【正文】 。因此，廣西硅業(yè)發(fā)展必須尋求一條適合自身特色的技術(shù)路線和產(chǎn)品路線，同時還需要獲得電價政策等方面的支持才行。 (4)國際競爭日趨激烈，加工利潤越來越小。生產(chǎn)多晶硅產(chǎn)生的尾氣污染排放問題備受國際關(guān)注，按照我國現(xiàn)行的工藝，大約生產(chǎn)1000 噸 多晶硅產(chǎn)生的副產(chǎn)品氯硅烷就有 9000 噸 之多，如何實現(xiàn)氯硅烷轉(zhuǎn)化，變廢為寶，是一個技術(shù)攻關(guān)難度較大的問題。目前，大化的金屬硅生產(chǎn)基地已引 進 5家廣西區(qū)內(nèi)外企業(yè)，在建和已建成投產(chǎn) 23臺6300kVA 礦熱爐。 廣西大化瑤族自治縣境內(nèi)的地下硅礦儲量有 2 億 噸 以上，而且資源稟賦較好。在國家限制高耗能產(chǎn)業(yè)的大背景下，電價已成為我國大多數(shù)硅礦企業(yè)亟待突破的瓶頸之一。多晶硅片在太陽能電池中占成本 的 70%，因此，太陽能界有“得硅者得天下”說法 。硅的用途十分廣泛，冶金、電子、軍工、建材、工程機械、醫(yī)藥、橡膠、化妝品、服裝等眾多行業(yè)都會用到它。如果鐘罩溫度過低 ,則電能消耗大 ,而且靠近罩壁的多晶硅棒溫度偏低 ,不利于生長。即使燃燒 ,溫度也不高 ,可以蓋上。還原尾氣干法回收的整套工藝都不接觸水分，只是把尾氣中各種成 分逐一分離，并且不受污染地回收，再送回相適應(yīng)的工序重復(fù)利用，實行閉路循環(huán)式操作。冷卻過程會帶走大量熱能，使還原爐內(nèi)多晶硅棒的熱能損失?？v觀多晶硅生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢來看，改良西門子工藝能夠兼容電子級 【 11】 和太陽能級多晶硅的生產(chǎn)，以其技術(shù)成熟、適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點，仍是目前多晶硅生產(chǎn)普遍采用的 19 首選工藝。還原 18 反應(yīng)并不單純追求最大的一次通過的轉(zhuǎn)化率 ,而是提高沉積速率。 SiHCl3法制備第三代多晶硅 第二代多晶硅生產(chǎn)流程中雖然 SiCl4 得到利用 ,但 HCl仍然未進入循環(huán)。第二代多晶硅生產(chǎn)流程就是按第二途徑而設(shè)計 【 8】 。 第一代多晶硅生產(chǎn)的回收和循環(huán)系統(tǒng)小，所以投資不大。這樣 ,自反應(yīng)器排出氣體主要有 4種，即 H2 、 HCl、 SiHCl3 和 SiCl4 。 經(jīng)過數(shù)十年的研究和生產(chǎn)實踐， 許多方法被淘汰， 如以 Ca,Mg或 Al還原SiO4； Zn ,Al或 Mg還原 SiCl2 法等； 剩下的是硅烷分解法和氯硅烷還原法等。該項目 2O07年 3月份開始正常生產(chǎn)，預(yù)計當(dāng)年達 3OO噸 以上，實際生產(chǎn)了 23O噸 。美國德拉瓦大學(xué)利用最新的測光匯集系統(tǒng)把陽光的高中低譜線匯集在電池不同感光材料上，電池幾乎能吸收全部太陽光能，其光能轉(zhuǎn)化率已達 %，目標(biāo)是 50%正在努力。粒狀多晶硅主要用于連續(xù)拉單晶硅，易于喂料和連續(xù)自動控制。 以此趨勢發(fā)展， 2O1O年若薄膜太陽能電池為 30噸 ，晶體硅電池 70噸 ,需要太陽能電池多晶硅達 105700噸 ，則總需求量將達 143O00噸 。 2OO2年 (半導(dǎo)體用量占 %、太陽能用量占 %)多晶硅還總過剩 噸 。由于多晶硅供應(yīng)緊張，世界各多晶硅廠家計劃 2020年以后大幅增加多晶硅產(chǎn)能。供需基本平衡。全球主要中下游硅片、電池片、組件廠商 均有大規(guī)模擴產(chǎn)計劃，掌控多晶硅生產(chǎn)供應(yīng)的上游廠商也在加緊投資擴產(chǎn)。 