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我國多晶硅產業擬筑高門檻攻克高耗能

2010-03-11 17:01:27 中國質量報   作者: 徐建華  

我國多晶硅行業將會產生進入“門檻”,似乎越來越要開始夢想照進現實了。

“《多晶硅行業準入標準》(以下簡稱《標準》)具體什么時候能出臺現在還不好說,但基本的草稿早已經出來了,現在處于討論研究階段。”中國電子材料行業協會半導體材料分會秘書長朱黎輝教授在接受本報記者采訪時如此表示。作為《標準》制定的參與者,朱黎輝不僅參加了由工信部牽頭組成的專家組調研,也參加了工信部電子司與中國環保節能司的多次座談會議。

對多晶硅行業設立準入門檻,早在2009年10月份就已經提上日程,歷經多次征求意見,以及兵分三路實地調研,具體標準已經成型。業內人士指出,之所以至今還未能露出其廬山真面目,業內各方仍有意見分歧是重要原因。另外,除了《標準》飽受爭議外,目前,多晶硅產品質量也成為行業討論熱點。

準入標準受關注

有關多晶硅行業要制定準入標準的“風聲”一經傳出,就引起了行業的密切關注和社會的廣泛期待。

作為國內發展迅猛的幾大行業之一,多晶硅一度登上國家產能過剩的名單,成為國家需要重點調控的行業。在這樣的背景下,制定行業準入門檻,引導和規范行業健康發展,自然成為一項議題。

一時間,處于行業發展中的中小企業,被看成了是準入標準出臺后面臨洗牌的對象。

因此,準入門檻定多高、具體的標準是什么樣的,自然會引起業內的廣泛爭論,畢竟標準不同,很多企業面臨的發展機會會大不相同,從而整個產業的發展機遇也會因此改變。朱黎輝告訴記者,目前已經制定的《標準》中,有幾個核心指標,主要包括年產量不得低于3000噸、太陽能級多晶硅還原電耗不得高于80千瓦時(度)每千克(公斤)、綜合電耗在200千瓦時每公斤以下、占地面積每一千噸不多于15公頃以及不能有污染、做到閉路循環等,所有這些都是為業界和社會所廣泛關注的,這些數據也是行業爭論的關鍵點。

在一些中小多晶硅企業看來,這次出臺的標準明顯是第一陣營的七八家大企業制定的游戲規則,目的就是為了清理中小企業,奪取更多的市場份額,中小企業的呼聲顯然沒有被政府采納。另一種聲音則認為,行業的發展必須要規范,多晶硅這樣的新興行業更需要規范,如果不設置準入門檻誰都能進來,最后損害的是整個行業的健康發展。畢竟目前我國的多晶硅行業還是小而全的現狀,幾年不到就崛起了幾十家企業,出現了惡性競爭。因此本土企業要想獲得競爭力,產業集中是一個不可避免的趨勢。

無論最終的標準數據怎么樣,《標準》的出臺,會對多晶硅行業產生深遠影響這一點是肯定的。“制定《標準》,很重要的一個原因就是這個行業的發展確實需要規范,尤其是在能耗及環保方面,因此我們希望通過《標準》來推動產業技術的進步和行業能耗的降低。”朱黎輝說。

爭議的背后,是我國多晶硅行業的蓬勃發展帶來的“幸福”的煩惱,更是我國多晶硅質量不斷提高面臨的一個新的十字路口。

第三代技術已被掌握

21世紀,新能源被看成是最具發展前景的朝陽產業,這其中就包括廣受喜愛的太陽能。

作為太陽能光伏產業的上游行業,多晶硅產業的發展同樣風起云涌,成為社會投資的熱點。

依照硅純度的不同,硅的提煉產品分為工業硅(硅的純度為93%~97%)和多晶硅(99.99%以上),當硅的純度達到99.99%時,業界稱之為2個9,只有當純度達到7個9的時候,多晶硅才能成為太陽能電池的原材料,當純度達到8~11個9 的時候,多晶硅就可以成為集成電路的材料,如制成大家熟悉的CPU(計算機芯片)。據了解,目前全球多晶硅的技術方法是多種生產工藝路線并存。由于各多晶硅生產工廠所用主輔原料不盡相同,因此生產工藝技術不同;進而對應的多晶硅產品技術經濟指標、產品質量指標、用途、產品檢測方法、過程安全等方面也存在差異,各有技術特點和技術秘密,總的來說,目前國際上多晶硅生產主要的傳統工藝有改良西門子法和硅烷法兩種。其中改良西門子工藝生產的多晶硅的產能約占世界總產能的80%,短期內產業化技術壟斷封鎖的局面不會改變。

