1418 吨,从德国进口 1439 吨, 前三国占到了我国进口总量的 74.7%。1-9 月份我 国多晶硅总进口量达到了 4.85 万吨。 8 月份,国内多晶硅进口量达到历史新高为
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为 6489 吨,环比增长 0.24%,同比增长 52.9%, 具体来看, 月份我国从韩国进口多晶硅 1991 吨, 9

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6437 吨。然而,1 个月后这一数据再度被刷新。 一方面,多晶硅价格持续下跌,国内厂商反映实 际成交日趋艰难,但另一方面,国内多晶硅进口 量却屡创新高。其主要原因有 3 点 第一、 欧美太阳能企业大量关停或相对减产, 导致国外多晶硅产品开始更多向中国市场流入。 除 OCI 每月出口量维持高位外,瓦克、Hemlock 等公司对中国的出口量均是在最近半年内明显增 加。 第二、 国内大量多晶硅厂减产或停工使得国内 供应量逐步下降。市场空缺部分由进口弥补,尽 管下游电池片及组件厂商也在相继减产,但国内

几个主要光伏大厂仍在按部就班进行扩产。 第三、目前下游电池片供应严重过剩,市场 上只有转换率高的电池片才有出货机会,这也造 成下游企业更偏向于购买高品质多晶硅产品,近 期国际价格的迅速回落使得国外高品质多晶硅更 容易受到企业青睐,也将国内多晶硅进口量有所 推高。 综上所述, 预计我国四季度多晶硅进口量依然 会维持高位,不过考虑到国外多晶硅厂同样计划 在四季度减少部分产量,因此四季度多晶硅进口 总量可能环比会出现小幅下滑。

多晶硅进口量 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

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图2

多晶硅进口量走势图

单位:吨 来源:硅业分会

三 终端需求低迷导致下游企业生存环境恶化 10 月份电池片价格也降至新低,156*156 电 池片从 9 月的 2.95 美元/片降至 2.35 美元/片,跌 幅超过 20%。电池片价格的持续走低造成大量太 阳能企业关停或减产。尤其前段时间多家美国知 名太阳能公司相继宣布破产,给整个光伏业蒙上 一层阴影。 8 月 15 日, EvergreenSolar 向美国联邦申请破
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产, 通过拍卖公司资产以偿还债权人 4.8 亿美元的 债务。EvergreenSolar 将破产原因归咎为中国企业 的强力竞争以及美国清洁能源政策的失败。 8 月 19 日,SpectraWatt 公司向波基普西美国 破产法庭提交申请。申请中列出了要拍卖的近 3400 万美元的资产和超过 3800 万美元的负债。 该 公司认为,全球太阳能产能扩张迅速是导致企业 之间竞争日趋激烈、生存环境逐渐恶化的主要原

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因。 9 月份,Solyndra 宣布破产,这家在 1 年前还 受奥巴马赞赏的太阳能企业也因全球恶化的市场 环境而退出市场。 眼下破产风波已有在欧洲蔓延并加剧的苗 头。由于欧洲多数企业为扩张迅速普遍背负很高 的资产负债率,因此一旦行业暂时性转衰将使企 业资金链周转出现明显困难,再加上目前欧债危 机导致银行放贷谨慎,欧洲大多数太阳能企业也 面临破产的风险。一旦欧洲企业破产面积扩大, 将给中国光伏业带来新一轮的冲击。 行情的不断恶化还导致不少国外企业暂缓扩 充计划,包括松下、PV Crystalox 在内的多家公司 已宣布暂停 2012 年的扩产计划。不过中国一线光 伏大厂依旧表示维持年初出货计划指标。多数分 析机构认为今年全球需求量将在 20-22GW 之间, 表1 国内多晶硅产量 国内多晶硅进口量 国内多晶硅出口量 国内多晶硅需求量 供需平衡 来源:硅业分会

