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冶金法目标明确;只生产太阳能级多晶硅
更新时间:2015/2/7 19:36:29

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李义春

  “使用改良西门子法生产出的多晶硅其技术指标,超过了太阳能级多晶硅要求的1000倍,高纯度并非太阳能电池最佳选择。

  

冶金法多晶硅生产企业厂房

  市场上对多晶硅的需求主要来自于集成电路和太阳能电池。按纯度要求不同,多晶硅又被分为电子级和太阳能级。改良西门子法是目前主流的多晶硅生产工艺,用西门子法做出来多晶硅纯度比较高,纯度可以达到9-11个9之间。但是人们研究发现,太阳能光伏电池所用的多晶硅只需达到6-7个9就足够了,并不需要达到高纯度的电子级标准。随着光伏产业的迅猛发展,太阳能多晶硅需求量远远高于电子级多晶硅。毫无疑问,如果有一种工艺专用于生产太阳能多晶硅,整个光伏产业链的成本都将大幅度降低。近日,记者专访了中国产学研合作促进会新材料专委会秘书长李义春博士以及相关冶金法多晶硅企业人员,从而了解目前我国多晶硅生产工艺进展的情况。

  西门子法 脱不去“争议”阴影

  目前,国内多晶硅企业80%以上采用的是改良西门子法。尽管改良西门子法被广泛采用,却始终无法摆脱“投资大、成本高、高耗能、核心技术不再国内……”的阴影,从国家多部委多次限制其发展的讨论与调研也可见一斑。  

  李义春博士介绍说:“最初,改良西门子法生产多晶硅主要用于高科技的集成电路上,加工工艺要求很高,并不是为太阳能光伏组件生产的。随着国外光伏市场启动,多晶硅需求量越来远大,但受当时多晶硅提纯工艺的限制,当时生产太阳能级多晶硅并没有其他工艺可以借鉴,所以选择了加工工艺要求很高的改良西门子法来生产。”

  李义春博士说:“不可否认,改良西门子法的使用让我们短时间迅速改变了光伏原材料受制于人的局面,在中国多晶硅发展史上功不可没。但其投资大、成本高、缺乏核心自主知识产权等也为我国太阳能多晶硅产业参与国际化竞争留下隐患。随着太阳能级多晶硅的需求日益增大,太阳能级多晶硅使用量将大大超过集成电路。使用改良西门子法生产出的多晶硅,其技术指标与太阳能多晶硅并不匹配,技术指标超过了太阳级多晶硅要求的1000倍。这也不难看出,用改良西门子法来生产太阳能级多晶硅在经济上是不合算的,选择一种太阳能级多晶硅生产的工艺迫在眉睫。冶金法凭借日渐成熟的工艺、低投入、低成本的优势脱颖而出。宁夏发电集团、上海普罗、厦门佳科等公司都已经采用冶金法生产出多晶硅,并成功制成光伏组件进入电站使用。目前,采用冶金法多晶硅电池效率已经达到多晶电池15%,单晶电池17%以上的水平。其能耗方面在未来三年内将突破每公斤低于50度电的技术瓶颈。”

  冶金法 让成本、耗能都降一半

  目前,市场上常见的多晶硅工艺有改良西门子法、硅烷法、冶金法等几种。在2008年之前,冶金法普遍被大多数光伏企业用来与西门子法多晶硅进行掺料生产,降低生产成本的同时,生产出太阳能级多晶硅,保证了多晶硅原料物尽其用。随着冶金法工艺的成熟、低成本、低能耗吸引了国内外多家光伏主流企业的眼光。2009年,国内外许多光伏巨头纷纷宣布正在进行冶金法多晶硅的研发工作。

  作为国内不多的冶金法多晶硅的国内生产厂家,中国佳科太阳能硅(厦门)有限公司市场研究中心经理张洋在接受采访时说:“企业采用冶金法的目标就是生产出专门用于太阳能的多晶硅。冶金法生产出的光伏板组件发电功效与西门子改良法生产的是没有差别的,只是在转换效率上会略微低一些。众所周知,组件的转换率一般由选择的材料、工艺以及客户的使用情况等综合因素来决定,也并不仅仅取决多晶硅纯度高低。目前,冶金法多晶硅可以完全符合光伏组件的要求。”

  据记者了解,在国内,已经有采用冶金法多晶硅生产的太阳能电池投入使用。2009年12月,宁夏银星生产的冶金法多晶硅材料制作的10MW光伏电站在宁夏太阳山并网发电;2010年5月,上海普罗冶金法多晶硅生产的全多晶硅电池光伏电站已并网发电,容量为1MW;宁夏发电集团2010年也将在红寺堡、高沙窝等地再建100MW的全部采用冶金法多晶硅的光伏电站。

  对于冶金法多晶硅的发展前景,张洋充满信心地说:“2008年,佳科的销量在1000吨以上,尽管在整个多晶硅行业内量不算大,但也开始逐步向产业规模化发展。今年我们仍然坚定看好冶金硅发展前景。”张洋说,在国际光伏市场补贴的大幅缩减的预期下,光伏整个行业链的价格都会有所波动,光伏组件商的利润下降趋势更加明显,这将给质优价廉的冶金法提供一个良好的发展时机。”张洋表示,“冶金法真正发展起来的时间并不长,仅约2-3年的时间,客户的认识与接受还需要一段时间。目前冶金法市场并未完全打开,但冶金法价格优势是其他工艺不可比拟的。尽管目前发展稍显艰难,但大家都在埋头苦干。”

  三个月 可以完成成本回收

  “三个月就可以收回成本。”关于冶金法工艺耗能问题,李义春博士说,“按照目前通用的改良西门子法多晶硅生产工艺,从硅石到多晶硅每公斤能耗为250度电,折算到每峰瓦电池耗电仅1.5度电,只要满负荷发电1500小时即可回收,相当于一年内即可将太阳能电池生产的多晶硅环节的耗电回收;如果采用先进的冶金法多晶硅,从硅石到多晶硅每公斤耗电仅60度,折算到每峰瓦电池耗电仅为0.4度,相当于300小时即可回收,也就是能量回收期仅为三个月。因此,相比较通常25年以上的使用寿命,多晶硅生产虽然用电量大,但其能在短期内回收成本,并长期提供绿色电力,国家对其发展应该给予支持。”

  “可以预测到,未来冶金法发展空间巨大。”李义春博士说,“目前,国内从事冶金法多晶硅的工厂,技术都是自主研发并完全拥有核心知识产权,对国外厂家不存在任何依赖,设备也全部由国内制造,因此,不仅今后的技术升级空间大、成本下降的空间大,而且装备制造的能力也可增强。不过,冶金法多晶硅行业也存在着一定的问题。主要表现在规模普遍较小、技术交流与协作少、技术水平参差不齐、大规模稳定生产的技术不成熟等。到现在为止,已有不少早期从事冶金法多晶硅的工厂中途夭折,有的倒闭停产,有的转产,十分令人扼腕。”李义春博士呼吁,“冶金法多晶硅行业需要进行行业内的整合与引导,建议国家也对这项技术给予一定的支持。”

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