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根據(jù)低成本太陽(yáng)能級(jí)多晶硅及其電池的要求和冶金法的原理及國(guó)內(nèi)外研發(fā)單位的經(jīng)驗(yàn)，冶金法生產(chǎn)多晶硅技術(shù)路線可以分為三個(gè)節(jié)點(diǎn)：首先從源頭，也就是從原料開(kāi)始就控制雜質(zhì)含量，特別是控制危害最大的硼和磷的含量，而不是等將硼和磷融入工業(yè)硅后才千方百計(jì)從中脫除。其次是采用各種冶金方法進(jìn)行凈化提純，得到太陽(yáng)能級(jí)的多晶硅；最后是多晶硅的鑄錠或單晶拉制以及切片過(guò)程，在此過(guò)程中應(yīng)當(dāng)考慮如何控制施主和受主雜質(zhì)，得到合適的電阻率和少子壽命。

    

結(jié)合工業(yè)硅的生產(chǎn)工藝，在礦熱爐內(nèi)，用精選、處理過(guò)的硅石、石墨電極和石油焦等還原劑為原料，通過(guò)高溫還原制得2N～3N左右的冶金硅。精選過(guò)程可以根據(jù)各家公司的情況進(jìn)行(例如采用原料預(yù)處理工藝來(lái)控制對(duì)太陽(yáng)能多晶硅危害最大的硼和磷在原料中的含量等)。將制得的冶金硅利用冶煉爐的余溫，在液態(tài)下進(jìn)行爐外精煉(主要是造渣、吹氣，進(jìn)一步除硼、磷、碳和金屬雜質(zhì))后，得到3N～4N的高純冶金硅。緊接著將3N～4N的高純冶金硅通過(guò)各種提純方法(例如：濕法酸洗除金屬、真空電子束熔煉除磷、除金屬雜質(zhì)和真空等離子束氧化除硼，電磁真空熔煉除磷，濕氫法除硼等技術(shù)手段)進(jìn)行進(jìn)一步提純，除去難以提純的非金屬和輕金屬雜質(zhì)，然后進(jìn)行定向凝固除金屬雜質(zhì)。將定向凝固后獲得的柱狀太陽(yáng)能級(jí)多晶硅進(jìn)行切錠檢測(cè)，合格產(chǎn)品直接送去拉單晶或鑄錠切片，不合格的硅片回收再次提純。

    

上海普羅新能源有限公司總裁史珺

    

冶金法多晶硅技術(shù)進(jìn)步加快

    ●冶金法太陽(yáng)能多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟積極從事產(chǎn)業(yè)推進(jìn)工作。

    ●行業(yè)研討會(huì)已將話題更多地轉(zhuǎn)向了諸如產(chǎn)能、裝機(jī)容量、壽命、投資、成本等產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面。

    

在國(guó)際金融危機(jī)期間，冶金法生產(chǎn)多晶硅遭遇了前所未有的打擊。由于西門(mén)子法多晶硅的價(jià)格從每公斤400多美元陡降到每公斤55美元，導(dǎo)致冶金法多晶硅在2008年所具有的價(jià)格優(yōu)勢(shì)一下子喪失殆盡，因此，在2008年就已經(jīng)開(kāi)始銷售的幾家冶金法多晶硅廠家，2009年幾乎全部面臨零銷售。這種情形下，不少已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行冶金法多晶硅開(kāi)發(fā)的公司，也因技術(shù)、資金以及市場(chǎng)等原因，紛紛退出。冶金法多晶硅行業(yè)在2009年上半年，達(dá)到了歷史的最低潮。

   

 2009年6月，就在冶金法多晶硅行業(yè)幾乎偃旗息鼓的時(shí)候，在我國(guó)廈門(mén)召開(kāi)了全國(guó)第一屆冶金法太陽(yáng)能級(jí)多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)研討會(huì)。這次會(huì)議上，數(shù)家企業(yè)和國(guó)內(nèi)從事冶金法多晶硅的一些院校和研究機(jī)構(gòu)倡議成立了冶金法太陽(yáng)能多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，并發(fā)表了《廈門(mén)宣言》。2009年9月，聯(lián)盟正式成立。這個(gè)產(chǎn)、學(xué)、研緊密結(jié)合的機(jī)構(gòu)，以聯(lián)盟的形式，開(kāi)始了密切合作，積極從事產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的工作。

    

