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太阳能级多晶硅技术分为化学法与物理法两大类。化学法的多晶硅制程泛指硅在纯化过程中,需要转换成硅化合物的中间产物,再利用裂解或氧化还原反应,将硅化合物转成高纯度的多晶硅原料。
物理法制程又称为冶金法,是将冶金级硅在不改变硅的本质状况下,将杂质利用物理或化学法移除,虽然还是有化学反应参与,但其反应对象是针对硼、磷等杂质,硅并未改变其化性,以物理法纯化的纯度有其极限,由于成本低廉,被视为是取代高纯度多晶硅的明日之星。
化学法制程可产出纯度较高的多晶硅,但由于中间牵涉到许多副产品的控制与处理,技术难度较高,依照不同技术来源,成本各异,一般来说成本比物理法制程高。大部分化学法都需利用冶金级硅(metallurgicalgradesilicon;MG)来当作硅化合物的原料,少数是直接利用二氧化硅来制备硅化合物。
化学法中,西门子法(Siemensprocess)广为早期生产半导体级多晶硅的业者所采用,此法技术成熟但成本较高。除西门子法外,尚有ASiMi法、流体床反应法与管状沉积法等。
ASiMi法是AdvancedSiliconMaterial(ASiMi)公司所研发,系利用硅甲烷(silane/SiH4)为原料的高纯度多晶硅制程技术。2005年ASiMi宣布退出多晶硅市场,大部分股权由挪威REC(RenewableEnergyCorp)收购,因此此项技术目前仍由REC在进行生产。
流体床反应法与ASiMi法同样以硅甲烷为原料,这种方法的反应温度较低,可减少近30%的耗电量,且因硅晶种反应面积较大,反应炉内气流速度快,可解决ASiMi法沉积速度慢的问题。流体床反应可为连续式的生产,也是流体床反应炉优于钟罩形西门子反应炉的原因。
管状沉积法是JointSolarSiliconGmbH(JSSI)使用的多晶硅生产技术,所使用的原料与原理和流体床反应法相同,皆为硅甲烷与氢气加热分解后产生的多晶硅。JSSI宣称此法所消耗的电量为传统西门子法的10分之1,转换率可达95~98%,目前已有量产纪录。
物理法制程的冶金法太阳能多晶硅,于2008年开始被少量产出。冶金法纯化太阳能级硅的技术同时还需要杂质较低的冶金级硅为原料,然后经过几道程序才能完成。
另外,亦有业者投入其它制程的量产技术,仍在研发阶段,例如钠还原法与热碳还原法的纯化技术不需经过冶金级硅的途径,其原料如氟硅酸钠为肥料的副产品,而硅酸钠可直接从二氧化硅的化学反应途径而得。
整体而言,目前成功量产的技术还是以西门子法、流体床反应法、管状沈积法与ASiMi法为主,冶金法太阳能级多晶硅在2008年已经有少量量产,但由于质量仍然不稳定,整个技术还是有改进空间,但也正式被列为太阳能料源的选项之一。其它方法在近年则都有厂商宣称要投入相关技术的量产工作,在还没有质量稳定的量产纪录前,要投入相关技术投资或大规模使用产品都需要严格评估。
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尽管目前多晶硅产业在国内发展速度很快,但整个产业发展中依然存在不容忽视的问题。我国的多晶硅产量已占全球的35%左右,2012年年末我国多晶硅产能将达到20万吨。同时,国外企业也在投资扩能,其产量将大幅度增加。如果全部达产后,不仅多晶硅产量将会出现供大于求的局面,而且在一定程度上会导致这一产业的无序竞争。在提纯多晶硅的过程中会涉及硅粉、氯气、氢气等多种主要原料和消耗大量的电能,生产过程中会有大量废水、废液排出,生产1吨多晶硅将产生8吨有毒副产品。目前国内多晶硅生产厂商的耗电量是国外掌握最先进技术厂商的2~2.5倍。目前国内生产多晶硅的厂商大多采用改良西门
2012年是中国多晶硅工业的“大灾年”。2011年间,中国大约有40家多晶硅厂已经形成生产能力并多少有些产出,而到2012年末,能够继续维持生产的厂商不到10家,而真正还能坚持开工的大约只有5~6家。预计到2013年末,将有超过20家厂商可能永久关闭,投资损失近千亿。和“大跃进”年代类似,“大灾年”的出现,可以说是三份“天灾”,七份“人祸。”这里“人祸”主要是指各个地方盲目攀比,都想要把当地建成“世
