單晶硅生長爐

江南電力光伏科技有限公司，公司引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)研發(fā)環(huán)保清潔可再生新能源產(chǎn)品——太陽能光伏發(fā)電站和風(fēng)力發(fā)電站的相關(guān)設(shè)備。其中硅單晶生長爐設(shè)備有兩大系列三個品種，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。生產(chǎn)的單晶硅生長爐（TDR85/95/105-JN）

TDR—JN系列全自動晶體生長爐具有自主知識產(chǎn)權(quán)，是采用直拉法生長P型或N型單晶硅材料的專用設(shè)備。裝料量從95Kg～150Kg，可拉制6"～12"電路級和太陽能級單晶硅棒。

上虞晶盛機(jī)電工程有限公司是一家專業(yè)從事半導(dǎo)體材料生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計、制造和調(diào)試的股份制企業(yè)。通過人才引進(jìn)，公司擁有一批高、中級專業(yè)技術(shù)型的研發(fā)設(shè)計人員和經(jīng)營管理人才，具有獨(dú)立自主的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力和相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力。

公司依托浙江大學(xué)機(jī)械電子控制工程研究所的高科技優(yōu)勢，通過與浙江大學(xué)國家大學(xué)科技園杭州慧翔電液技術(shù)開發(fā)有限公司合作，共同開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的ZJS系列TDR80A，TDR80B，TDR85A，TDR95A型全自動晶體生長爐，并形成批量生產(chǎn)。

單晶硅生長爐研究所

國內(nèi)以西安理工大學(xué)的晶體生長設(shè)備研究所為代表，自61年起開始生產(chǎn)晶體生長設(shè)備。主要產(chǎn)品有TDR-62B、TDR-70B、TDR-80。上虞晶盛機(jī)電工程有限公司是國內(nèi)單晶硅生長爐行業(yè)的后起之秀，自主研發(fā)了真正的全自動控制系統(tǒng)，產(chǎn)品迅速占領(lǐng)了IC級硅材料行業(yè)和高端太陽能行業(yè)，主要產(chǎn)品有TDR80A-ZJS、TDR80B-ZJS、TDR80C-ZJS、TDR85A-ZJS、TDR95A-ZJS、TDR112A-ZJS。

單晶硅生長爐美國公司

國外以美國KAYEX公司為代表，生產(chǎn)全自動硅單晶體生長爐。KAYEX公司是目前世界上最大，最先進(jìn)的硅單晶體生長爐制造商之一。KAYEX的產(chǎn)品早在80年代初就進(jìn)入中國市場，已成為中國半導(dǎo)體行業(yè)使用最多的品牌。該公司生長的硅晶體生長爐從抽真空－檢漏－熔料－引晶－放肩－等徑－收尾到關(guān)機(jī)的全過程由計算機(jī)實行全自動控制。晶體產(chǎn)品的完整性與均勻性好，直徑偏差在單晶全長內(nèi)僅±1mm。主要產(chǎn)品有CG3000、CG6000、KAYEX100PV、KAYEX120PV、KEYEX150，Vision300型，投料量分別為30kg、60kg、100kg、120kg、150kg、300kg。

1、主機(jī)部分：

●機(jī)架，雙立柱

●雙層水冷式結(jié)構(gòu)爐體

●水冷式閥座

●晶體提升及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

●坩堝提升及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

●氬氣系統(tǒng)

●真空系統(tǒng)及自動爐壓檢測控制

●水冷系統(tǒng)及多種安全保障裝置

●留有二次加料口

2、加熱器電源：

全水冷電源裝置采用專利電源或原裝進(jìn)口IGBT及超快恢復(fù)二極管等功率器件。配以特效高頻變壓器，構(gòu)成新一代高頻開關(guān)電源。采用移相全橋軟開關(guān)（ZVS）及CPU獨(dú)立控制技術(shù)，提高了電能轉(zhuǎn)換效率，不需要功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。

3、計算機(jī)控制系統(tǒng)：

采用PLC和上位工業(yè)平板電腦PC機(jī)，配備大屏幕觸摸式HMI人機(jī)界面、高像素CCD測徑ADC系統(tǒng)和具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的“全自動CZ法晶體生長SCADA監(jiān)控系統(tǒng)”，可實現(xiàn)從抽真空—檢漏—爐壓控制—熔料—穩(wěn)定—溶接—引晶—放肩—轉(zhuǎn)肩—等徑—收尾—停爐全過程自動控制。