如果国内龙头厂商达成了 2011 年下半年的指标, 就意味着全球出货量将超出终端市场需求 5GW。 而如果算上生产厂商自身库存的话,2011 年全球 组件过剩量有可能将达到 8-12GW 左右。 Solarbuzz 发布的报告显示,全球光伏市场需 求第三季度环比仅增长不到 1%,但是同比去年增 长 20%。四季度随着光伏组件价格下滑,预计系 统开发商报酬率将平均提升 15%左右,这将带动 德国、意大利需求出现回升并有望使年内装机量 达到 21GW。 根据硅业分会的了解,2011 年 1-9 月份我国 多晶硅产量约为 5.5 万吨,进口量 4.85 万吨。而 下游方面,1-9 月份我国电池片产量约为 15GW, 消费多晶硅 9 万吨。前 9 月份我国多晶硅供应过 剩 1.25 万吨。

中国 1-9 月份多晶硅供需平衡表 5.5 4.85 0.1 9 1.25

四 后市预测 国外分析机构认为,由于现阶段大量库存积 压,四季度国际多晶硅及电池片均价还会继续下 滑 10-15%左右,多晶硅价格保守预估年底恐将触 及 25-28 美元/千克。而如果下游电池片价格依然 保持较快下行的话,多晶硅价格有可能会向 20 美

元/千克探底。 不过四季度是每年新增装机量的高峰时期, 下游需求会有一定幅度升温,再加上大量光伏企 业及多晶硅厂商减产,目前跌幅过快的情况应该 得到一定缓解,而整体价格也将暂时性地趋于平 稳。

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10 月份金属硅月评
■ 硅业分会 谢晨 一 国内金属硅价格全线走低 10 月份国内金属硅价格全线下滑,低品位金 属硅 553、441 价格分别从 9 月份的 13600 元/吨、 14400 元/吨跌至 12600 元/吨及 13700 元/吨,下跌 幅度达到 7.3%,而高品位金属硅 3303 及 2202 也 分别下跌 300-400 元至 14800 元/吨及 15900 元/吨, 下跌幅度 2.4%。 下游需求疲软是造成金属硅价格不断下滑的 主要原因。三大下游除铝合金外,多晶硅及有机 硅需求均出现锐减。根据硅业分会的了解,目前 国内多晶硅产量至少已降低三成以上,而三氯氢 硅厂关停率更是达到 80%,仅有几家还在生产的 三氯氢硅厂也面临关停的可能。另外有机硅也因 价格跌速过快出现大量停产,需求不振致使金属 硅购买量急速下滑,带动价格持续走跌。 从地区上来看,云南,四川金属硅价格跌幅 最为明显。云南 553、441 价格跌幅均在 1000 元 上下 ,相比之下,福建由于成本较高,厂商让利 空间很小,因此价格下滑相对较缓。眼下随着国 内电价上调在即,多数厂商倾向于观望态度,而 一旦 11 月电价调整后下游需求依然疲软的话,国 内金属硅开工率也将出现明显滑落。

15500 15000 14500 14000 13500 13000 12500 12000 11500 11000 553 441

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图 1 国内金属硅价格走势图 单位:元/吨 二 国内金属硅出口量下滑 海关数据显示,9 月份我国金属硅出口量为 5.38 万吨,同比下滑 1.6%,环比下滑 15.4%。欧 美进口量减少是出口下滑的关键原因。根据统计 结果,9 月份我国共对欧出口 8774 吨,环比 8 月 份 12013 吨下滑 27.1%。对日韩出口 30928 吨,环
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来源:硅业分会

比下滑 9.1%。欧洲多晶硅产量下降造成金属硅需 求减少,其主要生产国挪威、德国等进口降幅更 是达到了 22%及 57%。由于多晶硅需求低迷的情 况还将维持很长时间,预计欧洲总体进口量会继 续在低位震荡。 日本自地震后,经过 7 个月的恢复,铝合金

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产业已基本恢复正常,金属硅进口量也回到每月 16000 吨正常均值。 由于 8 月份为每年日本铝合金 四季度新长单签订时期,因此铝合金下游观望偏 多,购买相对减少,同时也造成 8 月份日本金属

硅库存增加,降低了 9 月份金属硅的进口量。9、 10 月份随着新长单签订后需求回升,预计日本金 属硅进口将重新上升。

70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

根据硅业分会了解,1-9 月份我国金属硅产量 为 98 万吨,同比增长 13.6%;出口量 45.8 万吨, 同比下降 9.1%。下游方面,我国共生产铝合金 280.4 万吨,消费金属硅 14.02 万吨;生产有机硅 表 1 产量 进口量 出口量 铝合金消费量 有机硅消费量 多晶硅消费量 其他消费量 库存量