目前,国际多晶硅生产的主流工艺是改良西门子工艺,占总产能85%以上,2010年用该技术生产的多晶硅占全球总产量16.7万吨的86.6%。该技术成熟于上世纪70年代,在沉寂近20年后,伴随光伏产业的发展,世界各国均对该技术进行二次创新,如中硅高科突破了大型低温氢化技术、大型节能还原炉技术、高效加压精馏提纯技术、高效加压三氯氢硅合成技术、尾气干法回收技术、四氯化硅生产气相白碳黑技术和热能综合利用技术。随规模化生产,该技术仍有提升空间。近年来,改良西门子法技术随其产量的扩张,其竞争能力得以强化,主流工艺地位进一步稳固,未来20年甚至更多年仍将是主流技术。改良
4、设备折旧:在财务制度中,折旧是指企业固定资产折旧,为了便于从生产运营角度进行讨论,这里笔者主要是对设备折旧进行论述。设备投资本来就是一个固定值,对多晶硅生产成本而言应该是没有什么影响的,但是从财务方面来讲,其对多晶硅生产成本影响还是挺大的。这种影响主要表现在:设备固定投资、设备折旧年限的计算方法和实际产能这三个方面。4.1、设备固定投资:对于国内目前已建成的多晶硅生产企业而言,单位建设投资差异是非常大的。对于09年以前已开始建设的年产3000t规模的多晶硅项目而言,单位建设投资成本在120美金/kg以上,而现在新建年产5000t规模的多晶硅项目单位
3.1、影响TCS生产成本的因素:在TCS生产中影响其生产成本的主要因素是生产工艺、物料单耗、电耗、TCS转化率及生产运行周期,其中物料单耗主要是指硅粉、氢气、STC(冷氢化)和液氯(热氢化)的耗量。3.1.1、生产工艺的影响:在目前的改良西门子法多晶硅生产中TCS的生产工艺主要有两种,即热氢化(含合成)和冷氢化。关于这两种氢化的优劣之争行业内也已有多时,目前普遍倾向于冷氢化优于热氢化,这主要表现在五个方面:A、冷氢化耗电量低;B、冷氢化TCS转化率高;C、冷氢化一次性投资成本低;D、热氢化备品备件费用高;E、A和B决定冷氢化的生产成本很低。针对以上五
电力对多晶硅生产成本的影响:电力成本是整个改良西门子法多晶硅生产成本中最重要的部分,其控制的好坏直接影响多晶硅产品的市场竞争力。而影响多晶硅成本的主要因素就是电价和电耗。2.1、电价的影响:不同地区的电价是不尽相同的,因此这对于新建企业而言是具有选择权的,他们可以在建厂之前选择适合自己电价供应的地区。但对于已经建成的企业而言,电价是无法选择的,只有被动接受。当然对于这些企业,可以在扩大生产规模的时候考虑热电联产来降低企业的电力成本和热能成本,这一点可以参考国内的造纸行业的做法。瓦克最大的生产基地博格豪森工厂中间就有一条河流穿过,瓦克在其上面就建有一座水
目前,多晶硅市场价格一直低位徘徊,暂无上升的迹象。对于国内光伏产业下游而言,这无疑是一件好事,原料成本降低使其国际市场竞争力进一步加强。对于国内多晶硅生产企业来讲,这无疑是一件坏透到顶的霉事,绝大多数企业无法开工,盈利更是无从谈起。针对这种现象,国内一些行业人士也撰文对国内的多晶硅生产状况进行了分析,总而言之,各有特色。借此机会,笔者从一个多晶硅生产运营人员的角度来对国内改良西门子法多晶硅生产的主要生产成本进行分析,与大家一起进行探讨。对于文中存在问题的一些观点,还请大家给予指正。由于多晶硅生产中是电耗、TCS生产成本及耗量、设备折旧这三各方面是影响多
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2月4日,中共永宁县委永宁县人民政府关于印发永宁县碳达峰实施方案的通知,通知指出,加强新型基础设施节能降碳。优化新型基础设施用能结构,因地制宜采用直流供电、“光伏+储能”等技术,引进实施氢能交通、天然气掺氢、氢储能等场景应用项目,建立多样化能源供应模式,提高非化石能源消费比重。加强
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