1、1多晶硅产业链调研2多晶硅产业链调研概述太阳能多晶硅产业链示意图如下：石英砂（SiO 297%） 工业硅多晶硅（西门子法、硅烷法、冶金法）多晶硅锭切片光伏电池光伏电池组件光伏电站（离网、并网）圈中为有机硅部分，本文暂不涉及。3表 1. 近年来硅行业相关政策及事件时间 主题 摘要2008 年 3 月 1日起执行国家发改委铁合金行业准入条件（1）工业硅矿热电炉采用矮烟罩半封闭型或全封闭型，容量为25000kva 及以上(中西部具有独立运行的小水电及矿产资源优势的国家和省定扶贫开发工作重点县，单台矿热电炉容量12500kva)。（2）工业硅生产能耗不高于 12000kWh/t，硅元素回收率85%，水
2、循环利用率95%。2010 年 12 月31 日工信部多晶硅行业准入条件（1）阳能级多晶硅项目每期规模大于 3000t/a，半导体级多晶硅项目规模大于 1000t/a。（2）太阳能级多晶硅还原电耗小于60kWh/kg；半导体级直拉用多晶硅还原电耗小于 100 kWh/kg，半导体级区熔用多晶硅还原电耗小于 120 kWh/kg。（3）还原尾气中四氯化硅、氯化氢、氢气回收利用率不低于 98.5%、99%、99%；水循环利用率95%。2012 年 2 月 25日工信部光伏产业“十二五”规划（1）到 2015 年形成：多晶硅领先企业达到 5 万吨级，骨干企业达到万吨级水平;太阳能电池领先企业达到 5
3、GW 级，骨干企业达到 GW级水平。（2）多晶硅生产还原尾气中四氯化硅、氯化氢、氢气回收利用率不低于 98.5%、99%、99%，到 2015 年平均综合电耗低于120 kWh /kg。单晶硅电池的产业化转换效率达到 21%，多晶硅电池达到 19%，非晶硅薄膜电池达到 12%，新型薄膜太阳能电池实现产业化。光伏电池生产设备和辅助材料本土化率达到 80%，掌握光伏并网、储能设备生产及系统集成关键技术。（3）到 2015 年，光伏组件成本下降到 7000 元/千瓦，光伏系统成本下降到 1.3 万元/ kW，发电成本下降到 0.8 元/ kWh，光伏发电具有一定经济竞争力;到 2020 年，光伏组件
4、成本下降到 5000 元/kW，光伏系统成本下降到 1 万元/kW，发电成本下降到 0.6 元/kWh，在主要电力市场实现有效竞争。2012 年 7 月以江苏中能、江西赛维 LDK、洛阳中硅、重庆大全为首的中国多晶硅企业向中国商务部起诉韩、美、德对我国实行多晶硅倾销“反倾销反补贴”调查、裁定中2012 年 9 月 6日欧盟启动针对中国输欧光伏产业反侵销调查42012 年 9 月 12日太阳能发电发展“十二五”规划太阳能发电“十二五”规划目标定调为 2100 万千瓦，其中光伏和光热发电分别为 2000 万千瓦（分布式发电与大型电站装机规模均为 1000 万千瓦) 和 100 万千瓦。2012 年
5、 10 月10 日美国商务部对中国光伏企业进行“反倾销”终裁2011 年 11 月，应 SolarWorld 等美国太阳能设备企业的要求，美国政府开始立案调查 75 家中国光伏企业，2012年 3 月和 5 月，美国商务部曾分别向中国光伏对美出口征收反补贴税与反倾销税做出肯定性初裁。美国商务部确定中国出口美国的太阳能电池存在倾销和补贴行为，美方将针对中国相关生产和出口企业征收介于 18.32%至249.96%的反倾销关税，以及介于 14.78%至 15.97%的反补贴关税。2012 年 10 月 10 日就中国光伏企业对美出口调查做出终裁，决定向中国光伏企业征收反倾销与反补贴税。对此，中国商务
