近年來,我國多晶硅企業(yè)在“高能耗、高污染、產(chǎn)能過剩”和各種不利條件的重壓下,孜孜以求,不斷提升技術(shù)、降低能耗、降低成本,在一片打壓聲中完善自我,形成具有中國特色的多晶硅工藝路線,幾家典型企業(yè)的技術(shù)達到世界先進水平,生產(chǎn)成本具備與世界多晶硅老牌企業(yè)抗衡的能力,同時為我國光伏產(chǎn)業(yè)提供基本原材料支撐,使中國光伏產(chǎn)業(yè)屹立于世界,成為中國少數(shù)可以與世界發(fā)達國家抗衡的產(chǎn)業(yè)之一。
產(chǎn)業(yè)規(guī)模飛速擴大
與2005年比較,多晶硅產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長超過500倍。單位產(chǎn)品能耗大幅下降。
“十一五”時期,我國多晶硅產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。2005年中國的多晶硅總產(chǎn)量為80噸,占當年世界總產(chǎn)量的0.3%,微不足道。2010年中國多晶硅總產(chǎn)量為45000噸,占世界總產(chǎn)量的25%,僅次于美國,列世界第二位,滿足了國內(nèi)需求的50%。
與2005年比較,產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長超過500倍,單位產(chǎn)品的能源消耗大幅下降,全光伏產(chǎn)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)新增就業(yè)人數(shù)超過100倍,達到約50萬人。事實證明,我國多晶硅材料行業(yè)為國家發(fā)展作出了突出的貢獻,雖也經(jīng)歷了許多曲折,但對一個剛剛興起的行業(yè),應(yīng)該多鼓勵,而不是“打殺”。
近年來,多晶硅行業(yè)最大的變化是認識的變化。關(guān)于多晶硅的“污染”問題,國際上傳統(tǒng)7大多晶硅巨頭均在美、日、德等發(fā)達國家,這充分說明能耗和污染不是問題。從技術(shù)上來看,多晶硅的環(huán)保和污染問題并不存在技術(shù)瓶頸,相對于其他化工企業(yè),多晶硅的“污染源”單純、易處理、易防控;多晶硅的環(huán)保污染問題更多的是管理和意識問題。國家38號文對環(huán)保問題做了嚴格規(guī)定,工業(yè)和信息化部出臺的《多晶硅準入條件》也進一步明確,通過氫化、綜合利用等技術(shù)措施回收副產(chǎn)物,形成閉路循環(huán)工藝,回收副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成多晶硅原料,對降低多晶硅成本也是極為有利的,所以企業(yè)也有積極性解決環(huán)境問題?,F(xiàn)在所有千噸以上級別的多晶硅企業(yè)環(huán)境優(yōu)美,環(huán)保達標。
目前,中國多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的模式一般是企業(yè)依靠自主研發(fā)和進口單元技術(shù)進行集成,新建的多晶硅企業(yè)或技術(shù)改造后的多晶硅企業(yè)已擁有國際領(lǐng)先的技術(shù)和設(shè)備。未來,發(fā)展多晶硅產(chǎn)業(yè)急需相關(guān)政策支持:當務(wù)之急是實施“上網(wǎng)電價法”,明確對太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)支持;支持自主研發(fā)技術(shù),進一步提高質(zhì)量、降低成本;支持開展多晶硅行業(yè)共性技術(shù)研究,如檢測方法、各種規(guī)范、標準的制定等,服務(wù)全行業(yè);支持有優(yōu)勢企業(yè)實施技術(shù)改造或新建產(chǎn)能,優(yōu)先備案核準。
近來,多晶硅價格出現(xiàn)回升,其在光伏產(chǎn)業(yè)中所占成本比例適中,各環(huán)節(jié)分配利潤合理,促使產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。預(yù)計未來5年,國內(nèi)產(chǎn)量將分別達到12萬噸、15萬噸、18萬噸、20萬噸、25萬噸,基本滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。
關(guān)于我國多晶硅生產(chǎn)未來是否過剩的問題,這取決于太陽能市場需求量的多少,與各國政策變化有較大關(guān)聯(lián)。專家預(yù)計,2015年之前,光伏發(fā)電成本可望下降到每度電0.7元,市場化普及將更迅速,特別是目前還沒有發(fā)現(xiàn)比光伏發(fā)電更有潛力的新能源替代技術(shù)的情況下,長遠看基于晶體硅的光伏發(fā)電還會伴隨著技術(shù)進步而快速的發(fā)展。
國內(nèi)多晶硅行業(yè)存在結(jié)構(gòu)性供求矛盾,目前國產(chǎn)電子級產(chǎn)品未得到市場認可,仍然全部依賴進口。因此,“質(zhì)量、成本、安全、環(huán)保”是中國企業(yè)面對國際企業(yè)競爭的關(guān)鍵,貫通產(chǎn)業(yè)鏈,培養(yǎng)大型企業(yè),推動大規(guī)模化生產(chǎn)是參與國際競爭的有效手段。
新工藝推進節(jié)能降耗
