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多晶硅的三大生产工艺之比较

2012-04-13 17:09来源:solarF关键词:多晶硅光伏市场保利协鑫收藏点赞

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改良西门子法是一种化学方法,首先利用冶金硅(纯度要求在99.5%以上)与氯化氢(HCl)合成产生便于提纯的三氯氢硅气体(SiHCl3,下文简称TCS),然后将TCS精馏提纯,最后通过还原反应和化学气相沉积(CVD)将高纯度的TCS转化为高纯度的多晶硅

在TCS还原为多晶硅的过程中,会有大量的剧毒副产品四氯化硅(SiCl4,下文简称STC)生成。改良西门子法通过尾气回收系统将还原反应的尾气回收、分离后,把回收的STC送到氢化反应环节将其转化为TCS,并与尾气中分离出来的TCS一起送入精馏提纯系统循环利用,尾气中分离出来的氢气被送回还原炉,氯化氢被送回TCS合成装置,均实现了闭路循环利用。这是改良西门子法和传统西门子法最大的区别。

CVD还原反应(将高纯度TCS还原为高纯度多晶硅)是改良西门子法多晶硅生产工艺中能耗最高和最关键的一个环节,CVD工艺的改良是多晶硅生产成本下降的一项重要驱动力。

3.与主要生产工艺的比较

改良西门子法在多晶硅生产领域已经应用了几十年,至今它的主导地位仍然牢不可破。通过CVD技术的改良、中间气体生产技术的进步和规模化效益的凸显,二次创新的改良西门子法已经成为目前技术最成熟、配套最完善、综合成本最低的多晶硅生产工艺。

从2008年开始大举进入多晶硅生产领域、目前产能分列全球前两位的中国$保利协鑫能源(03800)$和韩国OCI是改良西门子法的典型代表。利用成熟的技术、完善的配套和自身产能规模的迅速扩张,保利协鑫和OCI在控制多晶硅生产成本方面很快做到了世界领先水平,也给原有的世界多晶硅生产大厂(所谓的多晶硅七巨头)带来很大压力。

最近公布的2011年第四季度财报显示,截至2011年底,保利协鑫的多晶硅生产成本已经降至18.6美元/公斤(包括设备折旧成本,大约占14%),综合电耗可低至65度/公斤。

(1)硅烷法

要聊硅烷法,就不得不聊到挪威的REC公司(RenewableEnergyCorporation)。REC是全球最重要的高纯硅烷供应商,一度占据全球电子级硅烷市场80%的份额,对采用硅烷法生产多晶硅有很强的动力。

和保利协鑫专注于多晶硅生产、产业链条相对单一不同,传统多晶硅大厂多为电子材料综合供应商,如德国Wacker的产品涉及多晶硅、有机硅、聚醋酸乙烯、白炭黑等,而挪威REC、美国MEMC($休斯电子材料(WFR)$)则是全球电子级硅烷的重要供应商。

硅烷法制造多晶硅也是一种化学方法,核心工艺是利用高纯度硅烷在反应器中热分解为高纯度硅。硅烷法可以分为两类,较早出现的是硅烷西门子法(SilaneSiemens),即用硅烷(SiH4)而非TCS作为CVD还原炉的原料,通过硅烷(包括副产品SiH2Cl2,下文简称DCS)的热分解和气相沉积来生产高纯度多晶硅棒料,REC旗下的RECSilicon公司(位于美国,包括原Asimi和SGS)采用过此方法生产电子级多晶硅;不过,REC近期的多晶硅扩建项目采用了另一种硅烷法——硅烷流化床法(SilaneFBR),将硅烷(UCC法制成的硅烷可以包含副产品DCS)通入加有小颗粒硅粉的流化床(FBR)反应炉内进行连续热分解反应,生成粒状多晶硅。

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