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多晶硅发展的利与弊

    中国光伏产业在过去几年经历了高速增长,但也存在诸如投资盲目、恶性竞争、创新不足等问题。随着企业技术能力的不断提升,国家必须及时对光伏产业进行政策引导和调整,防止其重蹈一些产业“暴生暴滥”的覆辙。 

    本文重点就光伏产业中的重要环节——多晶硅的发展进行阐述。     多晶硅不是高能耗、高污染源头

    多晶硅不是高能耗、高污染源头

    现在人们经常用“提炼1吨多晶硅要消耗16万度电”来认定光伏就是高耗能产业。这种观点是片面的。从单位产值能耗看,在现有技术条件下,我国每万元光伏组件产值耗能(含多晶硅提炼环节)约900千瓦时,而行业每万元产值能耗3900千瓦时左右,电解铝每万元产值能耗6000千瓦时左右。光伏产业的产值能耗远低于钢铁和电解铝行业。从光伏产品全生命周期总能耗看,光伏产品是一种在生产过程中耗能而在使用过程中产能的产品,其产能远大于耗能。2009年1千瓦晶硅电池能耗约2600千瓦时,安装运行后以平均年发电1300小时计,1千瓦晶硅电池年发电量约是1300千瓦时左右,也就是说其两年左右就可回收生产中的能耗。以其使用寿命为20年计(通常认为寿命25~30年),1千瓦晶硅电池至少还会有18年的净能量回收期,约发电23400千瓦时。从占全国耗电总量上看,即使假定到2020年全国光伏行业产量达到300亿瓦,年耗电总量约525亿千瓦时,占全国耗电总量也仅为0.69%。而钢铁行业2008年耗电量约为3940亿千瓦时,占全国耗电总量的9.8%;电解铝行业2008年耗电1500多亿千瓦时,占全国耗电总量的4.5%。

    人们所提到的光伏产业的污染问题主要是指在多晶硅生产环节的副产物四氯化硅能否妥善处理回收。目前国际上采用的改良西门子法已做到四氯化硅完全可以回收利用。其技术和应用原理是将四氯化硅加氢还原为三氯化硅,进一步作为原料加工成纯硅,再进入生产循环。另外,一些企业还将四氯化硅溶于水后生成二氧化硅和氯化氢,二氧化硅可以用于制造玻璃,氯化硅可以做工业原料。多晶硅生产环节可以做到清洁生产,完全没有污染。国内光伏企业之所以造成污染,是环境监管不力和企业投机取巧的结果,并不能说明光伏产业本身具有污染特性。

    多晶硅转化技术促进光伏产业进步

    对目前占据光伏市场90%的晶体硅太阳电池来讲,转换效率的提高和硅片的薄型化是降低成本的主要途径。

    2004年以来,多晶硅电池的转化效率从14.5%快速提高到16.5%,使太阳电池系统成本降低14%左右(见表1);硅片厚度从300微米大幅度降低至170微米,硅材料消耗从12千克/千瓦显著降到8.5千克/千瓦,使硅材料成本降低30%左右。最新的实验数据显示,多晶硅太阳电池最高效率可达20.3%,单晶硅太阳电池最高效率可达24.7%。

    目前国内一些公司在利用物理法(硅在整个处理过程中,不发生化学反应的多晶硅生产法)获取高纯度硅的技术方面已取得实质性进展,可用物理法提纯出6~9个“9”(99.9999999%)的多晶硅,转换效率达到14%,而投资成本只是西门子法的1/10。这些新的技术如得到广泛采用,国内多晶硅的成本和能耗等都会有几何级的降低,会对全球已有光伏产业格局产生颠覆性的影响。

    

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