6、部回应称美国无视中方的合理抗辩，采取不公正的征税措施，中方对裁决结果强烈不满。2012-10-26国家电网发布分布式光伏发电项目并网方案满足条件的光伏项目可以接入电网，这些条件包括：位于用户附近，所发电能能够就地利用，10 千伏以下电压等级接入电网而且单个并网总装机容量不超过 6 兆瓦。1 金昌市及周边地区石英石资源概况生产工业硅的石英砂要求 SiO297% ，对其中的砷、磷、硫有严格的要求。1.1 我国石英石资源概况自然界的石英砂、石英砂岩、石英岩、脉石英等硅质原料统称为硅石矿。硅石矿广泛用于玻璃、耐火材料、陶瓷、铸造、石油、化工、环保、研磨、建筑材料等行业。纯度较高的硅石矿可制结晶硅。中国
7、玻璃硅质原料资源非常丰富。全国 26 个省(区)有 189 个矿区，总保有储量 38 亿吨。主要分布在青海、海南、河北、内蒙古、辽宁、河南、福建、广西等省(区)。就地区分布看，玻璃用石英岩以青海为最，占全国总储量的 42.4%；石英砂以海南为最多；玻璃用石英砂岩山东则居首位。1.2 金昌市石英石资源5金昌市石英资源比较丰富，大型矿山有高石咀石英岩矿，砂鲁咀石英岩矿，马莲沟石英砂岩矿，大横沟脉石英矿等。但矿石中二氧化硅品位均低于 97%。1.3 周边地区优良的石英石资源（距金昌运距 500km）兰州石英石质量好、品位高，储量约 3.8 亿吨。兰州金盛石英砂厂，前身永登富强石英砂厂，生产基地位于中
8、国六大石英岩储藏地之一甘肃永登县，有丰富的石英矿，硅石品位含量达到 99.45 %以上，含铁量仅在 0.03%以下。且资源优良、交通方便。该厂年生产各种规格精制石英砂、精制石英粉、普通石英砂、滤料石英砂、炉料石英砂、纯天然石英砂 2.8 万余 t。品位在 98%（售价240 元 /t） 99.6%（售价 750 元/t）之间。河西地区的主要石英矿有山丹县的悬山熔剂石英石矿，储量为1895 万吨，未开发利用，具体品位不详。1.4 周边地区优良的石英岩资源（距金昌运距 1000km）青海省石英岩矿资源量居全国首位，矿石品位高。而大通县石英岩矿产资源占全省已探明储量的 90%以上，主要矿床集中分布在
9、大通县娘娘山一带的中元古界磨石沟组地层中，现已查明的矿山有大通县窑沟石英岩矿、门洞滩石英岩矿、卧牛掌石英岩矿、柏木沟石英岩矿，可满足工业硅用石英岩较理想的矿山有窑沟石英岩矿和门洞滩英岩矿，目前全县石英岩矿开采量 20 万 t，主要用于硅铁和碳化硅原料。1.4.1 大通县门洞滩石英岩矿大通县门洞滩石英岩矿位于大通县景阳镇中岭村西北侧。矿区距景阳镇 9 公里，东南距长宁火车站 26km， 距大通县桥头镇42km， 距西宁 45km。区内石英岩化学成分: SiO2，平均99.08%；AI 203 平均 0.37%；Fe 2O3 平均 0.045%；CaO 平均0.053%；P 2O596多晶硅纯度
10、9N11N 7N9NB：万亿分之一原子浓度 540 215P：万亿分之一原子浓度 1570 1540还原能耗 kwh/kgsi 5070 120副产物 高分子氯化物 硅粉抗断裂强度 中 高腐蚀性 有 无炉型结构 中 复杂工艺难度 中 复杂投资强度 中 大表 5.多晶硅生产方法的优劣势比较生产方法 工艺流程 电耗 综合成本 优点 缺点 应用情况改良西门子法 改良西门子法是一种化学方法，首先利用冶金硅（纯度要求在 99.5%以上）与氯化氢（HCl）合成产生便于提纯的三氯氢硅气体（SiHCl3，下文简称 TCS），然后将TCS 精馏提纯，最后通过还原反应和化学气相沉积（CVD）将高纯度的 TCS 转
11、化为高纯度的多晶硅。主要生产电子级多晶硅和太阳能级多晶硅。65kwh/kg 19.3 美元/kg（中国保利协鑫 2011年指标）工艺成熟，经验丰富；工艺流程闭路循环，环保；氯化物精馏提纯工艺能耗低、效率高；生产安全。工艺流程长；还原产出率低（14%16%），能耗和生产成本高，投资门槛高，建设周期长，资金回收慢。目前，用此方法生产的多晶硅占全球多晶硅产能的 85%。改良西门子法是太阳能级多晶硅的主要生产方法。代表企业有中国保利协鑫和韩国OCI。21硅烷法 硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中，是硅烷裂解并在晶种上沉积，从而得到颗粒状多晶硅。因硅烷制备方法不同，有日本 Komats
