多晶硅短缺有效缓解工艺技术仍需改进

2019-10-13 06:23:50 来源: 扬州信息港

  多晶硅短缺有效缓解 工艺技术仍需改进

  生意社07月13日讯

  多晶硅是集成电路、电子器件和太阳能电池的主要原材料。全球多晶硅产业化生产的主流工艺是三氯氢硅氢还原法(或称:改良西门子工艺),用该工艺生产的多晶硅占世界总产量的85%,是多晶硅生产的主流工艺。近年来,中国多晶硅产业化取得长足进步,已成为世界多晶硅生产大国之一。 中国多晶硅产能迅速扩张 ·关键技术攻关打破国外垄断 ·中国已成为世界多晶硅生产大国之一 我国多晶硅产业起步于上世纪60年代,在70年代曾盲目发展,小型生产厂家多达30余家。改革开放后,我国绝大部分多晶硅生产企业因亏损而相继停产或转产,到1996年只剩下原峨嵋半导体材料厂和洛阳单晶硅厂2家。这些生产厂几乎全部采用传统西门子工艺,生产规模小,工艺技术落后、消耗大、成本高,全国的多晶硅总产能始终在年产数十吨规模上徘徊。 上世纪80年代,中国企业意识到多晶硅实现规模化生产必须解决关键技术、能耗、综合回收利用和环保等问题。中国企业开始加大技术引进力度,力求实现多晶硅大规模化生产,但由于多晶硅及相关材料产业在国民经济中的特殊战略意义,发达国家对中国实行技术封锁和市场垄断,多年引进努力收获甚微。多晶硅日益成为下游产业发展的瓶颈。 为改变这种局面,中国企业开始自主开发,进行关键技术攻关。受各种因素的影响,产业化进展情况并不理想。2005年,我国多晶硅产量仅80吨,占世界年总产量的0.5%,且技术水平低,生产规模小、产品单耗高、生产成本高,市场需求严重依赖进口。 在此背景下,科技部组织实施了863攻关计划、“十一五”支撑计划和863重点攻关计划,围绕多晶硅生产各环节的重大技术难题,实施重点攻关,取得了包括“24对棒节能还原炉、大型低温加压氢化、还原尾气干法回收”等一系列攻关成果,以洛阳中硅高科技有限公司为代表,形成了拥有了自主知识产权的技术体系,为多晶硅产业化发展赢得主动权,2005年洛阳中硅高科技有限公司率先建成我国条年产300吨多晶硅产业化示范线,打破了国外的技术封锁和市场垄断,促使国外的单项技术和设备低价进入中国。 在国家发改委组织实施的《高纯硅材料高技术产业化重大专项》支持下,我国多晶硅产量突飞猛进,2006年产量287吨,2007年1156吨,2008年达到4300吨,2009年达到20230吨。多晶硅作为光伏产业的基础材料,在短短的5年内,从打破技术封锁和市场垄断,到产业规模仅次于美国,完成了过去计划经济时代几十年要做而一直都未实现的事情,使我国成为世界多晶硅生产大国之一。 国内市场仍供不应求 ·各大厂加速扩产,多晶硅企业面临激烈竞争格局 ·应防止多晶硅投资过热和重复建设 2009年,全球多晶硅总产量达到84500吨,较2008年增长47.2%。 其中,美国黑姆洛克公司以27500吨产量位列世界首位;瓦克化学电子公司位列世界次席,产量为16000吨。排名全球前五名的公司2009年产量合计达到71000吨,占世界总产量的68%。目前,各大厂仍在加速扩产,根据其对外报道的扩产计划,2010年,多晶硅总产量达到114300吨,2011年将达到149400吨。 近年来,我国多晶硅材料产业快速发展。据统计,截止到2010年4月底,全国有25家企业先后从事多晶硅生产,投产规模达到5.7万吨/年。目前还有近18家企业正在建设多晶硅项目或扩建2期、3期、4期工程,在建能力5万吨/年。