2008年前，冶金法多晶硅只在私下被大多數(shù)光伏企業(yè)用來(lái)與西門(mén)子法多晶硅進(jìn)行摻料生產(chǎn)，以降低成本。除了阿特斯和QCell等寥寥幾家公司外，幾乎沒(méi)有人對(duì)外宣布自己在使用冶金法多晶硅。但2009年，包括賽維、尚德、常州天合等在內(nèi)的多家光伏巨頭，紛紛宣布自己采用了冶金法生產(chǎn)多晶硅，并且公布了各自的光伏效率。

    

冶金法多晶硅由于工藝路線的原因，是將金屬硅的雜質(zhì)逐步提純到太陽(yáng)能所需的6N級(jí)，而不像西門(mén)子法那樣，先提純到9N以上，再摻雜到6N級(jí)。加上歷史只有短短幾年，不像西門(mén)子法已經(jīng)經(jīng)歷近50年的大規(guī)模生產(chǎn)，因此，電池的效率雖然迅速提高，但到2009年為止，還是比西門(mén)子法要低一些。所以，在每次行業(yè)的各類研討會(huì)上，專家們總是集中在冶金法多晶硅的純度、電阻率、少子壽命、轉(zhuǎn)換效率、光致衰減等技術(shù)指標(biāo)上。但從2009年開(kāi)始，這種情況發(fā)生了改變。盡管對(duì)于上述問(wèn)題的討論依然存在，但話題已經(jīng)更多地轉(zhuǎn)向了諸如產(chǎn)能、裝機(jī)容量、壽命、投資、成本等產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面。

    

2009年12月，全部用寧夏銀星所生產(chǎn)的冶金法多晶硅材料制作的10MW光伏電站在寧夏太陽(yáng)山并網(wǎng)發(fā)電。2010年5月，上海普羅采用自己生產(chǎn)的冶金法多晶硅生產(chǎn)的全多晶硅電池光伏電站也并網(wǎng)發(fā)電，容量為1MW。寧夏發(fā)電集團(tuán)2010年將在紅寺堡、高沙窩等地再建100MW的全部采用冶金法多晶硅的光伏電站。國(guó)內(nèi)也有不少機(jī)場(chǎng)、移動(dòng)基站、廠房屋頂開(kāi)始采用冶金法生產(chǎn)的多晶硅建立的電站。

   

 同時(shí)，在大洋彼岸，美國(guó)CaliSolar公司宣布將全部采用冶金法多晶硅建造一個(gè)50MW的光伏電站。挪威的ELKEM在經(jīng)歷了國(guó)際金融危機(jī)和一次廠內(nèi)火災(zāi)的洗禮后，又宣布要建立一個(gè)4000噸年產(chǎn)能的冶金法多晶硅生產(chǎn)工廠。日本JFE，在沉寂了近兩年后，宣布2010年將建成一個(gè)800噸的冶金法多晶硅生產(chǎn)線。美國(guó)的道康寧在采用其內(nèi)部的1101型冶金法高純硅與西門(mén)子法摻料后，最近宣布，跳過(guò)其第二階段產(chǎn)品1201(也是供摻料用)的研制，而直接進(jìn)行可以單獨(dú)使用的1501產(chǎn)品的研發(fā)。

    

國(guó)內(nèi)的多晶硅生產(chǎn)方面，寧夏發(fā)電集團(tuán)開(kāi)始了1萬(wàn)噸高純硅和2000噸多晶硅工廠的建設(shè)，并于2009年12月投產(chǎn)。上海普羅新能源有限公司則在浙江江蘇設(shè)立了3家多晶硅工廠，其中浙江普虹新能源于2009年年底投產(chǎn)。我國(guó)冶金法多晶硅生產(chǎn)企業(yè)的這些進(jìn)步，不僅將我國(guó)的冶金法多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平提升了一大步，也成為世界冶金法多晶硅的一個(gè)亮點(diǎn)，使我國(guó)的冶金法太陽(yáng)能級(jí)多晶硅躋身于世界產(chǎn)業(yè)技術(shù)的最前列。

    

“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。”相信那些經(jīng)歷了光伏血與火洗禮的業(yè)界人士，不論還會(huì)遇到什么樣的困難，都會(huì)堅(jiān)定地走下去，而且，他們到達(dá)彼岸的時(shí)間，會(huì)比人們所想象的時(shí)間要短得多。

    

冶金法太陽(yáng)能多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)李義春

    多晶硅將走向低能耗低成本更環(huán)保

    ●冶金法制備多晶硅具有成本低、耗能低、投資少、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

    ●冶金法太陽(yáng)能多晶硅工藝，是目前國(guó)際上公認(rèn)的能夠替代西門(mén)子法的最有前景的工藝路線。

    