三 国际金属硅价格下滑 10 月份美国金属硅价格小幅下滑,主流报价 从 158 美分/磅降至 156 美分/磅。 主要原因在于 10
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20 11 年 1月 20 11 年 2月 20 11 年 3月 20 11 年 4月 20 11 年 5月 20 11 年 6月 20 11 年 7月 20 11 年 8月 20 11 年 9月
图 2 金属硅出口量走势图 单位:吨 来源:硅业分会 约 65 万吨,消费金属硅 16.25 万吨;生产多晶硅 5.5 万吨,消费金属硅 12.05(包括三氯氢硅厂消 费量) 。而 9 月底库存方面则较去年增加 16.6%至 7 万吨。 2011 年 1-9 月份我国金属硅供需平衡表 1-9 月份 98 0.8 45.8 14.02 16.25 12.05 3.5 7 -9.1% +3.7% +14.1% +43.6% +5.6% +16.6% 同比 +13.6% 月是美国下一年金属硅长单签订时期,厂商及贸 易商为拉动成交行情而暂时性地降低报价,一旦 多数供应商完成合同,金属硅价格将逐渐回稳。

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尽管短期受铝合金需求限制,美国金属硅价格缺 乏上涨动力。但多数业内分析认为,年底随着有 机硅及铝合金行业恢复,金属硅均价将重新升至 160-162 美分/磅。 欧洲金属硅价格相对持稳,10 月继续保持在 2200-2350 欧元/吨,虽然欧洲多晶硅大厂相对减

产,造成金属硅需求下滑,但整体产量较少使得 价格得到一定支撑。眼下欧洲冬季电价即将执行, 一旦执行后,随着电价上调,不少企业成本将大 幅增加,因此对于欧洲金属硅后市也将起到支撑 作用。

175 170 165 160 155 150 145 低价 高价

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图 4 美国金属硅价格走势图 单位:美分/磅 来源:MB 四 后市预测 11 月国内各地将纷纷进入平水期,四川、云 南电价上调在即,如果按每年平均 0.11-0.23 元的 价格幅度来算,金属硅成本将至少增加 1000-2000 元/吨,由于需求低迷的情况还将维持很长时间, 因此电价调整后,国内福建、贵州大部分企业将
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相继停产,造成金属硅产量快速减少,对于目前 金属硅价格持续下滑起到稳定作用。不过硅业分 会认为,由于月初不少厂商将处于观望态度,因 此多数企业将至少在 11 月底才会关停工厂。而 11 月金属硅前半段价格也将继续缓慢下行,月底随 着关停企业增多,价格才有望逐步回稳。

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市场资讯
山西潞安集团多晶硅试车成功 山西潞安集团年产 1 万吨多晶硅项目一期工程 9 月底一次试车成功,顺利生产出第一炉多晶硅棒。 据介绍, 该项目是山西省产业结构调整的重点项目, 由潞安集团与德国森特塞姆公司合作,生产采用西 门子闭环工艺,是目前世界上最为成熟的技术和工 艺,可极大地提高各种原料的利用率,并杜绝污染 物排放,真正实现绿色生产。项目投资总额为 100 亿元,建设规模为年产 1 万吨多晶硅,其中电子级 多晶硅 3000 吨、光伏级多晶硅 7000 吨。 卡塔尔公司与印度公司签订 10 亿美元多晶硅项目 合同 卡塔尔太阳能技术公司日前宣布,其与印度 PunjLloydGroup 公司签订了总金额约 10 亿美元的卡 首家多晶硅工厂的 EPC 合同。 一期工程预计于 2013 年下半年完工, 届时将可达到每年 8000 吨高纯度多 晶硅的产能。该厂厂址位于卡东北部新兴工业城拉 马斯葛斥 25 亿悉数增持太阳能多晶硅制造公司 马斯葛集团(00136)公告全购太阳能多晶硅制造 公司山阳科技余下的 49﹒9%股权,代价 25 亿元, 当中 7.5 亿元以现金支付,17.5 亿以代价债支付?公 司预期山阳科技多晶硅之商业生产将于今年第四季 度开始,其现有台湾生产厂房之设计年产能达 3500 吨? 卖方与山阳科技将订备用信贷限额协议,卖方向 山阳科技提供至多 5 亿元之备用信贷限额,以供拨付 山阳科技一般营运资本所需?另外,谢正陆辞任彼于 目标公司及其全资附属公司禄讯及山阳科技之董事 职务,即时生效。 永祥多晶硅二期 3000 吨/年项目顺利投产 9 月底,永祥股份四川永祥多晶硅有限公司二 期 3000 吨/年多晶硅项目正式生产出合格的多晶硅 产品。该项目自 2010 年 10 月全面开工建设以来, 历时 11 个月, 全面采用自主创新并拥有国家专利技 术的"永祥生产法",运用大型节电还原炉、余热利 瓦克多晶硅新厂产能将扩产至 15000 吨 近日瓦克化学发表示, 瓦克在德国 Nü nchritz 地 区的多晶硅厂最终产能将达到 15000 吨,比原计划 多出 5000 吨。新厂共投资 12 亿美元,产能预计在 2012 年二季度能够全部释放,新厂达产后将帮助瓦 克化学达到年内 33000 吨的的多晶硅生产规模。 瓦克化学 CEO Rudolf Staudig l 表示,尽管今年
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全球光伏产业总体形势不容乐观,但是瓦克的多晶 硅订单量已经排到了 2015 年, 即使加上未来投产的 工厂,瓦克的多晶硅仍然供不应求。

