1. 首頁 > 云知道 > >

滿足＂碳達峰、碳中和＂要求 光伏材料顆粒硅新工藝來了

小知識制造西門子法能耗緩解改良科普發電硅料硅片生產


滿足＂碳達峰、碳中和＂要求 光伏材料顆粒硅新工藝來了



光伏產業需要的多晶硅純度達99.9999％以上 。 目前， 世界上絕大部分廠家生產的硅料， 均采用傳統的改良西門子法， 這是最為成熟、應用最廣泛的工藝技術 。 而與改良西門子法生產的多晶硅相比， 硅烷流化床法（FBR）生產的顆粒硅體積更小， 能耗和成本大大降低 。
投資減少30%， 生產電耗降低65%， 人員降低30%……
保利協鑫近日發布公告稱， 該公司硅烷流化床法（FBR）顆粒硅1萬噸項目投產后， 經過生產運營及下游客戶使用實證， 顆粒硅各項指標再獲新突破——頭尾壽命、尾碳、成晶率、單產、轉換效率均領先行業水準 。
該公告發布后， 引起資本市場和光伏產業界高度關注 。
目前， 光伏發電的上游原材料主要是改良西門子法制備多晶硅， FBR顆粒硅問世后， 有業內專家判斷， 顆粒硅有望引發多晶硅制造的一場顛覆性技術革命 。 那么FBR顆粒硅究竟是一個什么樣的工藝產品？它與傳統多晶硅有什么不同又為何能異軍突起？科技日報采訪人員4月2日就這些問題對業內專家進行了專訪 。
硅料的價格和質量對光伏發電至關重要
眾所周知， 光伏產業有著一條明確而清晰的產業鏈， 硅料、硅片、電池片、組件、應用系統是產業鏈上的5大環節 。 其中， 硅料和硅片處于光伏產業鏈上游 。
硅料環節不僅制造及研發門檻高， 而且資金投入極大 。 同時， 硅料的價格和質量對光伏發電的成本和效率也起著至關重要的作用 。
近年來， 光伏行業發展勢頭越來越猛， 2020年我國光伏新增裝機規模48.2GW， 同比增長60% 。 在終端市場帶動和國家法規的倒逼下， 各家原料企業都在研發硅料新工藝 。 在這一背景下， 顆粒硅逐漸走入人們視線 。
硅料即多晶硅， 光伏產業需要的多晶硅純度達99.9999％以上 。 目前， 世界絕大部分廠家生產的硅料， 均采用傳統的改良西門子法， 這是最為成熟、應用最廣泛的工藝技術 。
“改良西門子法主要原理是， 把石英砂放在電爐中冶煉還原制成99%的工業硅粉， 再與四氯化硅和氫氣反應得到三氯氫硅， 經過精餾、提純、高溫還原、尾氣回收等一系列工藝流程， 最終產出棒狀多晶硅 。 ”保利協鑫研究院副院長蔣立民介紹說 。
【滿足"碳達峰、碳中和"要求 光伏材料顆粒硅新工藝來了】FBR顆粒硅也是多晶硅， 但與改良西門子法多晶硅相比， 顆粒硅更小， 僅有綠豆般大 。 自2010年開始， 保利協鑫子公司中能硅業便開始自主研發顆粒硅技術， 并通過收購海外資產， 最終實現顆粒硅量產 。
“保利協鑫顆粒硅采用獨創的硅烷流化床法制造， 將原料三氯氫硅歧化制得硅烷， 硅烷在流化床中進行分解反應制得顆粒狀多晶硅， 單程轉化率可達99%， 減少了尾氣回收和精餾環節， 反應溫度也只有改良西門子法的60%， 可以連續化生產， 能耗和成本都大大降低 。 ”蔣立民告訴采訪人員 。
據介紹， 下游硅片廠家拿到傳統多晶硅后， 還需要破碎、清洗然后用于拉單晶， 而顆粒硅不需要破碎和清洗， 可以直接投料拉單晶， 而且流動性好， 相比于傳統多晶硅更適合新一代連續投料直拉工藝 。
碳中和對光伏產業鏈提出更高要求
早在多年前， 光伏產業鏈登陸國內之時， 就有聲音質疑光伏產業鏈能耗高， 造成的污染和溫室氣體排放高于發電收益 。
隨著自主技術進步和實踐檢驗， 這種質疑聲音已經逐漸消失 。 但是， 硅料和硅片制造環節的較高能耗， 不僅制約光伏發電的成本降低， 也影響我國“碳達峰、碳中和”目標的實現 。

推薦閱讀