12、u 发明的硅化镁法、美国 Union Carbide 发明的歧化法、美国 MEMC 采用的 NaA1H4 与 SiF4 反应方法。40 kwh/kg 26 美元/kg（挪威REC2011 年指标）硅烷较易提纯，含硅量较高，分解速度快，分解率高达99，分解温度较低，能耗低，产品纯度高，投资门槛低。硅烷不但制造成本较高，而且易燃、易爆、安全性差，国外曾发生过硅烷工厂强烈爆炸事故。目前，硅烷法生产的多晶硅占世界多晶硅总产能的 12%。代表企业有美国 MEMC 和挪威 REC。中国的六九硅业、中宁硅业、晶科技有限公司。冶金法 典型工艺是将纯度好的冶金硅进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭的外表部分和金
13、属杂质聚集的部分后，将硅锭粗粉碎并清洗，并在等离子体熔解炉中去除硼杂质，然后二次区熔单向凝固成硅锭，再次除去外表部分和金属杂质聚集的部分然后粗粉碎和清洗，最后在电子束熔解炉中除去磷和碳杂质直接生成太阳能级多晶硅。22 kwh/kg 15 美元/kg（加拿大TIM2011 年）建设周期短，投资少，生产成本低、能耗低。产品纯度低，导致太阳能光伏电池转化率低（1314%），必须掺杂电子级多晶硅后才能满足太阳能光伏电池的要求。目前，冶金法生产的多晶硅只占世界多晶硅总产能的 3%。代表企业有加拿大 TIM 和挪威 Elkem。3 世界八大厂商生产概况3.1 美国 HemlockHemlock Semic
14、onductor Group 是由 Dow Corning Corp.（道康宁公司）（63.25% ）和日本的 Shin Etsu Handotai Co. Ltd.（24.5% ）与Mitsubishi Materials Corp.（12.25% ）共同成立的合资公司。公司网站：http:/ 密歇根州赫姆洛克市（Hemlock）工厂2010 年多晶硅产能达到 36000t，采用改良西门子法。3.1.2 田纳西州克拉克斯韦尔（Clarksville）工厂投资 12 亿美元，产能 1.5 万 t，原计划将于 2012 年年底投产。据最新的资料显示，由于多晶硅价格下跌，投产日期可能会推迟。3.2
15、 德国 Wacker总部位于慕尼黑，公司网站：http:/ 德国博格豪森工厂2012 年年中产能 3.2 万 t ，2012 年底产能将达到 3.7 万 t。3.2.2 德国农特里茨工厂2012 年年中产能 1.0 万 t ，2012 年底产能将达到 1.5 万 t。3.2.3 美国查尔斯顿工厂投资 12 亿美元，设计产能为 1 万 t，计划 2013 年投产。3.3 挪威 REC总部位于挪威 Sandvika，公司网站：http:/ 美国先进硅材料公司（ASiMi）硅烷法多晶硅 6000t，位于美国蒙大拿州比优特城。3.3.2 美国太阳能多晶硅公司（SGS）硅烷法多晶硅 13000t，位于美
16、国华盛顿州摩西湖。3.3.3 新加坡基地从多晶硅晶圆、电池到组件，产能 700MW。3.3.4 挪威基地从 2010 年下半年开始，受欧洲光伏市场萎缩，补贴下调以及中国光伏产品低价进入欧洲光伏产业的影响，REC 相继关停挪威国内的 Heroya、Glomfjord、Narvik、Wafer 四个多晶硅晶圆、电池工厂。3.4 日 Tekuyama在日本三口县，截至 2012 年年中，有多晶硅产能 9200t，计划2013 年春扩产至 1.1 万 t。其中在马来西亚 Sarswak 省 Bintulu 有多晶硅产能 6000t。采用自主开发的蒸汽 -液体沉积技术（VLD） ，产品为块状结晶。3.5