斯拉凡市,经将来扩建后最终厂区面积可达 120 万 平方米。 得益于丰富的太阳能资源及该领域较为先进的 专业科研设施,卡首家多晶硅工厂得以正式启动。 此举被广泛视为卡政府可持续发展远景规划的重要 步骤。

用等先进的节能技术,实现物料封闭循环,不再产 生四氯化硅等附产物,自动化程度高,能耗、物料 消耗等主要能耗指标均居国内领先水平。据悉,永 祥多晶硅三期 6000 吨/年项目正在四川犍为按计划 快速推进,预计将于 2012 年 6 月底前投产,届时永 祥多晶硅将是四川首家实际产能突破万吨级的多晶 硅企业。

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原煤 1200 万吨的生产能力和 300 兆瓦余热的发电装 REC 公司摩西湖多晶硅工厂遭遇电力中断 10 月 4 日, REC 公司位于华盛顿摩西湖(Moses Lake)的多晶硅生产工厂发生断电,从而导致运营完 全中断。REC 表示没有发现安全问题,但需要两到 三周的时间才能使生产全面恢复到停电前的水平。 从而导致该公司此前预期的 19000 吨工厂年度产量 降低了 500 吨。 机。 中电投白音华太阳能级硅片项目总投资 62.2 亿 元, 建成后形成年产 12000 吨多晶硅原料及 1600 兆 瓦太阳能级硅片的生产能力。这个项目采用国际先 进生产工艺技术,具有节能、节水、环保、用地面 积小、投资少成本低等优点,将于 2014 年投产。项 目建设后, 将在白音华地区形成国内领先的“煤—电 —硅”产业链。 大全新能源公司采用冷氢化技术 位于中国的多晶硅领先制造商大全新能源公司 (纽约证交所股票代码:DQ) (下称“大全新能源”或 “公司”)今天宣布计划在万州多晶硅生产基地采用 冷氢化技术将四氯化硅转化成三氯氢硅。冷氢化技 术的采用有望将万州生产基地每年的三氯氢硅产量 增加到 22 万吨。同时,公司将把目前的热氢化炉改 造成三氯氢硅沉积炉。 该技术改进项目将于 2011 年 10 月开始,计划于 2012 年第三季度完成机械安装。 该项目完成后,万州多晶硅生产基地的年产能有望 从目前的 4300 吨提高到 9000 吨。该项目的总资本 支出大约为 1.35 亿美元。 2015 年全球薄膜光伏市场将达到 72 亿美元 据美国 NanoMarkets 公司日前发布的报告预 测,2015 年全球薄膜光伏(TFPV)市场将达到 72 亿 美元,而目前这一数字仅为 10 亿美元。 报告称,TFPV 具有特殊的优点,如成本低、 质量轻,能加工到柔性基质上,并且可使太阳能发 电装臵臵于墙壁、屋顶上,甚至窗户上。与许多常 规的光伏采用结晶硅不同,TFPV 能在弱光条件下 工作。 报告指出,支撑 TFPV 需求增长的因素是,大 多 数 TFPV 生产 商都 在快 速扩 增生 产能 力, 如 FirstSolar 公司、富士电器公司、Nanosolar 公司、三 中电投 62.2 亿多晶硅、硅片项目开工 10 月 18 日,中电投白音华煤提质扩建工程暨 太阳能级硅片工程在西乌旗白音华能源化工园区开 工。 据悉,白音华煤提质项目总规模为年处理原煤 1500 万吨,分两期建设。先期年处理原煤 150 万吨 工业示范系统已于 2009 年 8 月开工建设, 目前已经 进入试运收关阶段。二期工程与锦赤铁路、锦州港 煤炭码头工程同步推进,提质后的成品煤将经赤大 白、锦赤铁路和锦州港码头供应华东以及长三角、 珠三角地区。目前开工建设的中电投白音华煤提质 扩建工程项目总投资 27.7 亿元,建成后形成年加工
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洋公司、Uni-Solar 公司和 G24i 公司等都在建设超 过 100MW 能力的工厂。 目前世界能源价格快速上涨,而光伏价格却快 速下降。预计在美国,光伏最终可望占能源需求市 场的 20%。 由于 TFPV 成本低于常规 PV, 因而 TFPV 将会得到更快发展。几年以前,TFPV 仅占整个 PV 市场的 5%,但预计到 2015 年将会占到 PV 市场的 35%。

