目前，改良西門子法在多晶硅制造領(lǐng)域占據(jù)主流地位，但該工藝因其加工過程中能耗較高而頗受業(yè)界詬病。近年來，中國多晶硅企業(yè)一方面加快改良西門子法的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化速度，爭取參與國際競爭，另一方面也在探索新的工藝路線，以求掌握低能耗、低成本的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)。
　　“沒有問題!在2010年，一定能實現(xiàn)光伏發(fā)電成本每千瓦時低于1元。”近日，在英利集團第1GW太陽能電池組件下線的慶祝儀式上，董事長苗連生信心十足地對記者說。苗連生的信心很大程度上源于英利旗下六九硅業(yè)有限公司新硅烷法多晶硅項目的試產(chǎn)成功，低成本的多晶硅將降低光伏制造的整體成本。
　　在前幾年，多晶硅的生產(chǎn)一直被歐美企業(yè)所掌控，多晶硅在光伏組件中所占的成本比重一度達到70%，在需求高峰期，多晶硅現(xiàn)貨價格接近500美元/千克，而國際巨頭的生產(chǎn)成本僅為30多美元/千克，巨額利潤流入了行業(yè)寡頭的賬戶。近年來，國內(nèi)多晶硅制造廠的興起，讓我國光伏企業(yè)不必再看國外巨頭的眼色行事，但由于工藝問題而引發(fā)的關(guān)于“高能耗”、“高污染”的爭論一直困擾著中國的多晶硅企業(yè)。中國企業(yè)正在探索新的工藝路線，力圖摘掉這兩頂帽子，在目前看來，新硅烷法工藝是最接近成功的嘗試。
　　
　　摘掉“高能耗帽子”
　　
　　英利集團首席戰(zhàn)略官馬學(xué)祿在接受《中國電子報》記者采訪時表示，六九硅業(yè)新硅烷法多晶硅項目一期設(shè)計產(chǎn)能為3000噸/年，最終將達到1.8萬噸/年。“六九硅業(yè)選擇了與國內(nèi)大多數(shù)多晶硅生產(chǎn)廠家不同的工藝路線，是國內(nèi)首家采用新硅烷法工藝生產(chǎn)高純度多晶硅的公司。”馬學(xué)祿說，“該項目的生產(chǎn)成本可控制在28美元/千克左右，能源消耗指標(biāo)優(yōu)于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。”
　　馬學(xué)祿所說的“國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)”是指2009年9月國務(wù)院發(fā)布的“國發(fā)[2009]38號文件(以下簡稱“38號文”)中針對新建多晶硅項目還原電耗、綜合電耗作出的限定。該文件規(guī)定，太陽能級多晶硅還原電耗應(yīng)小于60千瓦時/千克，并明確提出，到2011年前，淘汰綜合電耗大于200千瓦時/千克的多晶硅產(chǎn)能。
　　其實，早在38號文發(fā)布之前，多晶硅制造過程中的“高能耗”問題已經(jīng)引起業(yè)界廣泛關(guān)注。目前，國際上多晶硅制造的主流工藝是改良西門子法，即便是國際多晶硅巨頭，其使用改良西門子法生產(chǎn)多晶硅的綜合電耗也在120千瓦時/千克以上，而部分國內(nèi)廠家使用該工藝綜合電耗曾經(jīng)達到“駭人聽聞”的300千瓦時/千克。中國工程院院士聞立時在接受記者采訪時表示，改良西門子法采用熱化學(xué)氣相反應(yīng)路線，這是其能耗高、生產(chǎn)成本高的根本原因。盡管國內(nèi)一些企業(yè)通過技術(shù)改造已經(jīng)使綜合電耗接近國際先進水平，但要在能耗指標(biāo)方面優(yōu)于國外競爭對手，在工藝路線上實現(xiàn)突破是必然的選擇。據(jù)六九硅業(yè)工作人員介紹，在采用新硅烷法生產(chǎn)多晶硅的過程中，目前該公司使用的是西門子反應(yīng)器，其電耗為75千瓦時/千克；在該項目的二期工程中，將使用流化床反應(yīng)器，其電耗將低至25千瓦時/千克，生產(chǎn)成本也將降低到22美元/千克。
　　與改良西門子法相比，六九硅業(yè)新硅烷法的加工對象也有所不同。改良西門子法的原材料是冶金硅，從自然界的硅石到冶金硅，還需要經(jīng)過一個高能耗的冶煉過程；而六九硅業(yè)的新硅烷法直接以國內(nèi)資源豐富的硅石為原料，跳過了將硅石熔煉為冶金硅的工序。
　　
　　貼近閉環(huán)生產(chǎn)
　　
