在多晶硅的生產(chǎn)工藝中,冶金法正在試圖用自己的低耗能和低成本撼動改良西門子法“行業(yè)大佬”的地位。
“隨著技術(shù)的不斷進步和成熟,冶金法逐步替代改良西門子法成為光伏發(fā)電主要原料的日子,已經(jīng)為時不遠。”在“2010冶金法太陽能多晶硅制備技術(shù)國際研討會”上,與會的各國內(nèi)外企業(yè)人士放言,五年后,冶金法制備多晶硅(以下簡稱“冶金法”)將占據(jù)光伏用硅的一半江山。
然而,業(yè)界人士深知,冶金法還需要等待市場的檢驗。
技術(shù)突圍
“整個光伏行業(yè)面臨著低成本和高效率的挑戰(zhàn),國家‘十二五’規(guī)劃中建設(shè)的光伏電站,最受歡迎的無疑將是低成本和高效率的產(chǎn)品?!痹谝苯鸱ㄌ柤壎嗑Ч璁a(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長史?看來,冶金法是一種高效、節(jié)能、大規(guī)模清潔生產(chǎn)的多晶硅工藝,目前已經(jīng)具備了低成本的優(yōu)勢。
在多晶硅生產(chǎn)技術(shù)上,改良西門子法、冶金法和硅烷法技術(shù)運用范圍最廣,改良西門子法是目前占絕對優(yōu)勢的技術(shù)路線,其產(chǎn)量占世界總量的85%左右,且核心技術(shù)掌握在美、德、日等7家主要硅料廠商手中。
“考慮到目前冶金法的技術(shù)還不太成熟,還不能大規(guī)模地運用到工業(yè)生產(chǎn)中,同時該技術(shù)生產(chǎn)出的多晶硅純度不高,目前只能達到5N~6N (1N代表1個9,6N意味著99.9999%)的水平,與改良西門子法生產(chǎn)出的多晶硅純度達到9N~11N也有較大差距?!敝型额檰柛呒壯芯繂T李勝茂對記者坦言,冶金法短板明顯。
但差距正在一步步縮小?!澳壳?,全部采用冶金法制作的光伏電池效率,已經(jīng)從原來的13%上升到17%,單晶硅電池效率也從14%上升到近18.5%,衰減現(xiàn)象也大大改善,冶金法多晶硅的光伏性能已經(jīng)直逼改良西門子法多晶硅?!笔?說。
不過,冶金法也有明顯的優(yōu)勢,即利用冶金法制備多晶硅的投資相對較小。如果采用冶金法生產(chǎn)多晶硅,產(chǎn)能1000噸左右的多晶硅生產(chǎn)線的投資成本僅相當(dāng)于改良西門子法的1/3左右。而且,跟改良西門子法比較起來,冶金法最突出的優(yōu)勢就是能耗低,該技術(shù)以廉價的工業(yè)硅為原料,采用冶金技術(shù)對工業(yè)硅進行提純,工藝路線較短,綜合能耗僅為改良西門子法的20%左右。
在寧夏發(fā)電集團(以下簡稱“寧夏發(fā)電”)董事長劉應(yīng)寬看來,效率和純度等都已經(jīng)不成問題?!?010年上半年,我們實現(xiàn)了應(yīng)用國產(chǎn)電子轟擊爐冶煉多晶硅的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),從而實現(xiàn)了有效穩(wěn)定除磷和降低金屬雜質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),至此,冶金法的攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化工作已經(jīng)完成,我們也具備了有效穩(wěn)定地大批量生產(chǎn)6N~6.5N太陽能級多晶硅的條件?!?/P>
劉應(yīng)寬說,跨過了除雜和提純上的技術(shù)關(guān),他們正在向規(guī)模化生產(chǎn)發(fā)起沖刺。據(jù)介紹,寧夏發(fā)電2009年4月開始建設(shè)年產(chǎn)1萬噸4N高純硅、年產(chǎn)2000噸太陽能級多晶硅、年產(chǎn)1000噸單晶硅項目以及年產(chǎn)2500萬片的切片生產(chǎn)線都將在年內(nèi)建成投產(chǎn),還有年產(chǎn)50兆瓦電池組件和年產(chǎn)100兆瓦跟蹤裝置的項目已經(jīng)投產(chǎn)。
據(jù)了解,國內(nèi)如寧夏發(fā)電、上海普羅新能源有限公司等十幾家企業(yè)從事冶金法多晶硅生產(chǎn),其總產(chǎn)量在2010年將達到3000噸。除了自產(chǎn)自用外,也有部分光伏組件生產(chǎn)企業(yè)開始向冶金法多晶硅拋出橄欖枝。如阿特斯太陽能光電(蘇州)有限公司(以下簡稱“阿特斯”)就在年初與寧夏發(fā)電達成了合作協(xié)議,簽訂了80噸冶金法多晶硅的采購合同。
成本博弈
據(jù)了解,目前改良西門子法生產(chǎn)多晶硅成本為每公斤20~50美元,在阿特斯首席科學(xué)家陳根茂看來,冶金法的成本要降到每公斤10~25美元才有競爭力,“如果價格能夠降下來、質(zhì)量也能夠進一步提高的話,冶金法會有很大的市場潛力。”
劉應(yīng)寬告訴記者,他們?nèi)缃裨谝苯鸱ㄖ苽涠嗑Ч栀|(zhì)量已經(jīng)基本穩(wěn)定的情況下,正努力做的事是,在規(guī)模化以后進一步降低生產(chǎn)成本,目標(biāo)是使6N~6.5N太陽能級多晶硅生產(chǎn)成本降低到每公斤150元以下。
而由于工藝特點所限,冶金法對硅的提純極限為6N~7N,只能用于太陽能行業(yè)。因此,多數(shù)業(yè)內(nèi)人士對冶金法多晶硅持保留態(tài)度。
“冶金法提純多晶硅的確有了一定的進步,目前的指標(biāo)看似能夠滿足太陽電池生產(chǎn)的要求,但生產(chǎn)出來的電池效率不高,而且如果生產(chǎn)成本是每公斤150元,比國外改良西門子法生產(chǎn)硅材料的成本20美元還高?!币晃粡氖绿柲茈姵匮芯康膶<覍τ浾弑硎?,隨著太陽電池對硅材料質(zhì)量的要求越來越高,改良西門子法和硅烷法的技術(shù)越來越成熟,冶金法面臨的競爭也會越來越殘酷,盡管目前也有個別廠家采用的原料中有害元素的含量比較低,能夠達到要求,但進一步提高純度非常困難。
但是仍有眾多企業(yè)看好冶金法的發(fā)展前景?!耙环矫嬉苯鸱ǘ嗑Ч璧奶攸c契合時下多晶硅行業(yè)節(jié)能減排的要求,另外企業(yè)運用冶金法能夠大幅度降低生產(chǎn)成本,增強企業(yè)競爭力,目前冶金法的轉(zhuǎn)化效率接近改良西門子法,并且還有很大的提升空間,這兩種技術(shù)的競爭將是一個長期的過程。”李勝茂說。