17、 美 MEMC总部位于美国密苏里 St. Peters，公司网站：http:/公司两个多晶硅生产基地分别位于美国得州 Pasedena，产能为239000t，另一个位于意大利 Merano，产能为 6000t，目前处于关停状态。MEMC 公司基本概况MEMC 公司 总部位于密苏里州圣彼得市，成立于 1959 年，全球员工总数为 6000 人， 2011 年的销售额 27 亿美元。公司再纽约证券交易所上市。该公司有两个业务部门：半导体材料和太阳能（SunEdison 子公司） 。公司拥有 50 余年在硅领域的经验以及多晶硅，太阳能晶片，太阳能模组的一体化制造能力，使得公司占据了独特的地位，可以帮
18、助普及太阳能技术。公司专注于自有技术开发及提高生产效率，旨在帮助用户实现太阳能发电成本与传统发电成本相同，因此在没有政府补贴的情况下具有成本竞争力。SunEdison 子公司在 2011 年在全世界安装了 580 余座电站，总发电能力 600.4MW。有 255MW 在建工程，待建工程 3000 兆瓦（3GW）。该公司是首家大规模采用流化床生产（粒状多晶硅）的厂家。生产太阳能晶片的原料有两种，一种是粒状多晶硅，该公司自己生产，另一种是块装多晶硅，原本可以在意大利工厂生产，因该厂关闭，改为从外部购买。在太阳能领域的主要竞争对手：第一太阳能（FirstSolar），SunPower，天合光能有限公
19、司 (Trina Solar)，英利和江西赛维 LDK。MEMC 在中国的业务该公司在上海设有办事处，联系方式如下：Tel: 86-21-51693588 Fax: 86-21-53965808镇江环太硅科技公司于 2010 年 5 月与美国 MEMC 投资 2000 万美元合资成立江苏美科硅能源有限公司，生产太阳能晶片，年产 1.5亿片多晶硅片。24MEMC 公司 2011 年经营情况总资产 48.8 亿美元，销售收入 27 亿美元，毛利润 2.9 亿美元，营业亏损 13 亿美元（其中重组、减值及其他费用为 13.35 亿美元，还有就是由于太阳能产品价格急剧下滑，晶片价格四季度同比低 53%
20、） ，每股亏损 6.68 美元，2012 年 9 月 24 日股价为 2.97 美元。太阳能材料亏损 6.66 亿美元，太阳能业务亏损 4.78 亿美元。2011 年太阳能材料业务销售额为 9.57 亿美元，太阳能业务销售额 7.35 亿美元。在中国的净销售额约为 6 亿美元。 2011 年毛利率为10.9%，2010 年为 15%。太阳能材料业务重组费用为 3 亿美元，长期资产减值 3.5 亿美元，太阳能业务商誉减值 3.8 亿美元。2012 年 9 月 24 日止市值为 6.9 亿美元，发行股份 2.3 亿股。该公司 2011 年裁员 1400，关闭意大利一家多晶硅厂，并降低其他一些厂的产
21、能。MEMC2012 年上半年经营情况销售收入 13 亿美元，其中半导体材料 4.48 亿美元，太阳能 8.79亿美元；营业亏损 4690 万美元，其中半导体材料亏损 1680 万美元，太阳能盈利 1720 万美元，公司及其他业务亏损 4720 万美元。3.6 韩 OCI公司总部位于韩国全罗北道群山市。公司网站：http:/www.oci.co.kr2012 年年中多晶硅产能 6.2 万 t，目前 OCI 公司为全球 50 多家客户提供 10N 级纯度的超高纯度多晶硅。目前正筹建五期工程，产能 2.4 万 t，计划 2013 年年底完工，届时， OCI 多晶硅产能将达到8.6 万 t。需要关注