2020年中國太陽能電池用單晶硅企業(yè)開工率在 20%30%，半導(dǎo)體用單晶硅企業(yè)開工 率在 80%90%，都不能滿負荷生產(chǎn)，主要原因是多晶硅供給量不足所造成的。依托該技術(shù)， 2020年峨嵋廠多晶硅生產(chǎn)能力擴建到 200噸；洛陽中硅于 2020年 10月建成了一條年產(chǎn) 300噸多晶硅生產(chǎn)線，并于當(dāng)年 11月投產(chǎn)， 2020年擴建到 1000噸。 在 2020年 6月底，國內(nèi)多品硅產(chǎn)能約為 2460噸，其中，洛陽中硅 1000噸、峨嵋廠 200噸、四川新光硅業(yè)公司 1260噸。由于多晶硅光伏電池的制造成本較低，光電轉(zhuǎn)換效率較高 (接近 20%)，因而得到快速發(fā)展。因此，大力發(fā)展太陽能高純多晶硅的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)，成為了新的競爭趨勢。 多晶硅按純度分類主要可以分為冶金用硅、太陽能級、電子級。硅材料產(chǎn)業(yè)是我國鼓勵發(fā)展的具有廣闊前景的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，是各地戰(zhàn)略投資者高度關(guān)注和爭相搶占的競爭制高點。s polycrystalline silicon photovoltaic solar cell industry in China has been the transfer of the world39。 由于多晶硅供應(yīng)緊張，世界各多晶硅廠家計劃 2020 年以后大幅增加多晶硅產(chǎn)能。長期以來，化石能源的大規(guī)模開發(fā)利用，不但迅速消耗著地球億萬年積存下的寶貴資源，同時也帶來了氣候變化、生態(tài)破壞等嚴重的環(huán)境問題，直接威脅著人類的可持續(xù)發(fā)展。 硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時易碎裂。太陽能級多晶硅純度介于冶金級硅與電子級硅之間，至今未有明確界定。多晶硅是單晶硅及硅片產(chǎn)品的唯一原料，用多晶硅加工制成的硅片 (硅拋光片、太陽能級硅片 )主要用于制作集成電路、整流元件、功率晶體管、分立器件、探測器、太陽能電池等半導(dǎo)體器件。多年來我國多晶硅國內(nèi)市場需求主要依靠進口解決。考慮到多晶硅生產(chǎn)技術(shù)掌握難度較大，達產(chǎn)緩慢，屆時產(chǎn)量估計在 900噸左右，主要以太陽能級多晶硅為主，電子級多晶硅不足 200噸。國內(nèi)在大型還原爐、加壓精餾提純、尾氣凈化回收等多晶硅生產(chǎn)技術(shù)方面基本取得了成功。由于這些廠都采用的是傳統(tǒng)的西門子法，技術(shù)水平低、生產(chǎn)規(guī)模小、各種消耗指標(biāo)高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、污染環(huán)境嚴重，加之生產(chǎn)成本逐年增加等原因，多數(shù)生產(chǎn)廠難以維持生產(chǎn)，以至倒閉。新光硅業(yè)、洛陽中硅、江蘇順大、 宜昌南玻等一批企業(yè)紛紛投入建設(shè)多晶硅生產(chǎn)項目，讓我們看到了硅料“瓶頸”之痛緩解的希望。 2020年全球多晶硅產(chǎn)能達到 3萬 噸 ，比 2020年增加了 4%。在全球光伏產(chǎn)業(yè)鏈金字塔 10 結(jié)構(gòu)分布下，控制著多晶硅生產(chǎn)與供應(yīng)的幾大廠商享受著令中下游廠商們羨慕的利潤率。 