首先，把高純度的多晶硅原料放入高純石英坩堝，通過石墨加熱器產(chǎn)生的高溫將其熔化；然后，對熔化的硅液稍做降溫，使之產(chǎn)生一定的過冷度，再用一根固定在籽晶軸上的硅單晶體（稱作籽晶）插入熔體表面，待籽晶與熔體熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶體便會在籽晶下端生長；接著，控制籽晶生長出一段長為100mm左右、直徑為3～5mm的細(xì)頸，用于消除高溫溶液對籽晶的強(qiáng)烈熱沖擊而產(chǎn)生的原子排列的位錯，這個過程就是引晶；隨后，放大晶體直徑到工藝要求的大小，一般為75～300mm，這個過程稱為放肩；接著，突然提高拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩操作，使肩部近似直角；然后，進(jìn)入等徑工藝，通過控制熱場溫度和晶體提升速度，生長出一定直徑規(guī)格大小的單晶柱體；最后，待大部分硅溶液都已經(jīng)完成結(jié)晶時，再將晶體逐漸縮小而形成一個尾形錐體，稱為收尾工藝。這樣一個單晶拉制過程就基本完成，進(jìn)行一定的保溫冷卻后就可以取出。

直拉法，也叫切克勞斯基（J.Czochralski）方法。此法早在1917年由切克勞斯基建立的一種晶體生長方法，用直拉法生長單晶的設(shè)備和工藝比較簡單，容易實現(xiàn)自動控制，生產(chǎn)效率高，易于制備大直徑單晶，容易控制單晶中雜質(zhì)濃度，可以制備低電阻率單晶。據(jù)統(tǒng)計，世界上硅單晶的產(chǎn)量中70%～80%是用直拉法生產(chǎn)的。

HD系列硅單晶爐的爐室采用3節(jié)設(shè)計。上筒和上蓋可以上升并向兩邊轉(zhuǎn)動，便于裝料和維護(hù)等。爐筒升降支撐采用雙立柱設(shè)計，提高穩(wěn)定性。支撐柱安裝在爐體支撐平臺的上面，便于平臺下面設(shè)備的維護(hù)。爐筒升降采用絲杠提升技術(shù)，簡便干凈。

全自動控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，維護(hù)方便，可靠性高，抗干擾性好。雙攝像頭實時采集晶體直徑信息。液面測溫確保下籽晶溫度和可重復(fù)性。爐內(nèi)溫度或加熱功率控制方式可選，保證控溫精度。質(zhì)量流量計精確控制氬氣流量。高精度真空計結(jié)合電動蝶閥實時控制爐內(nèi)真空度。上稱重傳感器用于晶棒直徑的輔助控制。伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的混合使用，即可滿足轉(zhuǎn)動所需的扭矩，又可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的精確控制。質(zhì)量流量計精確控制氬氣流量。

自主產(chǎn)權(quán)的控制軟件采用視窗平臺，操作方便簡潔直觀。多種曲線和數(shù)據(jù)交叉分析工具提供了工藝實時監(jiān)控的平臺。完整的工藝設(shè)定界面使計算機(jī)可以自動完成幾乎所有的工藝過程。

加熱電源采用綠色縱向12脈沖直流電源。比傳統(tǒng)直流電源節(jié)能近15%。

特殊的溫場設(shè)計使晶體提拉速度提高20-30%。

在直拉法生長硅單晶的過程中，硅單晶生長的成功與否以及質(zhì)量的高低是由熱場的溫度分布決定的。溫度分布合適的熱場，不僅硅單晶生長順利,而且品質(zhì)較高；如果熱場的溫度分布不是很合理，生長硅單晶的過程中容易產(chǎn)生各種缺陷，影響質(zhì)量，情況嚴(yán)重的出現(xiàn)變晶現(xiàn)象生長不出來單晶。因此在投資硅單晶生長企業(yè)的前期，一定要根據(jù)生長設(shè)備，配置出最合理的熱場,從而保證生產(chǎn)出來的硅單晶的品質(zhì)。在直拉硅單晶生長工藝中,一般采用溫度梯度來描述熱場的溫度分布情況，其中在固液界面處的溫度梯度最為關(guān)鍵。