22、的是：韩国三星蔚山 1 万 t、韩华丽水 1 万 t、熊津 1.5万 t 都在建设中。韩国每年从中国进口大量的金属硅，然后加工成25多晶硅出口到中国。3.7 日 Mitsubishi公司网址：http:/ www.mmc.co.jp/三菱材料在日本四日市建有 4000t 多晶硅装置。3.8 日 Sumitomo住友钛多晶硅产能 1400t。表 6. 2011 年世界多晶硅八大生产商产能/产量一览表生产商名称2011 年年末生产规模（t/a）在建产能（t）拟建产能（t）2011 年产量（t）备注美 Hemlock 36000 30000 韩 OCI 42000 20000 24000 28000
23、 德 Wacker 41500 15000 32000 挪威 REC 19000 18500 日 Tekuyama 9200 1800 8500 美 MEMC 15000 15000 日 Mitsubishi 4000 4000 日 Sumitomo 1400 900 世界八大厂商八大厂商合计 168100 136900 4 中国多晶硅生产现状4.1 2011 年中国多晶硅产能、产量及进出口量20 世纪 50 年代中国开创了多晶硅工业，经过半个多世纪缓慢而曲折的发展，从 2006 开始，中国多晶硅产业进入了快速的发展历程。目前，中国的多晶硅产业已经形成了相当的规模，在全球已有较大的影响力。在多
24、晶硅生产规模方面，中国已成为全球多晶硅生产大国，2011 年我国的多晶硅产能已达约 14万 t 以上，约占全球的 39，产量约 8.2 万 t，占全球的 34左右。2011 年，我国共进口多晶硅 64613t，同比增长 35.9%；进口货值超过 20 亿美元。进口货源地主要为：韩国、美国、德国，三国合26计占进口总量的 78.9%。2011 年，我国共出口多晶硅 1251.4t，同比增长 20%。表 7. 2011 年中国多晶硅生产商产能/产量一览表国家 生产商2011 年年末生产规模（t/a）在建产能（t）拟建产能（t）备注保利协鑫（GCL）/江苏中能 46000 50000 江西赛维 LD
25、K 16500 30000 江苏天合光能（连云港） 10000 重庆万州大全 4000 洛阳中硅 5000 5000 多晶硅材料制备技术国家工程实验室东汽峨半 3500 3000 四川新光硅业 1260 中冶包头 5000 5000 江苏新双龙 1200 无锡中彩 3000 通威永祥 4000 6000 深圳南玻（宜昌） 1500 3000 宁夏阳光 1500 亚洲硅业 2000 雅安永旺 600 通能硅材 500 合晶科技 1800 神舟硅业（呼和浩特）4500 天威四川 3000 乐电天威 3000 3000 四川瑞能 6000 南阳讯天宇 1000 5000 林州中升 3000 特变电工
26、 1500 朝歌日光 2300 陕西天宏（咸阳） 3750 中国大陆南京大陆（托克托） 2500 15000 27国电科技 2500 潞安高纯硅 2500 六九硅业 3000 世纪新源（河北蠡县）2000 中宁硅业 1500 爱信硅（曲靖） 3000 益阳晶鑫 5000 湘电投益阳 1500 济宁中钢 1500 孝感大悟 600 牡丹江上投 3000 合计产能 153010 12000 124000 资料来源：中国有色协会硅业分会、中国光伏产业联盟。4.2 2012 年 18 月中国多晶硅产量及进出口量截至 2012 年 8 月，我国投产的多晶硅有 43 家。2012 年 18 月中国多晶硅产
27、量约为 4.6 万 t。进入 2012 年，由于受价格下跌，尤其是进口产品价格走低，除了 7 大厂商，大部分都停产。4.3 中国多晶硅产业未来发展趋势结合近两年来国内多晶硅行业疯狂投资的现象，以及国家就多晶硅方面出台的多项调控政策，不难发现，我国多晶硅生产技术发展方向主要有如下 3 点：（1）新工艺、新技术、低成本多晶硅行业已经从第一代技术发展到了第三、四代技术，如由原先的常压还原到现在的高压还原，氢化技术由原先的单纯热氢化发展到现在的冷氢化。生产多晶硅的方式也表现为多样化，如英利集团下属六九硅业，采用硅烷法制取多晶硅也于 2010 年投产。此外，流化床法制粒状多晶硅也正在研究中，相信不久，部