五五工业园 10 万吨光伏线切割韧料项目在一三七 团签约 10 月 15 日 ,由新疆生产建设兵团农七师一

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2011 年第 4 期

三七团、一二七团与青海科源实业责任有限公司联 合出资兴建的 10 万吨光伏线切割韧料项目在一三 七团签约,青海科源实业责任有限公司董事长刘建 伟,一二七团团长武廷军、一三七团团长张俊杰代 表本公司、团场,在《合资协议书》上签字。 据了解,10 万吨光伏线切割韧料项目总投资 3 亿元,由青海科源实业责任有限公司投资 2.4 亿元, 拥有股份 80%,一二七团和一三七团各投资 0.3 亿 元,各占股份 10%。目前,该项目已落户农七师五 五工业园,完成公司注册等相关事宜。

这标志着榆林市在调整产业结构,转变经济增长方 式, 完善节能减排的体制机制上面迈出了新的步伐。 陕西维远 3000 吨/年单晶硅切片项目位于榆神 工业区清水工业园,总占地 330 亩,总投资 15.8 亿 元,自 2011 年 2 月开始筹建。一期计划于今年 12 月建成投产,二期将于 2013 年 10 月开工建设。项 目全部建成投产后,年可生产硅片 20000 万片,实 现年销售收入 30 亿元,上缴税金 3.7 亿元,可提供 400 多个就业岗位。届时,公司将成为陕西省内及 周边最大的单晶硅拉棒切片生产基地。

2012 年美国加州太阳能安装量将达 1.2GW IHSiSuppli 在北美国际太阳能技术展上表示, 2011 年,加利福尼亚州的太阳能安装量增长了 166%。 2012 年, 加州的太阳能安装量将达到 1.2GW。 加州占全美光伏系统总安装量 2,100MW 的一半左 右。在加州的 10 万个光伏系统中,90%为住宅太阳 能系统。

SIA:9 月份全球半导体销售额环比增长 2.7% 全球半导体行业协会日前表示,尽管全球经济 增长存在不确定性,今年 9 月份全球半导体销售额 仍相比 8 月份增长了 2.7%,达到了 257.6 亿美元, 但相比上年同期下跌 1.7%。数据显示,9 月份美国 的半导体销售额环比增长了 0.7%,而欧洲的销售额 环比增长了 2.1%。与上年同期相比,美国半导体销 售额同比增长 0.4%,欧洲半导体销售额同比增长

