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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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不过,硅烷流化床法相对改良西门子法还不是很成熟、单位建设成本也比较高,2011年Q4REC的单位研发成本是4美元/公斤,单位折旧是8美元/公斤,多晶硅生产的综合成本为26美元。另一方面,改良西门子法在二次创新(提高CVD产能、优化CVD单位功耗、改进STC氢化工艺等)后,无论是还原电耗还是综合电耗都有显著降低,考虑到目前改良西门子法的单位建设成本已经很低(保利协鑫约30美元/公斤),其生产多晶硅的综合成本仍然优于硅烷流化床法。以保利协鑫2011年Q4的情况为例,多晶硅综合成本为19.3美元/公斤,不仅优于REC硅烷流化床法的同期成本,也优于REC制定的2012年Q4目标——23美元/公斤。而且,硅烷法对安全性要求很高(硅烷易爆炸,被RECSilicon收购的日本小松Komatsu在应用硅烷法时就曾发生过严重的爆炸事故而不愿扩大生产;RECSilicon的6500吨新生产线SiliconIII在投产后不久也出现过气体泄漏的安全问题而被迫紧急抢修);硅烷分解时容易在气相成核从而生产相当比例(10%以上)的硅粉,变相拉高成本;流化床法制成的多晶硅纯度也相对较差。

至于$英利绿色能源(YGE)$当初为什么会选择硅烷法,个人认为是自身急于“弯道超车”+外部专家“忽悠”的结果。资料显示,英利的六九硅业选择用四氟化硅法生产硅烷,一期工程采用硅烷西门子法,利用CVD炉热解硅烷生产高纯度多晶硅,设计年产能3000吨;计划中的二期工程则准备采用硅烷流化床法,通过流化床反应装置将硅烷热解为粒状多晶硅。

暂且不论受专利严格保护的硅烷流化床法(六九硅业一期工程还没有应用此方法),单是生产高纯度硅烷的四氟化硅法,六九硅业要自主掌握也有很大的难度。四氟化硅法又称休斯法,是美国MEMC的专利技术,虽然适合大规模生产高纯度硅烷,但工艺难度高、设备庞杂(特别是提纯)、投资巨大,而且不像改良西门子法在关键设备及工艺方案上有成熟供应商。因此,六九硅业的“自主研发”进展得很不顺利,不仅硅烷法自产的多晶硅成本远高于外购,而且实际产量也一直远低于设计产能;2011年Q4,英利对六九硅业进行了高达人民币23亿元(合3.615亿美元)的固定资产减值处理。

(2)冶金法

有别于改良西门子法和硅烷法的化学方法,冶金法是利用物理方法生产太阳能级多晶硅,其典型工艺是将纯度好的冶金硅进行水平区熔单向凝固成硅锭,去除硅锭的外表部分和金属杂质聚集的部分后,将硅锭粗粉碎并清洗,并在等离子体熔解炉中去除硼杂质,然后二次区熔单向凝固成硅锭,再次除去外表部分和金属杂质聚集的部分然后粗粉碎和清洗,最后在电子束熔解炉中除去磷和碳杂质直接生成太阳能级多晶硅。

(冶金法的典型工艺流程,摘自中国有色金属学报《太阳能级多晶硅生产技术发展现状及展望》)

从理论上讲,冶金法的工艺要比改良西门子法简单很多,综合电耗也低许多(大约22度/公斤,改良西门子法最优也在65度/公斤),所以投资少、建设周期短、生产成本低。

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