包括已投产规模和规划能力,到2010年底,我国多晶硅行业总产能将超过10万吨/年,呈过热状态。当然,国际金融危机让许多新进多晶硅计划受到影响,部分新建多晶硅企业的资本募集与扩厂计划受到严重挑战,预期停工与进度延缓等问题开始显现,少数实力强大的企业仍依计划进行。新进的多晶硅企业将直接面对供过于求的多晶硅市场,其量产状况、产品质量与生产成本将面临严酷的考验。新生的多晶硅企业,面临激烈竞争局面。 2009年9月,国务院出台38号文,把多晶硅列为产能存在过剩可能的产业,对防止多晶硅投资过热和重复建设,引导产业有序发展,起到了良好作用。 多晶硅行业产能情况包含四种状态,实际产量、已建产能、在建产能和规划产能。截至2009年12月底,中国实际产量20230吨,已建产能57360吨,在建产能79400吨,规划产能18万吨。 受国际金融危机影响,多晶硅价格回归正常,在目前的条件下,那些不具备技术和资金实力、没有环保措施的企业,所宣称的产能实际难以真正实现。已投产的部分企业,因为副产物回收困难,生产系统问题等,多晶硅成本高于市场价格,被迫停产或勉强维持生产。在市场竞争激烈的条件下,生产系统不完善、质量措施、检测系统不齐全的企业,多晶硅产品难以得到市场认同,产品销售困难。2009年已有多家多晶硅企业出现巨额亏损,生产经营困难。 2009年,国内市场需求约4万吨,进口约2万吨,50%依赖进口。预计2010年需求5万吨,产量3.5万吨,仍有30%依赖进口。截止到2010年4月底,国内市场基本处在供不应求状态,价格稳中有升。 生产工艺需持续改进 ·产学研合作提升多晶硅品质 ·应持续降低多晶硅生产综合能耗,探寻副产物综合利用途径 多晶硅作为太阳能和信息产业的基础原材料,支撑着两大产业,在国民经济和社会发展中有重大带动作用。但我国多晶硅规模化生产刚刚开始,基础还很薄弱,为此,2008年12月,国家发改委批准了在中硅高科设立“多晶硅制备技术国家工程实验室”,联合清华大学、天津大学、中国恩菲工程公司和国内多晶硅同行,共同研究解决制约多晶硅材料大规模、低单耗、高品质、清洁生产的技术瓶颈,培养、凝聚研发人才。在中硅高科建设氯硅烷分离提纯、多晶硅还原、四氯化硅氢化、还原尾气干法回收、氯硅烷生产白炭黑、多晶硅高纯后处理等6个研发平台和一个测试分析中心,以实验室平台为基础,建设国家多晶硅检测中心,服务全行业,形成持续研发能力。 针对多晶硅生产关键的还原工序,应继续研究大型48对棒加压还原炉系统技术,使还原直接电耗由120kWh/kg~180kWh/kg降低到60kWh/kg~80kWh/kg,单炉产量7000kg以上,综合电耗控制在160kWh/kg之内。与此同时,还要研究高效提纯技术,稳定多晶硅产品质量,综合利用副产热能,降低多晶硅生产综合能耗。 针对副产物的循环使用,应完善高温、低温加压氢化技术,研究进一步提高转化率技术,实现稳定生产,转化利用副产物。此外,还应探寻多晶硅副产物的综合利用,研究多晶硅副产物含B、P杂质的氯硅烷回收制备气相白炭黑技术,全回收氯硅烷,实现清洁生产。 标准规范的建立也刻不容缓。应修订多晶硅产品标准,制定多晶硅生产节能、排放国家标准,制定多晶硅产业化建设标准和《多晶硅生产企业能耗限额》国家标准,规范多晶硅产业。同时,还应研究多晶硅及生产过程的检测分析标准、设备和规范,加快国家多晶硅检测中心建设,提供测试分析能力,提供权威、公正检测结果,服务全行业。中国化工信息协调:

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