奥门新萄京全球首届冶金法多晶硅制备技术国际研讨会将在银川召开

在多晶硅的生产工艺中,冶金法正在试图用自己的低耗能和低成本撼动改良西门子法“行业大佬”的地位。  “随着技术的不断进步和成熟,冶金法逐步替代改良西门子法成为光伏发电主要原料的日子,已经为时不远。”在“2010冶金法太阳能多晶硅制备技术国际研讨会”上,与会的各国内外企业人士放言,五年后,冶金法制备多晶硅(以下简称“冶金法”)将占据光伏用硅的一半江山。  然而,业界人士深知,冶金法还需要等待市场的检验。  技术突围  “整个光伏行业面临着低成本和高效率的挑战,国家‘十二五’规划中建设的光伏电站,最受欢迎的无疑将是低成本和高效率的产品。”在冶金法太阳级多晶硅产业技术创新战略联盟理事长史珺看来,冶金法是一种高效、节能、大规模清洁生产的多晶硅工艺,目前已经具备了低成本的优势。  在多晶硅生产技术上,改良西门子法、冶金法和硅烷法技术运用范围最广,改良西门子法是目前占绝对优势的技术路线,其产量占世界总量的85%左右,且核心技术掌握在美、德、日等7家主要硅料厂商手中。  “考虑到目前冶金法的技术还不太成熟,还不能大规模地运用到工业生产中,同时该技术生产出的多晶硅纯度不高,目前只能达到5N~6N
(1N代表1个9,6N意味着99.9999%)的水平,与改良西门子法生产出的多晶硅纯度达到9N~11N也有较大差距。”中投顾问高级研究员李胜茂对记者坦言,冶金法短板明显。  但差距正在一步步缩小。“目前,全部采用冶金法制作的光伏电池效率,已经从原来的13%上升到17%,单晶硅电池效率也从14%上升到近18.5%,衰减现象也大大改善,冶金法多晶硅的光伏性能已经直逼改良西门子法多晶硅。”史珺说。  不过,冶金法也有明显的优势,即利用冶金法制备多晶硅的投资相对较小。如果采用冶金法生产多晶硅,产能1000吨左右的多晶硅生产线的投资成本仅相当于改良西门子法的1/3左右。而且,跟改良西门子法比较起来,冶金法最突出的优势就是能耗低,该技术以廉价的工业硅为原料,采用冶金技术对工业硅进行提纯,工艺路线较短,综合能耗仅为改良西门子法的20%左右。  在宁夏发电集团(以下简称“宁夏发电”)董事长刘应宽看来,效率和纯度等都已经不成问题。“2010年上半年,我们实现了应用国产电子轰击炉冶炼多晶硅的产业化生产,从而实现了有效稳定除磷和降低金属杂质的产业化生产,至此,冶金法的攻关和产业化工作已经完成,我们也具备了有效稳定地大批量生产6N~6.5N太阳能级多晶硅的条件。”  刘应宽说,跨过了除杂和提纯上的技术关,他们正在向规模化生产发起冲刺。据介绍,宁夏发电2009年4月开始建设年产1万吨4N高纯硅、年产2000吨太阳能级多晶硅、年产1000吨单晶硅项目以及年产2500万片的切片生产线都将在年内建成投产,还有年产50兆瓦电池组件和年产100兆瓦跟踪装置的项目已经投产。  据了解,国内如宁夏发电、上海普罗新能源有限公司等十几家企业从事冶金法多晶硅生产,其总产量在2010年将达到3000吨。除了自产自用外,也有部分光伏组件生产企业开始向冶金法多晶硅抛出橄榄枝。如阿特斯太阳能光电(苏州)有限公司(以下简称“阿特斯”)就在年初与宁夏发电达成了合作协议,签订了80吨冶金法多晶硅的采购合同。  成本博弈  据了解,目前改良西门子法生产多晶硅成本为每公斤20~50美元,在阿特斯首席科学家陈根茂看来,冶金法的成本要降到每公斤10~25美元才有竞争力,“如果价格能够降下来、质量也能够进一步提高的话,冶金法会有很大的市场潜力。”  刘应宽告诉记者,他们如今在冶金法制备多晶硅质量已经基本稳定的情况下,正努力做的事是,在规模化以后进一步降低生产成本,目标是使6N~6.5N太阳能级多晶硅生产成本降低到每公斤150元以下。  而由于工艺特点所限,冶金法对硅的提纯极限为6N~7N,只能用于太阳能行业。因此,多数业内人士对冶金法多晶硅持保留态度。  “冶金法提纯多晶硅的确有了一定的进步,目前的指标看似能够满足太阳电池生产的要求,但生产出来的电池效率不高,而且如果生产成本是每公斤150元,比国外改良西门子法生产硅材料的成本20美元还高。”一位从事太阳能电池研究的专家对记者表示,随着太阳电池对硅材料质量的要求越来越高,改良西门子法和硅烷法的技术越来越成熟,冶金法面临的竞争也会越来越残酷,尽管目前也有个别厂家采用的原料中有害元素的含量比较低,能够达到要求,但进一步提高纯度非常困难。  但是仍有众多企业看好冶金法的发展前景。“一方面冶金法多晶硅的特点契合时下多晶硅行业节能减排的要求,另外企业运用冶金法能够大幅度降低生产成本,增强企业竞争力,目前冶金法的转化效率接近改良西门子法,并且还有很大的提升空间,这两种技术的竞争将是一个长期的过程。”李胜茂说。