河北首条单晶硅切割丝生产线项目落户邢台 9 月 20 日,邢台钢铁线材精制有限责任公司的 单晶硅切割丝及高速铁路冷成型件生产项目在邢台 经济开发区开工建设。据悉,邢钢切割丝项目是该 区 2011 年第一批省重点项目, 并将成为我省第一条 切割丝生产线。项目总投资 15.3 亿元,一期工程投 资 3.5 亿元,年产 5000 吨切割钢丝,主厂房建筑面 积 4.5 万平方米,设备 258 台套,从意大利、德国、 比利时进口,预计一期工程计划明年 3 月底竣工投 产,项目全部达产后将年产切割丝 2 万吨。

4.7%。 日本 9 月份半导体销售额环比增幅最大,达到 了 4.2%,亚太地区的半导体销售额环比增长 3.2%。 全球半导体行业协会指出,在整个第三季度,日本 的需求主要受市场从今年早些时候的地震和海啸灾 难中复苏推动。该协会还表示,来自汽车应用和手 机及平板电脑等移动设备的需求也十分强劲。

永修亿元有机硅偶联剂项目落户 近日,总投资 1.16 亿元的有机硅偶联剂生产项 目正式与永修签约,为永修有机硅产业的发展又添 了一支“生力军”。 据悉,该项目选址在永修云山经

陕西榆林 3000 吨单晶硅项目开建 10 月 21 日,陕西榆林市榆神工业区太阳能光 伏产业园开园,3000 吨/年单晶硅切片等项目开工,
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济开发区星火工业园,由南昌赣宇有机硅有限公司 投资兴建,用地 100 亩,项目投资 1.16 亿元,其中 固定资产投资为 9600 万元, 年生产 2 万吨四氯化硅

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2011 年第 4 期

还原三氯氢硅、4000 吨有机硅系列、1000 吨精细化 工系列产品。该项目计划于明年初开工建设,2012 年 10 月竣工投产,项目达产达标后,年产值可达 3.15 亿元,税收 1000 万元,可安臵就业人员 200 多 人。

双方在新建气相二氧化硅工厂的总投资额将达到几 千万欧元。气相二氧化硅与硅氧烷是生产有机硅下 游产品的关键材料。目前几乎各行各业都用到有机 硅产品,如汽车、建筑、化妆品及个人护理产品、 电子、发电和输配电,以及太阳能和纺织业等。 道康宁和瓦克在张家港有机硅综合生产基地还

道康宁与瓦克化学合资有机硅综合生产基地扩建项 目投产 道康宁公司与瓦克化学公司 10 月 19 日联合宣 布,双方在江苏省张家港市共同投资的气相二氧化 硅二期扩建项目正式建成投产。气相二氧化硅工厂 与硅氧烷工厂是道康宁-瓦克有机硅综合生产基地 重要的组成部分。该基地位于张家港的江苏扬子江 国际化学工业园内,由两家公司共同投资建设。 张家港有机硅综合生产基地占地面积 100 万平 方米,投资总额达 18 亿美元,是中国目前最大的有 机硅综合生产基地,也是全世界最大、最先进的有 机硅生产基地之一。基地内硅氧烷工厂和气相二氧 化硅工厂 (包括二期工程) 年产能总计约为 21 万吨。

各自拥有独立运营的有机硅下游产品生产工厂,市 场推广及销售业务也由每家公司各自独立运营。

我国最大有机硅生产基地在张家港扩建完工 投资总额达 18 亿美元的我国最大有机硅综合 生产基地二期扩建项目,今天在江苏省张家港市建 成投产。 该项目由瓦克化学公司与道康宁公司共同投 资,主要生产二氧化硅与硅氧烷等产品。投产后该 基地将采用先进工艺流程提高原材料利用率,配合 高效节能设计及环境管理技术,使硅氧烷和气相二 氧化硅年产能达到 21 万吨。

42

中国硅业

2011 年第 4 期

统计数据
2010-2011 年硅产品出口统计 电子工业用直径大 于等于 30cm 单晶 硅棒 2.8 4.5 3.2 4.6 4.9 4.6 4.4 3.4 3.8 4.5 5.2 4.9 52.9 6.1 0 4.5 4.3 3.4 3.8 3.3 0 1.8 单位:吨 电子工业用直径大于 等于 7.5cm 小于 30cm 单晶硅棒 22 19 46 62 61 22 56 38 86 25 54 88 582 66.1 52 83 84.4 78 110.8 120.1 127.2 159.5 电子工业用直径 小于 7.5cm 单晶硅 棒 0.015 0.085 0.078 0.061 0.027 0.016 0.023 0.195 0.008 0.018 0.014 0.417 0.957 0.002 0.005 0.031 0.065 0.394 0.039 0.396 0.120 1.8