只有得到市場認可的新技術(shù),才有生存力,“低能耗、低成本新技術(shù)”,一比較就知道了。
《多晶硅行業(yè)準入條件》的出臺,提高了準入門檻,提出了安全、能耗、環(huán)保要求,對多晶硅行業(yè)具備指導(dǎo)意義,有力于規(guī)范行業(yè)發(fā)展,有利于國家資源向低能耗、無污染的企業(yè)傾斜。
目前國際多晶硅生產(chǎn)的主流工藝是改良西門子工藝,占總產(chǎn)能85%以上,本準入條件也是針對主流工藝的,對國內(nèi)產(chǎn)業(yè),鼓勵技術(shù)改造,降低能耗,實現(xiàn)清潔生產(chǎn),目標明確。
此外,多晶硅新工藝的研發(fā)方興未艾,國內(nèi)外正在研究的“冶金法、物理法、化學(xué)法、化學(xué)物理法”等等,統(tǒng)稱為“低能耗、低成本新技術(shù)”,這些方法可以參照本準入條件,在產(chǎn)品質(zhì)量、能耗、環(huán)保、安全、大規(guī)模生產(chǎn)等方面可以一一對照,只有在新技術(shù)的性價比有優(yōu)勢的條件下,才有可能得到市場認可,才有生存力,是否真是“低能耗、低成本新技術(shù)”,一比較就知道了。
目前,改良西門子法仍屬于多晶硅生產(chǎn)的主流成熟工藝,2010年用該技術(shù)生產(chǎn)的多晶硅占全球總產(chǎn)量16.7萬噸的86.6%。該技術(shù)成熟于上世紀70年代,在沉寂近20年后,伴隨光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,世界各國均對該技術(shù)進行二次創(chuàng)新,如中硅高科突破了大型低溫氫化技術(shù)、大型節(jié)能還原爐技術(shù)、高效加壓精餾提純技術(shù)、高效加壓三氯氫硅合成技術(shù)、尾氣干法回收技術(shù)、四氯化硅生產(chǎn)氣相白碳黑技術(shù)和熱能綜合利用技術(shù),隨規(guī)?;a(chǎn),該技術(shù)仍有提升空間。
近年來,改良西門子法技術(shù)隨其產(chǎn)量的擴張,其競爭能力得以強化,主流工藝地位進一步穩(wěn)固,未來20年甚至更多年仍將是主流技術(shù)。改良西門子法因為產(chǎn)品純度高、生產(chǎn)成本低,可以滿足大規(guī)模、安全、環(huán)保生產(chǎn)要求,成為市場首選的主流工藝。從成本角度比較,瓦克和REC的成本已經(jīng)基本接近,顯示出該技術(shù)具備旺盛的生命力。此外,下面的方法也得到廣泛的研究和應(yīng)用。
硅烷法:公認的現(xiàn)代硅烷法是REC的SiCl4逐步氫化法,用鐘罩式反應(yīng)器熱解SiH4,在生產(chǎn)多晶硅成本上并無優(yōu)勢,只有在粒狀多晶硅才有一定優(yōu)勢。加上SiH4的安全問題,硅烷法發(fā)展受到限制。中國有4家企業(yè)探索使用硅烷法生產(chǎn)多晶硅,自2008年開工建設(shè),到目前仍無一家企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)順利生產(chǎn),該技術(shù)尚處于成長期,該技術(shù)用于生產(chǎn)超高純多晶硅有優(yōu)勢。
冶金法:據(jù)報道,國內(nèi)外已有幾十家公司從事該方法研究,并持續(xù)5年以上,中試產(chǎn)品純度已有達到99.999%,但就是此種純度產(chǎn)品仍需要多次區(qū)熔,掐頭去尾后才能達到,導(dǎo)致硅料收率低,能源消耗大,產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定,成本與改進后的改良西門子工藝相比,也未見明顯優(yōu)勢。
中硅高科以國家工程實驗室為平臺,先后完成了3個國家科技支撐計劃課題和3項國家”863“計劃重點課題,實現(xiàn)了低溫加壓四氯化硅氫化、高效加壓大還原爐系統(tǒng)、尾氣高效加壓分離回收工藝和副產(chǎn)物綜合利用等一系列新的技術(shù)突破,取得了一批國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進的技術(shù)成果,并在工業(yè)化試驗線上進行了驗證,突破了制約我國多晶硅大規(guī)模、低單耗、高品質(zhì)、清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù),掌握了“物料內(nèi)部循環(huán)、能量綜合利用”的多晶硅清潔生產(chǎn)工藝。以此為基礎(chǔ),中硅高科2010年多晶硅產(chǎn)量4117噸,排名國內(nèi)第二位,全球第8位,預(yù)計2011年中硅高科多晶硅產(chǎn)量達到1萬噸。現(xiàn)在需要國家政策支持中硅高科的節(jié)能環(huán)保技術(shù)改造或新建大型低能耗環(huán)保型多晶硅項目,如能得到許可,到2015年年末,中硅高科多晶硅總規(guī)模有望達到年產(chǎn)5萬噸。
中硅高科工藝和配套系統(tǒng)設(shè)計按電子級要求設(shè)計,實際產(chǎn)品中,電子級占30%,太陽能級占70%,分別符合電子級多晶硅質(zhì)量國家標準GB/T12963-2009和太陽能級多晶硅國家標準GB/T125074-2010。
此外,中硅高科主編的《太陽能級多晶硅》已獲批準,《多晶硅企業(yè)能源消耗限額》已形成征求意見稿,準備制訂《多晶硅安全運行規(guī)范》和《多晶硅工廠設(shè)計規(guī)范》國家標準。