同時,新一代低成本多晶硅工藝技術研究空前活躍。除了傳統工藝(電子級和太陽能級兼容)及技術升級外,還涌現出了幾種專門生產太陽能級多晶硅的新工藝技術,主要有:改良西門子法的低價格工藝;冶金法從金屬硅中提取高純度硅;高純度SiO2直接制取;熔融析出法;還原或熱分解工藝;無氯工藝技術,Al~Si溶體低溫制備太陽能級硅;熔鹽電解法等。“新興方法的誕生,目的很簡單,就是為了找到一個更廉價的方法,從而降低多晶硅的成本和價格,但從目前的技術突破成績來看,物理法、冶金法等8種方法沒有一種能在純度上突破6個9。換言之,它們離太陽能電池要求的至少7個9的純度還差一步。因此目前全球最主流的多晶硅技術方法還是改良的西門子法和硅烷法。”朱黎輝說,如果硅的純度不夠,生產制造出來的太陽能就有轉換效率低、壽命短等致命質量缺陷。

朱黎輝告訴記者,改良的西門子法目前我國的多晶硅產業已經完全掌握。經過4、5年的努力,我國的多晶硅產業已經形成了規模,既有帶隊的龍頭企業,也有大批的中小企業。目前,在科技部、工信部和行業協會主導和推動下,成立了全國多晶硅技術創新聯盟。我國改良的西門子法技術已經達到了國際一流的水平。與改良的西門子法相比,新的硅烷法雖然能做到純度更高,但有易發生爆炸的弱點,鑒于我國的產業現狀,發展改良的西門子法更適合中國國情。

實現閉路循環

一直以來,有關多晶硅產業的能耗和環保問題,都是業界和社會關注的焦點。此次的《標準》,就重點在這個方面提出了明確要求。

多晶硅生產能耗較高,其中電耗是大頭。有關專家曾經專門做過測算,盡管生產每噸多晶硅的能耗要高于鋼鐵和電解鋁,但由于每噸多晶硅的價格遠遠高于鋼鐵和電解鋁,即使多晶硅的價格從高峰時的每公斤400美元掉到目前約70美元的水平,多晶硅的單位產值能耗仍低于鋼鐵和電解鋁。據測算,在我國中等光照條件的地區,安裝一個1兆瓦的太陽能光伏發電系統,年發電量約為120萬千瓦時;而1瓦多晶硅太陽能電池系統生產安裝按照綜合耗電3千瓦時計算,1兆瓦的太陽能光伏發電系統生產安裝耗電300萬千瓦時,只需要2.5年的時間即可回收平衡其自身的耗電量。由于每家企業耗能水平的差異,國內多晶硅太陽能光伏發電系統的平均生產安裝能耗回收期在兩到三年之間。隨著能耗水平的降低,回收期還將進一步縮短。

盡管從回收周期來看,多晶硅太陽能電池組件生產中消耗的電量兩三年即可收回。但由于我國多晶硅生產中單位能耗仍遠高于世界先進水平,這也使得我國多晶硅生產成本遠高于世界先進水平,降耗勢在必行。朱黎輝告訴記者,多晶硅中的“還原”是整個工藝中耗電最高的,目前在這方面全球最好能達到70千瓦時每公斤,而我國最好只能做到108千瓦時每公斤;而綜合電耗方面,國際上最好能達到170千瓦時每公斤,我國最好已經能做到200千瓦時每公斤。

另一方面,多晶硅的污染問題也引發爭議。“其實很多爭議針對的是第一代多晶硅技術而言的,那時確實存在污染。但第二代已經能實現回收了,現在第三代已經實現了閉路循環。”朱黎輝說,我國的很多企業已經能達到第三代的要求,在很多節能指標上已經接近國際水平。但必須承認,確實還有很多企業存在電耗高,無法實現閉路循環、帶來污染等問題,因此才會有《標準》的制定和出臺。

有關專家認為,國家應采取措施,鼓勵企業、科研院所等對多晶硅生產降耗的聯合科研攻關,鼓勵企業從銷售收入中提取較高比例的研發費用,投入到生產降耗的技術攻關和工藝改進中。

業內人士指出,造成多晶硅這一現狀的重要原因是我國很多并不具備多晶硅生產能力的企業和地方盲目上了多晶硅項目,由于技術和工藝等方面不達標,才會造成能耗居高不下和環境污染。因此一方面需要制定《標準》為多晶硅行業“降溫”引路;另一方面,要大力推廣普及先進技術、工業和加強自主創新,保證行業的競爭力。
 




責任編輯: 中國能源網

標簽:高耗能 多晶硅