數(shù)值模擬是在一個低成本的情況下,利用電腦計算提供的詳盡資料，用以支持真正的（且昂貴）實驗。由于數(shù)值模擬提供了一個近似真實的過程，利用這一技術(shù)可以很容易的對任何類型的變化（幾何尺寸、保溫材料、加熱器、外圍環(huán)境等）對晶體質(zhì)量的影響做出容易的判斷。數(shù)值仿真是用來獲得廉價的，完整的和全面細(xì)節(jié)的結(jié)晶過程，以此方法用來預(yù)測晶體生長,改善晶體生長技術(shù)。舉例來說，對于無經(jīng)驗人員，可以形象化展示熔體流動的歷史點缺陷和熱應(yīng)力細(xì)節(jié)。所以數(shù)值仿真是一種達(dá)到較高生產(chǎn)率和較好滿足市場對晶體直徑，質(zhì)量要求的最好辦法。

面向過程的仿真軟件FEMAG為用戶提供了可以深入研究的數(shù)值工具,用戶通過有效的計算機(jī)模擬可以設(shè)計和優(yōu)化工作流程。通過對單晶爐熱場的仿真計算，優(yōu)化設(shè)計單晶爐的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在拉晶過程中以仿真結(jié)果設(shè)定合理的理論拉晶曲線，就可以在實際生產(chǎn)中是完全可以生長出合格的單晶硅棒。 2100433B

1、新能源設(shè)備應(yīng)用企業(yè)：公司是一家新能源設(shè)備及其應(yīng)用的企業(yè)，主營業(yè)務(wù)為太陽能電池 硅材料生產(chǎn)與加工設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，經(jīng)營產(chǎn)品包括單晶硅生長爐、單晶硅切斷機(jī)和單晶硅切方滾磨機(jī)等光伏設(shè)備，覆蓋了人工晶體生長和加工的多個工序范圍。公司在硅晶體生長設(shè)備和硅晶體加工設(shè)備制造方面擁有多項核心技術(shù)，已實現(xiàn)批量生產(chǎn)的產(chǎn)品和在研項目的技術(shù)水平在國內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位，部分達(dá)到國際先進(jìn)水平。

2、單晶硅生長爐建設(shè)項目：公司“年產(chǎn)1200臺單晶硅生長爐建設(shè)項目投資總額”為14094.4萬元（截止2011年一季度末投資進(jìn)度97.38%，后同），2011年一季度實現(xiàn)效益1388.24萬元；“年產(chǎn)150臺多晶硅鑄錠爐建設(shè)項目投資總額”為9850.1萬元（0%），預(yù)計年稅后利潤總額4305.9萬元；“年產(chǎn)1200臺單晶硅生長爐爐體建設(shè)項目”投資總額6840萬元（100%），其中募資投入3761.8萬元，2011年一季度實現(xiàn)效益328.59萬元。

3、光伏設(shè)備戰(zhàn)略路線：2010年末我國光伏單晶硅生長爐已經(jīng)基本完成了進(jìn)口替代，國產(chǎn)化率高達(dá)95%，國內(nèi)單晶硅生長爐業(yè)務(wù)的增長已經(jīng)步入“平穩(wěn)期”。未來公司戰(zhàn)略重心將逐步由單晶爐向依然被國際廠商壟斷并且具有高附加值的多晶爐轉(zhuǎn)移，2010年國內(nèi)多晶硅鑄錠爐市場以進(jìn)口為主，2011年，公司將繼續(xù)建設(shè)“多晶鑄錠實驗示范工廠項目”，還將開始批量銷售硅片切割機(jī)（2010年已小批量生產(chǎn)），該設(shè)備用于將晶硅切片制作 成硅片的環(huán)節(jié)，多晶硅鑄錠爐和切片機(jī)將在2011年放量。

