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在經(jīng)濟(jì)不景氣、錢不好賺的時(shí)候，多晶硅企業(yè)開始把更多的精力放在產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)和提升質(zhì)量上。記者從日前結(jié)束的中國(guó)化工信息中心主辦的2009多晶硅及光伏產(chǎn)業(yè)（淮南）峰會(huì)上了解到，改良西門子法生產(chǎn)多晶硅占?jí)艛嗟匚坏木置娌痪脤l(fā)生改變，多晶硅生產(chǎn)工藝未來將形成改良西門子法、新硅烷法、流化床法、冶金法、無氯法、碳熱還原法等諸多方法“群雄逐鹿”的局面。

 

中國(guó)工程院院士、中科院金屬研究所研究員聞立時(shí)接受記者采訪時(shí)表示，在現(xiàn)有改良西門子法想方設(shè)法降低能耗和成本的同時(shí)，一批新興技術(shù)也備受關(guān)注。流化床法可改造改良西門子法，無氯法正在起步，冶金法也出現(xiàn)了好苗頭，能耗更少、成本更低、環(huán)保更好的多晶硅新技術(shù)將出現(xiàn)。

 

改良西門子法：能耗和成本是關(guān)鍵

 

聞立時(shí)介紹，目前國(guó)際上生產(chǎn)多晶硅的主流工藝是改良西門子法。我國(guó)已建多晶硅項(xiàng)目基本都采用該方法，2008年產(chǎn)能已達(dá)8萬噸，今年將增至10萬噸。改良西門子法采用熱化學(xué)氣相反應(yīng)路線，這是其能耗高、生產(chǎn)成本高的根本原因。況且采用改良西門子法的國(guó)內(nèi)企業(yè)在技術(shù)上與國(guó)際先進(jìn)水平尚有較大差距，盡管已進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，但將能耗降至200千瓦時(shí)/千克以下難度仍然較大。

 

同時(shí)改良西門子法還存在著安全和環(huán)保難題。據(jù)了解，其單程有效轉(zhuǎn)化率只有20%多，大量副產(chǎn)四氯化硅。據(jù)估算，每生產(chǎn)1噸多晶硅就副產(chǎn)10噸左右四氯化硅，物料循環(huán)量很大，環(huán)保壓力也很大。要解決這一難題，必須在生產(chǎn)過程中提高一次轉(zhuǎn)化效率，并將副產(chǎn)的四氯化硅繼續(xù)氫化回用，形成閉路循環(huán)，這是降低多晶硅生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。

流化床法：與現(xiàn)有裝置易對(duì)接

流化床法是一項(xiàng)生產(chǎn)多晶硅的新技術(shù)。據(jù)美國(guó)Sunnyside科技公司副總經(jīng)理儲(chǔ)晞博士介紹，采用流化床法生產(chǎn)顆粒多晶硅具有明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業(yè)硅為原料，在流化床內(nèi)高溫高壓條件下生成三氯氫硅，然后將三氯氫硅再經(jīng)過歧化加氫反應(yīng)生成二氯二氫硅，繼而生成硅烷氣。制得的硅烷氣通入加有小顆粒硅粉的流化床反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解反應(yīng)，生成粒狀多晶硅產(chǎn)品。因?yàn)樵诹骰卜磻?yīng)爐內(nèi)參與反應(yīng)的硅表面積大，生產(chǎn)效率高，電耗與成本低，因此適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅。

 

儲(chǔ)晞博士介紹說，流化床法可解決現(xiàn)有西門子方法中的種種問題，從而能降低成本，減少環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用該方法生產(chǎn)多晶硅的耗電量?jī)H為27.3千瓦時(shí)/千克。該工藝的中間產(chǎn)品是市場(chǎng)緊缺的特種電子氣體，一項(xiàng)投資兩項(xiàng)收益。即使是已建的西門子法項(xiàng)目和在建項(xiàng)目，也可與流化床法對(duì)接而降低成本。只是目前流化床法工程應(yīng)用的實(shí)例還不多。

 

烷氧基硅烷工藝：各環(huán)節(jié)基本打通

 

為避免改良西門子法的環(huán)保問題，使用無氯介質(zhì)的烷氧基硅烷工藝體系引起了業(yè)內(nèi)高度關(guān)注。據(jù)湖北武大有機(jī)硅新材料股份有限公司總經(jīng)理廖俊介紹，該體系是環(huán)境友好型多晶硅生產(chǎn)新方法，采用醇類替代氯作為循環(huán)物料，用成本更低、無腐蝕的三烷氧基硅烷替代三氯氫硅作為基礎(chǔ)原料，通過無氯法制得中間產(chǎn)物單硅烷，避免了設(shè)備腐蝕問題，投資成本大幅降低。同時(shí)，該體系還采用效率更高、成本更低的流化床還原技術(shù)替代西門子法中的高能耗、難控制的氣相沉積工藝，使系統(tǒng)能耗大幅降低。由于工序短，轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)能高，因此該工藝能耗很低，一般低于30千瓦時(shí)/千克。

 

在副產(chǎn)物的處理上，烷氧基硅烷法新體系也有所突破：副產(chǎn)物四烷氧基硅烷經(jīng)過脫醇后，通過炭熱還原法得到硼、磷含量極低的高純多晶硅。與普通物理法多晶硅相比，其原料雜質(zhì)水平極低且可控，產(chǎn)品品質(zhì)因此大幅提高；后續(xù)工藝回收的醇類可回到起始環(huán)節(jié)作為原料，實(shí)現(xiàn)“零排放”，同時(shí)提高原料使用效率，從根本上降低了多晶硅原料成本，并解決了四氯化硅處理問題。

 

廖俊介紹說，武大有機(jī)硅新材料股份有限公司在以烷氧基硅烷為基礎(chǔ)合成多晶硅工藝開發(fā)方面已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。6000噸/年直接法三甲氧基硅烷裝置已運(yùn)行多年，1萬噸/年直接法三乙氧基硅烷裝置已于10月開車成功；由烷氧基硅烷生成高純石英的工藝已完成中試，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段；最后一步的高純石英還原生成多晶硅的工藝正處于中試階段。他希望通過上下游產(chǎn)品市場(chǎng)、技術(shù)工藝、資本等全面的戰(zhàn)略合作，進(jìn)一步加快其產(chǎn)業(yè)化的步伐。

 

冶金法：力爭(zhēng)3年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

 

冶金法生產(chǎn)多晶硅也出現(xiàn)了好苗頭。上海普羅新能源有限公司總裁史珺博士介紹說，冶金法是一種用物理過程提純多晶硅的方法，它采用等離子體融解爐去除硅錠中的硼雜質(zhì)，再經(jīng)粗粉碎與清洗后，在電子束熔解爐中去除磷和碳雜質(zhì)，直接生成太陽能級(jí)多晶硅。

 

冶金法多晶硅生產(chǎn)成本較低，約為10～20美元/千克，耗電50千瓦時(shí)/千克，是一項(xiàng)值得期待的技術(shù)。目前存在的問題主要是裝備和工藝還比較落后，拖了產(chǎn)業(yè)化的后腿。今年9月，冶金法太陽能多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟成立，其目標(biāo)就是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上研究冶金法制備低成本太陽能級(jí)晶硅及其太陽電池的技術(shù)、工藝和設(shè)備，并力爭(zhēng)在三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。