　　對多晶硅生產(chǎn)的另一項指責(zé)是“高污染”。用改良西門子法生產(chǎn)多晶硅的主要副產(chǎn)品是四氯化硅，如果四氯化硅不能回收再利用，將對環(huán)境造成極大的危害。“38號文”也專門針對改良西門子法制定了副產(chǎn)品回收利用率的最低標(biāo)準(zhǔn)。面對“高污染”的指責(zé)，國內(nèi)采用改良西門子工藝的多晶硅企業(yè)連聲叫屈，他們認(rèn)為，國內(nèi)的主流企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了閉環(huán)生產(chǎn)，解決了四氯化硅等副產(chǎn)品的回收利用問題。記者了解到，國內(nèi)實力較強的多晶硅企業(yè)的確已經(jīng)做到了閉環(huán)生產(chǎn)，但由于四氯化硅的回收再利用尤其是低能耗的冷氫化工藝有一定的技術(shù)門檻，并不是每家企業(yè)都具備研發(fā)該項技術(shù)的能力；不過，隨著多晶硅價格的回落，那些沒有掌握四氯化硅先進回收技術(shù)的企業(yè)由于成本高企將很難生存。
　　新硅烷法同樣也面臨副產(chǎn)品回收的問題。據(jù)六九硅業(yè)總經(jīng)理張月和介紹，新硅烷法整個工藝環(huán)節(jié)的中間產(chǎn)品，如氫氣、硅烷、氟化鋁鈉均可實現(xiàn)回收再利用，唯一的副產(chǎn)品———硫酸鹽無毒無害，并可以出售給其他化工企業(yè)作為工業(yè)原料。“制造1千克多晶硅將產(chǎn)生5千克硫酸鹽。”張月和說，“我們已經(jīng)做過市場調(diào)研，以六九硅業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，其產(chǎn)生的硫酸鹽是微不足道的，完全可以被國內(nèi)化工企業(yè)消化。”
　　在產(chǎn)品品質(zhì)方面，新硅烷法的表現(xiàn)也令人欣喜。據(jù)張月和透露，新硅烷法工藝生產(chǎn)的多晶硅在電阻率、少數(shù)載流子壽命和金屬含量等多方面的指標(biāo)都優(yōu)于改良西門子工藝。“六九硅業(yè)試產(chǎn)成功，不僅會引領(lǐng)國內(nèi)多晶硅行業(yè)進行技術(shù)升級，而且會推動我國以高純硅為起點的硅產(chǎn)業(yè)鏈的大力發(fā)展。”馬學(xué)祿表示，“六九硅業(yè)不僅生產(chǎn)光伏級多晶硅，還將生產(chǎn)電子級多晶硅，為中國集成電路、功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)提供原材料。”當(dāng)然，目前該公司還只是取得了試生產(chǎn)的成功，預(yù)計將于2010年年中實現(xiàn)量產(chǎn)，屆時，將由市場來檢驗六九硅業(yè)的創(chuàng)新成果。
　　
　　中國企業(yè)應(yīng)把握趕超機遇
　　
　　用硅烷法等新工藝取代改良西門子法，是中國企業(yè)趕超國際先進水平的一個絕佳機遇。據(jù)聞立時院士介紹，前幾年多晶硅價格的飛速上漲給采用改良西門子法的國際多晶硅巨頭帶來了巨額的利潤，同時也使他們產(chǎn)生了創(chuàng)新的惰性。聞立時表示：“在上世紀(jì)80年代初，等離子體增強化學(xué)反應(yīng)的方法在鍍膜行業(yè)已經(jīng)取得了很大的成功；在上世紀(jì)80年代中期，微電子行業(yè)利用PECVD(等離子增強型化學(xué)氣相沉積)成功制作了非晶硅薄膜。然而，國際上的改良西門子法企業(yè)并沒有主動應(yīng)用這些科研和產(chǎn)業(yè)化成果。”苗連生告訴記者，將來六九硅業(yè)還將向國內(nèi)同行轉(zhuǎn)讓成熟的新硅烷法工藝技術(shù)。因此，中國企業(yè)如果能把握機遇，以低能耗、低成本的新硅烷法為突破口，就有可能在多晶硅產(chǎn)業(yè)國際競爭中后來居上。
　　事實上，國內(nèi)試圖在新硅烷法這條道路上取得突破的企業(yè)不止英利一家。湖北武大有機硅新材料股份有限公司總經(jīng)理廖俊向《中國電子報》記者介紹了他所提出的“建立以烷氧基硅烷為基礎(chǔ)的多晶硅工業(yè)體系”的設(shè)想，他們所選擇的工藝路線是：用化學(xué)硅與醇類進行反應(yīng)直接生成四烷氧基硅烷，然后以四烷氧基硅烷為原料，用溶膠凝膠和先進造粒技術(shù)合成高純二氧化硅，最后利用碳熱還原法，將高純二氧化硅在一定條件下用超純炭還原得到多晶硅。廖俊表示，用烷氧基硅烷法生產(chǎn)多晶硅，能耗將比改良西門子法降低60%-80%；在生產(chǎn)過程中用醇代替氯，環(huán)保問題更容易解決；同時，其生產(chǎn)成本也將降低到20美元/千克以下。“當(dāng)前，烷氧基硅烷法生產(chǎn)多晶硅的各個主要工藝步驟還處在產(chǎn)業(yè)化的不同階段，預(yù)計3年之內(nèi)將完成產(chǎn)業(yè)化進程。”廖俊說。
　　
　　來源：中國電子報