4、LED MOCVD設(shè)備：2011年3月10日公司以超募資金投入5333.33萬元與華晟光電設(shè)備（香港）成立合資公司（占56%），從事MOCVD設(shè)備及外延工藝的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售等，并且合資公司將在上海成立以研發(fā)為目的的子公司。華晟光電擁有創(chuàng)新的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多項LED MOCVD技術(shù)，并且團(tuán)隊具有20多年所積累的世界一流大規(guī)模生產(chǎn)的半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備的技術(shù)與經(jīng)驗。LED外延材料生產(chǎn)所需的MOCVD設(shè)備是整個LED產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵設(shè)備，預(yù)計中國MOCVD的市場容量在3年內(nèi)將達(dá)到年需求達(dá)到1000臺以上。公司計劃2012年底將產(chǎn)品切入市場，銷售1-2臺MOCVD設(shè)備，以驗證產(chǎn)品的性能和樹立產(chǎn)品的品牌。于2013年，如僅占3%的國內(nèi)市場，即銷售8臺MOCVD設(shè)備，產(chǎn)業(yè)規(guī)模將到達(dá)1億，到2014年，占有8.5%的市場，銷售額將超過4.5億，到2015年，如市場占有率增加到15%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過9億。

5、1.51億擴(kuò)產(chǎn)多晶硅片：2010年7月，股東大會通過公司用1.51億元超募資金建設(shè)“多晶鑄錠實驗示范工廠項目”。項目計劃采用10臺自制的DRZF450型多晶鑄錠爐及配套切片設(shè)備，可年產(chǎn)多晶硅片1540萬片。通過產(chǎn)品的現(xiàn)場運(yùn)行，將使客戶減少適用產(chǎn)品試用這一環(huán)節(jié)，極大加快多晶鑄錠爐這一新產(chǎn)品的推廣，加速多晶鑄錠爐這一產(chǎn)品成為公司的主要盈利點。項目達(dá)到預(yù)定可使用狀態(tài)日期為2011年01月31日，預(yù)計建成后年凈利潤超過3500萬元。本次項目完成后，產(chǎn)品檢測實驗中心滿足了未來三年公司對研發(fā)技術(shù)設(shè)計、生產(chǎn)檢驗的需求，公司將對生產(chǎn)的多晶鑄錠爐進(jìn)行100%的檢測，2011年一季度實現(xiàn)效益 104.77萬元。

6、上海杰姆斯：2011年年初，公司用1.19億元超募資金完成“上海杰姆斯電子材料有限公司”68%股權(quán)收購。上海杰姆斯主營業(yè)務(wù)是光伏行業(yè)用石墨熱場的研發(fā)和制造，其提供的產(chǎn)品占整個太陽能石墨制品的市場份額的15%左右，并且是國內(nèi)少數(shù)能夠獨(dú)立設(shè)計22英才石墨熱場的供應(yīng)商之一。股權(quán)出讓方作出業(yè)績承諾：2010年凈香洲為2490萬元，2011年凈利潤為3000萬元。如果上海杰姆斯未能實現(xiàn)，則出讓方同意以現(xiàn)金方式補(bǔ)足。通過本次收購，公司能夠?qū)a(chǎn)業(yè)鏈涵蓋光伏設(shè)備使用中的易耗品環(huán)節(jié)，擴(kuò)大了公司業(yè)務(wù)范圍，圍繞光伏設(shè)備形成企業(yè)的新盈利增長點，2011年一季度實現(xiàn)效益681.43萬元。

7、光源坩堝：2011年5月，公司擬用超募資金4460萬元收購增資光源坩堝，交易完成后持有其65%股權(quán)，光源坩堝主要經(jīng)營石英坩堝、塑料制品（不含醫(yī)用、食用）制造，銷售 自產(chǎn)產(chǎn)品。2010年、2011年1-3月凈利潤1386萬元、493萬元，預(yù)計2011年光源坩堝的凈利潤較2010年增長不低于20%。同時，如果2012年公司方坩堝項目能夠順利建成且技術(shù)達(dá)到預(yù)期，預(yù)計將增加不低于1億元銷售收入，且該項目的毛利率將與現(xiàn)有產(chǎn)品相當(dāng)。公司實驗示范工廠項目將使用其生產(chǎn)的方坩堝產(chǎn)品，將有利于節(jié)約成本。