表 21 國外主要多晶硅生產(chǎn)商 2OO5～ 2O1O年產(chǎn)量及預(yù)測 廠家 /年 份 2005 2006 2007 2008 2009預(yù)測 2010預(yù)測 Hemlock美 7700 10000 10000 14500 19000 31000 Tokuyama日 5600 5600 6000 5600 5600 5600 Wacker德 5000 5500 6500 10000 10000 14500 RECSilicon美 5300 5800 10300 13500 13500 13500 MEMC美、意 3700 3700 6000 8000 8000 8000 Mtsubishi日、美 850 850 3150 3150 3150 3150 Sumitomo日 800 900 900 1300 1300 1300 合計 30950 34350 42850 約54050 65050 77050 經(jīng)專家和《光伏雜志》測算，世界 2020～ 2O1O年太陽能電池產(chǎn)能組成如表 22， 12 可測算太陽能電池的多晶硅需求量。比較供給和需求可以看出， 2O10年之后世界硅料供給基本趨于平衡。在光電轉(zhuǎn)換率方面，單晶硅電池最高達到 %,多 晶硅電池最高是 %，其批次平均分別已經(jīng)可以做到 %、 %的太陽能電池。到 1983年有 18家工廠生產(chǎn)多晶硅，總體生產(chǎn)能力僅為 150 t/a。隨著 年產(chǎn) 1O00噸 擴建項目的投產(chǎn)和穩(wěn)定運行， 20O7年我國多晶硅產(chǎn)量創(chuàng)歷史最高記錄，中硅高科技產(chǎn)量將達到 600噸 居全國首位， 2020年受汶川地震影響，新光硅業(yè)實現(xiàn)技劃產(chǎn)能 8O0噸 ，江蘇順大實現(xiàn)產(chǎn)能 3O0噸 【 9】 。生長物經(jīng)沉降器去除顆粒 ,再經(jīng)過冷凝器分離 H2 ,H2 經(jīng)壓縮后又返回流床反應(yīng)器。但 SiCl4 和 HCl不再循環(huán)使用而是作為副產(chǎn)品出售 ,H2 和 SiHCl3則回收使用。早期如我國 605廠和丹麥Topsil工廠使用過 ,產(chǎn)量小 ,不適于 1000t級大工廠的硅源。所得產(chǎn)物主要是SiCl 4和 SiHCl3 。為此 ,用活性炭吸附法或冷 SiCl4 溶解 HCl法回收 ,所得到的干燥的 HCl又進 入流床反應(yīng)器與冶金級硅反應(yīng)。成功運行第三代多晶硅生產(chǎn)的關(guān)鍵之一是充分了解反應(yīng)物和生成物的組成 ,另一關(guān)鍵是充分了解每步反應(yīng)的最佳條件 ,才能正確地設(shè)計工廠的工藝流程及裝備。大型節(jié)能還原爐有幾項關(guān)鍵的技術(shù)； (1)爐內(nèi)可同時加熱許多根金屬絲，以減少爐壁輻射所造成的熱損失； (2)爐的內(nèi)壁加工成鏡面，使輻射熱能反射，以減少散熱損失熱能； (3)提高爐內(nèi)壓力，加大供氣量，以提高反應(yīng)速度，加快硅的沉積生成速度。以前傳統(tǒng)的冷卻介質(zhì)是水，因水的沸點在 1000℃ ，故出口溫度不能高于 100℃ 【 12】 ，而實際工藝過程中未能達到這種較高溫度，一般都在 50℃左右。為此，大阪欽公司、聯(lián)合碳化 物等公司很早就致力于開展 SiCl4轉(zhuǎn)化成 SiHCl3技術(shù)的研究工作 【 16】 。一次通過的轉(zhuǎn)換效率為 5%20%,在 4 種方法中也是最高的。國內(nèi) SiHCl3 法的電耗經(jīng)過多年的努力已由 500kWh/kg 降至 200kWh/kg,硅棒直徑達到 100mm 左右。當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟 發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力。然而，每公斤120 美元的多晶硅原材料進口價格使得太陽能電池價格昂貴，讓不少市民和企業(yè)對這個高端太陽能產(chǎn)品“望而卻步”。 