冶金法是近年來(lái)針對(duì)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅(SoG-Si)的質(zhì)量要求發(fā)展起來(lái)的新工藝。由于是以廉價(jià)的冶金硅為原料，工藝路線短，能耗僅為改良西門(mén)子法的20%左右，因此被認(rèn)為最有可能生產(chǎn)價(jià)格低廉的SoG-Si的新技術(shù)。冶金法制備多晶硅具有成本低、耗能低、投資少、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)成熟的改良西門(mén)子法而言，冶金法是新技術(shù)新工藝，大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)的技術(shù)還不成熟。

    

冶金法太陽(yáng)能多晶硅工藝，是目前國(guó)際上公認(rèn)的能夠替代西門(mén)子法的最有前景的工藝路線。在美國(guó)2009年的晶體硅技術(shù)研討會(huì)上，多家光伏巨頭都將冶金法太陽(yáng)能多晶硅作為今后光伏電池降低成本的主要工藝路線。近年來(lái)我國(guó)的冶金法研發(fā)工作取得了重大技術(shù)進(jìn)展，技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平并擁有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，目前正處于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的初級(jí)階段。

    

我國(guó)的冶金法多晶硅行業(yè)也存在著一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：規(guī)模普遍較小，技術(shù)交流與協(xié)作少，技術(shù)水平參差不齊；生產(chǎn)裝備和工藝還比較落后，大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)的技術(shù)還不成熟；光伏發(fā)電成本主要取決于多晶硅材料的生產(chǎn)成本，而目前光伏發(fā)電電價(jià)目前仍高于火力發(fā)電，需要國(guó)家的政策支持和政府補(bǔ)貼。

   

 隨著產(chǎn)能過(guò)剩和全球金融危機(jī)爆發(fā)，SoG-Si價(jià)格從炒作價(jià)(最高達(dá)500$/kg)，迅速下降到100$/kg，并逐漸回歸到理性價(jià)格(60$/kg)，或?qū)⒔抵?004年以前價(jià)格(太陽(yáng)能級(jí)25$元/kg，電子級(jí)40$/kg)。半年多來(lái)，多晶硅和光伏產(chǎn)業(yè)的泡沫被迅速擠破，不少企業(yè)處于關(guān)閉或停產(chǎn)、半停產(chǎn)狀態(tài)。因此，對(duì)已投產(chǎn)的多晶硅企業(yè)，可調(diào)整發(fā)展腳步，提高質(zhì)量，降低消耗，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化；對(duì)人才資金實(shí)力雄厚的在建多晶硅企業(yè)，借市場(chǎng)蕭條、原材料價(jià)格低迷之際，低成本完成項(xiàng)目建設(shè)，等待經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇；對(duì)無(wú)技術(shù)保障、無(wú)人才和資金優(yōu)勢(shì)的企業(yè)，宜借此機(jī)會(huì)，調(diào)整發(fā)展方向。

   

 國(guó)際金融危機(jī)的發(fā)生，雖然給不少企業(yè)帶來(lái)了困難，但也為光伏行業(yè)強(qiáng)行進(jìn)行了一次優(yōu)勝劣汰的洗牌過(guò)程。那些技術(shù)落后、成本偏高的企業(yè)將被自然淘汰。這種淘汰，對(duì)于光伏產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，是利大于弊的，也是必需的。

   

 因此，正確分析國(guó)內(nèi)外光伏市場(chǎng)的本質(zhì)和太陽(yáng)能多晶硅技術(shù)的發(fā)展，對(duì)指導(dǎo)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)，特別是太陽(yáng)能多晶硅產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展有重要意義。

   

 目前多晶硅主要的新增需求來(lái)自于太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)，國(guó)際上已經(jīng)形成開(kāi)發(fā)低成本、低能耗的SoG-Si生產(chǎn)新工藝技術(shù)的熱潮，并趨向于把生產(chǎn)低純度的SoG-Si工藝和生產(chǎn)高純度電子級(jí)多晶硅工藝區(qū)分開(kāi)來(lái)，降低SoG-Si生產(chǎn)成本從而降低太陽(yáng)能電池制造成本，促進(jìn)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和普及太陽(yáng)能的利用。

    

將來(lái)的多晶硅市場(chǎng)將以追求能耗更少、成本更低、環(huán)保更佳為目標(biāo)。隨著冶金法技術(shù)的發(fā)展與成熟，它將成為太陽(yáng)能多晶硅的主流技術(shù)。

    