28、分厂家将采用流化床规模生产制取多晶硅。此外，企业也在通过各种方式降低生产成本，如江苏中能 20 万 t / a 冷氢化项目在 2010 年底投产运行，连同江苏中能已有的 30 万 t/a 冷氢化设施，今后该公司处理四氯化硅的能力将达到 50 万 t / a，能大幅度降低多晶硅生产成本。（2）产品多样化28现阶段，国内主要多晶硅厂家均以生产太阳能级多晶硅为主，但是随着技术的革新，部分厂家将采取差异化生产，即一些生产太阳能级多晶硅，一些生产电子级多晶硅，以更好地适应市场需求，已获得利益最大化。（3）新型节能技术为了更好地节能降耗，大多数厂家都在对热能综合利用、还原尾气回收、还原尾气余热利用等进行研
29、究。4.4 多晶硅的主要应用领域多晶硅材料是半导体集成电路和太阳电池的原材料，处于信息产业和可再生能源产业链的最前端，生产技术含量高、投资大。近年来，在下游太阳能光伏产业和半导体产业，尤其是光伏产业的推动下，国内外多晶硅产业、市场和技术水平都得到了很大发展。目前，多晶硅用于太阳能光伏行业的产量占 90%；用于半导体材料的产量占 8%；用于其他领域的产量占 2%。5 多晶硅产品的质量要求295.1 电子级多晶硅的技术要求（GB/T 129632009）电学参数硅多晶的纯度分为三级，其金属杂质总含量由供需双方协商解决，其电学参数应符合表中的规定。尺寸范围块状硅多晶具有无规则的形状和随机尺寸分布，其
30、线性尺寸最小为 6mm。分布范围为： 6mm25mm 的最多占重量的15%；25mm50mm 的占重量的 15%35%；50mm100mm 的占重量的 65%。棒状硅多晶的直径及长度尺寸由供需双方商定。其直径允许偏差5%（针对棒状多晶） 。结构硅多晶应无氧化夹层。表面质量硅多晶表面结构应致密、平整（断面边缘颗粒不大于 3mm） ；免洗的块状硅多晶的表面应经过酸腐蚀去除表面沾污，使其达到直接使用要求。所有硅多晶的外观应无色斑、变色，无可见的污染物。5.2 太阳能级多晶硅的技术要求（GB/T 250742010）本标准适用于以氯硅烷为原料采用改良西门子法和硅烷法等工艺生产的棒状多晶硅、块状多晶硅、
31、颗粒状多晶硅产品。产品主要30用于太阳能级单晶硅棒和定向凝固多晶硅锭的生产。等级太阳能级多晶硅的等级及相关技术要求应符合表中的规定，每个等级的产品应该同时满足本等级的要求，若某指标超出标准，则降为下一级。太阳能级多晶硅等级指标（一）项目（一）1 级品 2 级品 3 级品基磷电阻率/cm 100 40 20基硼电阻率/cm 500 200 100少数载流子寿命/s 100 50 30氧浓度/（atoms/cm 3）1.010 17 1.010 17 1.510 17碳浓度/（atoms/cm 3）2.510 16 4.010 16 4.510 16太阳能级多晶硅等级指标（一）项目（二）1 级品
32、2 级品 3 级品施主杂质浓度/10 9 1.5 3.76 7.74受主杂质浓度/10 9 0.5 1.3 2.7少数载流子寿命/s 100 50 30氧浓度/（atoms/cm 3）1.010 17 1.010 17 1.510 17碳浓度/（atoms/cm 3）2.510 16 4.010 16 4.510 16基体金属杂质/10 6 Fe、 Cr、Ni、Cu 、Zn、TMI(Total metal impurities)总金属杂质含量：0.05Fe、 Cr、Ni、Cu 、Zn、 TMI(Total metal impurities)总金属杂质含量：0.1Fe、Cr 、Ni、Cu、Zn、 TMI(Total metal impurities)总金属杂质含量： 0.2
