半导体

高能耗生产线将被淘汰 多种工艺竞逐多晶硅产业

作者:冯晓伟来源:中国电子报发布时间:2009-11-24 13:02我要评论
经历了过去几年的跨越式发展之后,我国太阳能级多晶硅产业似乎进入了一个平台期。价格回归理性让产业告别了“暴利时代”,国家新政策的出台也从技术、产能和环保的角度抬高了行业准入门槛,而传统的改良西门子法工艺也面临着新工艺的挑战。本月中旬,在中国化工信息中心主办的“2009国际多晶硅及光伏产业(淮南)峰会”上,与会各界人士针对这些问题进行了热烈的探讨。

淘汰高能耗产能势在必行

多晶硅“产能过剩”问题成为此次峰会讨论的热点。今年9月下旬,国务院发布了“国发[2009]38号文件(以下简称“38号文”),批转了国家发改委等部门上报的《关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展的若干意见》,要求各级政府及相关部门对钢铁、水泥、平板玻璃、煤化工、多晶硅、风电设备等出现产能过剩或重复建设的产业加强调控和引导。
“我国太阳能发电应用还处于起步阶段,作为光伏产业基础材料的多晶硅为什么会过剩呢?”针对“38号文”,部分与会人士提出了这样的疑问。中国化工信息中心副总工程师程长进在接受《中国电子报》记者采访时表示,国家此次出台的政策,其目的在于抑制我国多晶硅产业低水平重复建设的倾向,在于限制那些高污染、高能耗的工厂继续扩充产能,在于避免我国多晶硅生产企业的无序竞争。“国家推出淘汰高能耗产能的政策,同时在技术、产能等方面抬高了准入门槛,这对我国成长中的多晶硅产业而言,是一种支持和保护,而不是遏制。”程长进说。
在仔细研读“38号文”之后,记者发现,国务院在文件中明确指出“产能过剩”的是钢铁、水泥等传统产业,而风电设备、多晶硅等新兴产业则被定性为“出现了重复建设倾向”。可见,政府对于引导产业健康发展的目的是明确的,对于不同产业也是区别对待的。
我国使用改良西门子法生产多晶硅的部分企业中的确存在能耗过高的现象。记者从与会专家处了解到,使用改良西门子法生产多晶硅,目前国外领先企业的综合电耗在150千瓦时/千克以下,而我国部分企业由于工艺水平相对落后,综合电耗达到200-300千瓦时/千克。“38号文”提出:“到2011年前,淘汰综合电耗大于200千瓦时/千克的多晶硅产能。”这也得到了与会各界人士的一致认同。

新工艺跃跃欲试

由于“38号文”作出了“太阳能级多晶硅还原电耗小于60千瓦时/千克”的规定,因此,新政策的实施也促使业内人士对于多晶硅生产的低能耗新工艺给予更多的重视。中国工程院闻立时院士在演讲中表示:“从全球范围来看,改良西门子法采用热化学气相反应路线,这是其能耗高、生产成本高的根本原因,我们应该着重发展低成本多晶硅新技术产业,用等离子体增强化学气相反应与流化床结合的技术逐步取代改良西门子法。”
在本次峰会上,湖北武大有机硅新材料股份有限公司总经理廖俊向与会代表提出了建立以烷氧基硅烷为基础的多晶硅工业体系的理念。与传统的用三氯氢硅还原制备多晶硅的改良西门子法相比,以烷氧基硅烷为原料、采用碳热还原法合成多晶硅的工艺技术是一种无氯工艺。据廖俊介绍,用烷氧基硅烷法生产多晶硅,能耗将比改良西门子法降低60%%-80%%;在生产过程中用醇代替氯,环保问题更容易解决;同时,其生产成本也将降低到20美元/千克以下。“当前,烷氧基硅烷法生产多晶硅的各个主要工艺步骤还处在产业化的不同阶段,预计3年之内将达到量产水平。”廖俊说。
作为“冶金法太阳能多晶硅产业技术创新战略联盟”的理事长,上海普罗新能源有限公司总裁史则对用冶金法生产多晶硅信心十足。据他介绍,用冶金法生产太阳能级多晶硅,其生产成本也将维持在20美元/千克以下;用冶金法多晶硅生产的多晶硅太阳能电池转换效率已经达到14.5%%,单晶硅太阳能电池转换效率更是达到15.5%%-17%%,并且,其转换效率仍在不断提高;在能耗方面,目前用冶金法生产多晶硅的综合能耗为50千瓦时/千克,并还将继续降低。“在使用过程中,太阳能电池的转换效率都会出现一定程度的衰减。尽管用冶金法多晶硅生产的电池在室温状况下所测试出的转换效率不及改良西门子法,但在室外高温状况下,冶金法多晶硅生产的电池衰减幅度较小,所以在实际应用中其转换效率未必比用改良西门子法多晶硅生产的电池低。”史补充道。

改良西门子法加紧完善

不过,新工艺也有“成长的烦恼”。用冶金法生产的多晶硅杂质含量仍偏高,技术尚待突破;而烷氧基硅烷法的关键步骤“碳热还原工艺”仍处于中试阶段。闻立时院士也表示,硅烷法刚刚起步,要达到正常生产还有一个过程;冶金法虽有好的苗头,但也被比较落后的装备和工艺拖了后腿。正因为如此,加强光伏产业链各环节和不同专业领域之间的合作成为与会各界人士的共同呼声。廖俊在接受记者采访时表示,从多晶硅材料到电池及组件,再到下游的并网发电,光伏产业链各个环节的企业应该相互合作,要在产品市场、工艺技术乃至资本运作等诸多方面进行合作。
尽管对多晶硅新工艺的探索热点频现,但改良西门子法仍有提升的空间。美国Sunnyside公司副总经理储在演讲中介绍了改良西门子法中的四氯化硅冷氢化技术。在改良西门子法中,将副产物四氯化硅氢化为三氯氢硅是有效利用资源、降低多晶硅生产成本的一个关键步骤。传统的热氢化方法是在高温(1250℃)和高压(0.5MPa)下进行的,其缺点是高能耗和高成本;而冷氢化工艺在500℃的温度下即可完成反应,这种技术不仅能降低生产过程中的能耗,而且还可以减少80%%的占地面积,经测算,每生产1千克多晶硅,利用冷氢化技术将比热氢化技术减少10美元成本。“改良西门子法仍将占据多晶硅生产的主导地位。”尽管来自四川永祥多晶硅有限公司的易正义副总经理在演讲中表达了自己对改良西门子法的信心,但冶金法、硅烷法等新工艺追赶的脚步声已清晰可辨。面对国外同行的技术优势和新工艺的挑战,国内使用改良西门子法的企业只有加大研发力度,通过工艺技术的升级来降低能耗,通过实现闭环生产来避免污染,并不失时机地迈向电子级多晶硅的生产,才能不断增强自身的竞争力,在日渐残酷的市场竞争中立于不败之地。

责任编辑:电子信息产业网
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