金属硅 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10 月 11 月 12 月 总值 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 41536 31398 53358 45250 57232 49972 52155 58199 54729 60315 71224 58101 633463 55342 33982 61405 42886 43472 50184 54147 63565 53799

多晶硅 122 206 209 186 209 219 192 190 131 158 168 232 2226 175 75 136 110 98 84 115 171 86

2010-2011 年硅产品进口统计 电子工业用直径 大于等于 30cm 单 晶硅棒 0 0
43

单位:吨 电子工业用直径大于 等于 7.5cm 小于 30cm 单晶硅棒 40.6 13.4 电子工业用直 径小于 7.5cm 单晶硅棒 0.002 0.001

金属硅 1月 2月 583 673

多晶硅 3158 2647

中国硅业

2011 年第 4 期

3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10 月 11 月 12 月 总值 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月

1344 843 536 718 629 523 732 642 735 520 8482 498 604 694 231 619 1017 870 840 822

3239 3280 3221 3784 3682 3773 4757 4242 6153 5612 47510 5521 3316 5921 5664 5273 4692 5191 6473 6489

0.58 0 0 0 0.29 0.49 0 0 .59 6.5 0 8.5 4.1 0 1.5 2.1 0 0.021 0 0 0

32.1 100 58.7 69.4 43.9 77.0 108.5 84.2 91.3 14.4 865.9 103 84 96 108 55.3 40.3 51 31.8 44.8

0.010 0.012 0.039 0.001 0 0.037 0.122 0.001 0 0.005 0.230 0 0.022 0.002 0.408 0.015 0 0.013 0.078 0.86

2010-2011 年金属硅平均价格 月份 2010-1 2010-2 2010-3 2010-4 2010-5 2010-6 2010-7 2010-8 2010-9 2010-10 2010-11 2010-12 2011-1 2011-2 国内金属硅价格(元/吨) 11800-12500 11700-12000 11900-12400 12500-12900 12200-12800 11800-12200 12000-12500 12100-12800 12850-13500 13200-13600 13200-13700 13600-14100 13700-14100 13700-14100
44

MB 欧洲价格(欧元/吨) 1700-1850 1750-1875 1775-1975 1900-2100 2000-2275 2100-2350 2175-2400 2200-2400 2200-2400 2200-2550 2250-2550 2250-2550 2250-2550 2250-2550

MB 美国价格 (美分/磅) 116-125 122-130 125-130 125-130 125-150 140-150 140-153 147-153 147-160 150-160 150-165 160-165 160-165 160-165

中国硅业

2011 年第 4 期

2011-3 2011-4 2011-5 2011-6 2011-7 2011-8 2011-9 2011-10

13400-13700 13000-13400 13200-13600 12800-13300 12300-12700 12500-13100 13000-13300 12600-13100

2500-2600 2450-2550 2200-2450 2200-2400 2400-2580 2400-2550 2200-2400 2200-2350

165-170 165-172 165-172 157-172 157-172 157-172 157-160 156-160

2010-2011 年多晶硅平均价格 月份 2010-1 2010-2 2010-3 2010-4 2010-5 2010-6 2010-7 2010-8 2010-9 2010-10 2010-11 2010-12 2011-1 2011-2 2011-3 2011-4 2011-5 2011-6 2011-7 2011-8 2011-9 2011-10 国内多晶硅现货价格(万元/吨) 40-41.5 40-41.5 40-42.5 40-42.5 42-44.5 46-48.5 50-58 58-65 70-79 70-75 69-75 65-72 65-70 68-74 68-72 68-70 42-50 38-43 38-45 40-44 35-40 20-32 国际多晶硅现货价格(美元/千克) 50-55 50-55 50-55 50-58 50-58 55-65 60-70 70-80 85-100 80-95 80-95 70-85 70-85 65-80 70-90 70-90 60-75 50-60 50-60 50-60 45-55 30-45

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