廣西硅產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢 作為地球上儲量僅次于氧的最豐富的元素之一，硅對我們來說是取之不盡用之不竭的，但考慮到成本問題，目前技術(shù)條件下真正能被我們開發(fā)利用的高質(zhì)量硅礦依然稀缺。目前已有南方電子有限公司等 3家企業(yè)與大化簽訂了投資千噸級多晶硅項目意向合同書。專家認為，廣西大化瑤族自治縣提出“通過建立多晶硅、有機硅中間體、高純硅微粉和金屬硅等四大基地來 構(gòu)建中國硅都”的發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)想是可行的。從 2020 年 10 月份開始，受金融危機影響，多晶硅下游產(chǎn)業(yè) 太陽能光伏電池廠企業(yè)很多倒閉或者減產(chǎn)，國內(nèi)多晶硅現(xiàn)貨價格出現(xiàn)較大幅度調(diào)整，從鼎 24 盛時期的 500 美元 每千克 ，跌至 200 美元 每千克 ，下跌過半。到 2020 年，一些品牌差、沒有國際認證或新建的企業(yè)，產(chǎn)品出現(xiàn)了滯銷的苗頭。 但去年 10月份以來，金融危機對多品硅產(chǎn)業(yè)的影響逐步加深，岡外需求量出現(xiàn)較大幅度萎縮，價格更是一路走跌，每公斤多晶硅價格已從 3000元降 1000元左右，造成部分企業(yè)出現(xiàn)虧損。 多晶硅光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨三大困境 近年來，我國多晶硅產(chǎn)業(yè)進入迅速擴張期，全國各地紛紛招商投資上馬多晶硅項目，投資規(guī)模已接近 1000億元，短時間內(nèi)形成 10萬多噸的產(chǎn)能。長 期而言，多晶硅生產(chǎn)企業(yè)只有提高技術(shù)含量，不斷降低成本，才能在市場轉(zhuǎn)暖時，迎來新一輪的希望。我國的光伏電價可以分三步走，利用 3至 5年的時間逐步降價： 2020年電價在 3元， 2020年至 2020年電價在 2元， 2020年向 1元左右靠近。 三是在副產(chǎn)品回收利用技術(shù)方面，多晶硅生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的四氯化硅，雖然可用氫化技術(shù)讓器轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，解決了大量副產(chǎn)品的出路問題。 新硅烷法流化床生產(chǎn)粒狀多晶硅的基本原理可生產(chǎn)分四步進行 : ( 1) 氫化 Na+Al+2H2=NaAlH4 ( 2) 四氟化硅生成 H2SiF6=SiF4+2HF ( 3) 硅烷生成 SiF4+NaAlH4=SiH4+NaAlF4 28 ( 4) 多晶硅生成 SiH4 = Si+2H2 具體的新硅烷法流化床生產(chǎn)粒狀多晶硅的工藝流程如圖 61所示： 圖 61 新硅烷法流化床生產(chǎn)工藝原則流程圖 新硅烷法流化床生產(chǎn)粒狀多晶硅與經(jīng)由三氯氫硅反應(yīng)的改良西門子法相比，雖然具有反應(yīng)溫度較低、熱效率高、耗電省、原料消耗低、硅烷提純?nèi)菀?、產(chǎn)品純度高等特點。為此，我國急需建成具有規(guī)模效益的大型 先進多晶硅工廠，以滿足日益擴大的多晶硅需求發(fā)展建設(shè)大型多晶硅）。催化劑的結(jié)構(gòu)與性能的研究 [J]．內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報， 2oo2， 17(3)： 2O6— 2O9． [13] 楊伯倫，賀擁軍．微波加熱在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用進展 [J]．現(xiàn)代化工， 2020， 21(4),812. 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