冶金法多晶硅制备技术是近年来针对太阳能级多晶硅的质量要求发展起来的新技术。该技术是采用湿法冶金、电子束精炼、真空定向凝固等先进的冶金技术,对工业硅进行进一步提纯,得到光伏电池能够使用的太阳能级多晶硅。这个技术由于工艺路线短,能耗仅为改良西门子法的20%左右,因此被认为最有可能生产价格低廉太阳能级多晶硅的新技术。随着该技术的日益成熟,加上成本低、耗能低、投资少、环境友好等优点吸引了国内外多家光伏主流企业的青睐。日本从2001年起,针对光伏用途开始试验冶金法多晶硅,德国和挪威也从2004年开始进行研究,加拿大和美国则从2007年开始进行有关试验和研究。  中国则是从2005年开始对此进行研究的。目前,宁夏发电集团,上海普罗,厦门佳科、河南迅天宇等公司与厦门大学、大连理工大学、昆明理工大学等高校紧密合作,联合攻关,所生产的冶金法多晶硅,都已经成功制成了太阳能光伏电池,并开始销售和进入并网电站大量使用。产业化技术达到国际先进水平。由于我国的冶金法多晶硅制备技术都是自主研发,完全拥有自己的核心知识产权,对国外厂家不存在任何依赖,设备也全部由国内制造;因此,今后的技术升级空间大,成本下降的空间也大,装备制造的能力也较强。完全具备成为全球太阳能级多晶硅制造强国的实力。  在此背景下,将于9月12-15日在宁夏银川召开的,由我国冶金法太阳能多晶硅产业技术创新战略联盟发起主办的首届冶金法太阳能多晶硅制备技术国际研讨会(ISMSOG’2010)吸引了全球的目光。来自德国、日本、挪威、加拿大、美国等国际著名企业和研究机构如Elkem
Solar、6N Silicon Inc、Becancour Silicon
Inc.、日本东京大学、挪威科技大学等冶金法研发主流专家纷纷报名参会,以中国工程院院士戴永年、中国科学院院士何祚庥、中国工程院院士张懿等专家领衔的国内冶金法主要研发团队也将参会并同国外同行进行交流。

厂区屋顶铺满深蓝色的太阳能电池板,所发电量将供企业生产与办公,剩余的可上省电网。8月底,我省最大的“金太阳”工程金保利用户侧光伏发电示范项目获省经贸委批准,并入省电网运行。

金保利科技实业有限公司建筑群屋顶的太阳能光伏电站,是国家“金太阳”示范工程项目,总装机容量10.8兆瓦,每年可提供约1100万千瓦时绿色电力,为企业节省电费约4000万元。

“这一大型太阳能电站的并网发电,极大提振了处于欧债危机和美国‘双反’中的光伏企业发展信心,将进一步推动我省太阳能光伏应用,并带动上游晶体硅产业集聚,推进硅片及组件的量产和配套产业发展。”省经贸委有关负责人表示。

光伏是人类未来解决能源危机的重要途径,而我省具备发展太阳能光伏产业的资源和区位优势。2007年,依托特有的优质硅矿资源,我省在全国率先出台促进太阳能光伏产业发展的政策措施,在2009年颁布的新能源产业振兴实施方案和2012年初出台加快战略性新兴产业发展的实施意见中,把太阳能光伏作为重点产业加快推进,有力促进了该产业倍增式发展,太阳能光伏产业产值从2008年的30亿元,增至2011年的400亿元。

目前,全省共有60多家工业硅生产企业,年产工业硅8万至10万吨,占全国产量的16%以上。初步形成了太阳能级硅材料、硅片、电池、组件、光伏应用产业链和太阳能热利用产业,并涌现出了一批专业从事太阳能光伏上游晶硅材料、中游太阳能电池片、发电模组封装和下游各种太阳能应用产品的开发和生产企业,形成以太阳能光伏电子项目为重点的光电信息产业园区十多个,厦门火炬、南安光电、惠安绿谷、云霄光电等区域性光电产业聚集效应显现。

钧石能源的非硅薄膜太阳能电池生产线已实现产能200兆瓦,成为全国产能第一的生产线;厦门三安和厦门乾照建成国内最大的GaAs三结太阳电池外延片生产线,厦门乾照成为全国最大的聚光电池生产企业,产品已成功地应用于“神九”等航天领域。

针对目前太阳能多晶硅的生产核心技术掌握在美、日、德三国手中,形成技术封锁、市场垄断的状况,我省在国内率先开展了物理冶金法提纯太阳能硅材料的相关技术研究,大幅降低了生产成本。厦门大学用本省企业提纯的5N低成本多晶硅原料,采用物理冶炼法进一步提纯,研制光电转换率稳定并达到12%-14%的低成本多晶硅太阳能电池,寿命可达10年以上。厦门佳科成为全国冶金法生产多晶硅产量最大的企业之一,其采用冶金物理法研发的二代新型环保太阳能级硅料的成本降至15美元/公斤,可缩短50%的能源回收期。今年“6·18”,我省科研人员还推出了“太阳能聚光板”,可大大提高太阳能光热、光电转化率,极大地拓展太阳能的应用领域。

“我省新能源产业到2015年目标是实现销售收入2500亿元,年均增长35%;培育2家销售收入超百亿元、10家超50亿元的企业。其中将重点锁定太阳能光伏和新型动力电池产业。”省经贸委有关负责人表示,我省将在巩固非晶太阳能电池技术和规模优势的同时,整合我省硅资源,组建企业和研发机构为一体的硅材料产业联盟,重点突破高稳定性、低成本太阳能级硅材料技术,并尽快实现产业化,力争形成我国晶硅太阳能电池重要生产基地。

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