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國際研討會”上，與會的各國內外企業(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。”在冶金法太陽級多晶硅產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長史珺看來，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)技術上，改良西門子法、冶金法和硅烷法技術運用范圍最廣，改良西門子法是目前占絕對優(yōu)勢的技術路線，其產(chǎn)量占世界總量的85%左右，且核心技術掌握在美、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。”中投顧問高級研究員李勝茂對記者坦言，冶金法短板明顯。但差距正在一步步縮小。“目前，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。”史珺說。
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，該技術以廉價的工業(yè)硅為原料，采用冶金技術對工業(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”）董事長劉應寬看來，效率和純度等都已經(jīng)不成問題。“2010年上半年，我們實現(xiàn)了應用國產(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的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，至此，冶金法的攻關和產(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。”
劉應寬說，跨過了除雜和提純上的技術關，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。”
劉應寬告訴記者，他們如今在冶金法制備多晶硅質量已經(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。”一位從事太陽能電池研究的專家對記者表示，隨著太陽電池對硅材料質量的要求越來越高，改良西門子法和硅烷法的技術越來越成熟，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。“一方面冶金法多晶硅的特點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，這兩種技術的競爭將是一個長期的過程。”李勝茂說。
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