寧夏發(fā)電集團(tuán)公司副總經(jīng)理關(guān)寧

    冶金法太陽(yáng)能級(jí)多晶硅前途光明

    ●冶金法的成本優(yōu)勢(shì)將在各種生產(chǎn)方法中保持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，甚至?xí)L(zhǎng)久保持下去。

    ●未來(lái)的光伏發(fā)電市場(chǎng)，冶金法多晶硅將由次要地位上升為主要地位，并逐步占有一半

    以上市場(chǎng)份額。

    

客觀地講，在電子級(jí)多晶硅市場(chǎng)，西門(mén)子法及硅烷法將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。但是太陽(yáng)能級(jí)多晶硅市場(chǎng)，冶金法將是主角。未來(lái)的光伏發(fā)電市場(chǎng)，冶金法多晶硅將由次要地位上升為主要地位，并逐步占有一半以上市場(chǎng)份額。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)說(shuō)，在電子產(chǎn)品應(yīng)用、新能源開(kāi)發(fā)以及其他領(lǐng)域的發(fā)展中，無(wú)論何種方法制造的多晶硅產(chǎn)品都應(yīng)該在其應(yīng)用領(lǐng)域中各有其位。

    

寧夏發(fā)電集團(tuán)獨(dú)辟蹊徑，用冶金物理法生產(chǎn)出合格的6N～7N太陽(yáng)能級(jí)多晶硅，形成了從硅礦石到太陽(yáng)能光伏電站的完整太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈。寧夏發(fā)電集團(tuán)的冶金法多晶硅生產(chǎn)技術(shù)具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在技術(shù)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)完全突破，總體工藝技術(shù)與國(guó)際同類技術(shù)保持同等水平，不存在任何技術(shù)問(wèn)題和技術(shù)瓶頸。目前我們需要做的主要工作就是繼續(xù)進(jìn)行工藝改進(jìn)和優(yōu)化，進(jìn)一步降低成本，擴(kuò)大市場(chǎng)，推廣應(yīng)用。目前我公司生產(chǎn)并應(yīng)用于太陽(yáng)能光伏電站的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅產(chǎn)品品質(zhì)為：產(chǎn)品化學(xué)純度：磷<0.5ppm、硼<0.3ppmw、總金屬<0.1ppmw、碳<1ppm、氧<2.5ppm(中紅外方法測(cè)定)；電阻率0.5Ωcm-3.0Ωcm(p型)；光電轉(zhuǎn)換率：多晶硅電池≥15%、單晶硅電池≥17%；衰減率：多晶硅電池≤1%、單晶硅電池≤4.5%。

    

我們的發(fā)展戰(zhàn)略是低成本化，就太陽(yáng)能級(jí)多晶硅來(lái)說(shuō)，冶金法的成本優(yōu)勢(shì)將在各種生產(chǎn)方法中保持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，甚至?xí)L(zhǎng)久保持下去。寧夏發(fā)電集團(tuán)的冶金法太陽(yáng)能多晶硅生產(chǎn)技術(shù)由于工藝路線的固有特性，成本下降空間較大，目前我公司多晶硅完全成本為30萬(wàn)元/噸，電耗6萬(wàn)千瓦時(shí)/噸。近期正在進(jìn)行工藝改進(jìn)，將完全成本控制在25萬(wàn)元/噸左右，我公司多晶硅產(chǎn)品的階段性成本目標(biāo)將達(dá)到20萬(wàn)元/噸左右。

   

 寧夏發(fā)電集團(tuán)自主研發(fā)的冶金法太陽(yáng)能級(jí)多晶硅工藝技術(shù)已經(jīng)成熟，我公司利用該技術(shù)生產(chǎn)的多晶硅加工的太陽(yáng)能電池組件，已經(jīng)成功地應(yīng)用于銀川330kWp太陽(yáng)能試驗(yàn)電站和寧夏太陽(yáng)山10MWp大型并網(wǎng)光伏電站等項(xiàng)目，其中太陽(yáng)山光伏電站上半年累計(jì)發(fā)電量704.37萬(wàn)千瓦時(shí)。實(shí)踐證明，我公司冶金法多晶硅生產(chǎn)技術(shù)在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先地位，已進(jìn)入國(guó)際同類方法的先進(jìn)行列，是我國(guó)大力發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電所需晶體硅的最有效的途徑之一。我認(rèn)為可以這樣來(lái)比喻冶金法的發(fā)展趨勢(shì)，冶金法多晶硅生產(chǎn)技術(shù)就像秦磚漢瓦一樣，一定會(huì)遍及各地、在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里會(huì)長(zhǎng)盛不衰。