李萬(wàn)存+劉興平

摘 要：由于我國(guó)信息技術(shù)飛速發(fā)展和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)急劇演變，多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)也是日益的向前發(fā)展著，而且滲透到人們生活和工作中的各個(gè)方面，已是不可缺少的一部分了。本文根據(jù)多晶硅生產(chǎn)中副產(chǎn)物的的綜合循環(huán)利用，完善升級(jí)沉積工藝以及升級(jí)與創(chuàng)新新型沉積配置對(duì)多晶硅在生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能降耗產(chǎn)生的作用。同時(shí)還分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)廣泛先采用和發(fā)展完善的生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化技術(shù)投入到多晶硅生產(chǎn)中去，從而能夠有效的減少多晶硅的制備費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：三多硅晶；生產(chǎn)；節(jié)能降耗

由于當(dāng)前太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的迅速的崛起，它的市場(chǎng)空間優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景吸引了國(guó)外大量的資金雄厚的大型企業(yè)和大型電子生產(chǎn)企業(yè)紛紛投入發(fā)展太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍當(dāng)中。而這種市場(chǎng)環(huán)境的發(fā)展就會(huì)使中國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)在資本和技術(shù)方面巨大的挑戰(zhàn)，市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)地位也在遭遇危機(jī)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)指出，發(fā)展成熟的多晶硅企業(yè)的擴(kuò)展生產(chǎn)規(guī)模和剛加入的多晶硅企業(yè)的生產(chǎn)能夠在將來(lái)的2年里多增加的產(chǎn)能達(dá)到了二十多萬(wàn)t/a；與此同時(shí)在關(guān)于太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)新興技術(shù)和新型產(chǎn)品方面發(fā)展也是非?？斓?，這也就促成了太陽(yáng)能光伏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的局面。要想在激烈的市場(chǎng)環(huán)境中占據(jù)有利位置，太陽(yáng)能光伏制造企業(yè)必須具有核心競(jìng)爭(zhēng)力，而企業(yè)要擁有這一競(jìng)爭(zhēng)力就必須不斷的創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)和研發(fā)新的產(chǎn)品。而就在冶金技術(shù)和流化床技術(shù)等方面的技術(shù)發(fā)展已成為太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展能夠取得新的成果的關(guān)鍵。當(dāng)前幾乎所有市場(chǎng)都是技術(shù)和成本的競(jìng)爭(zhēng)，因此，光伏制造企業(yè)的發(fā)展就必須要在多晶硅的制造成本上做出努力。降低多晶硅的生產(chǎn)成本，不僅能夠促進(jìn)多晶硅制造產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)還能夠加快國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光伏運(yùn)用的普及。

1 副產(chǎn)物循環(huán)綜合利用

多晶硅的生產(chǎn)過(guò)程中，它所需要的原料成本費(fèi)用占有多晶硅制造總成本的百分之三十至百分之四十。在運(yùn)用改良西門(mén)子工藝和以氯硅烷為原材料的硅烷流化床生產(chǎn)粒狀多晶硅工藝的過(guò)程中都制造出非常多的副產(chǎn)物；而要想在這些工藝制備過(guò)程中能夠降低多晶硅的生產(chǎn)成本就必須對(duì)這些副產(chǎn)物進(jìn)行有效的循環(huán)再利用。同時(shí)能夠進(jìn)行循環(huán)再使用的技術(shù)是核心問(wèn)題，譬如把四氯化硅氫化轉(zhuǎn)化為三氯氫硅的方法。三氯氫硅是生產(chǎn)多晶硅所需的基本原料中的一種，在市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)其原料的費(fèi)用是比較高的，而且他的價(jià)格變化幅度也是非常頻繁的。如果能夠?qū)⑺穆然璨捎脷浠夹g(shù)將其分解為三氯氫硅，就可以有效的解決多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)物的綜合利用問(wèn)題，同時(shí)還可以節(jié)省購(gòu)買(mǎi)原料的成本，從而就能夠減少多晶硅生產(chǎn)的總成本費(fèi)用。在當(dāng)前的四氯化硅采用氫化技術(shù)中的等離子氫化方面的技術(shù)發(fā)展還不夠完善。但是目前的熱氫化技術(shù)和氯氫化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的成熟和完備，形成了產(chǎn)業(yè)鏈，而且與四氯化硅氫化技術(shù)相比較來(lái)說(shuō)，熱氫化技術(shù)的轉(zhuǎn)化成功的可能性要更高，處理的副產(chǎn)物的規(guī)模也較大，同時(shí)它還不需要配套尾氣回收裝置等方面的優(yōu)勢(shì)，因此，在減少多晶硅生產(chǎn)成本上優(yōu)勢(shì)也是很大的。

2 完善升級(jí)沉積工藝，降低還原電耗

多晶硅在生產(chǎn)過(guò)程中的單位沉積電耗會(huì)受到很多方面因素的影響，譬如：H2和SiCl3之間的摩爾比；在還原的過(guò)程中產(chǎn)生的壓力以及硅棒表面溫度等方面；但是可以在生產(chǎn)過(guò)程中多加 的使用量，從而能夠提升沉積的速度，達(dá)到降低電耗的目的。

在多晶硅生長(zhǎng)工藝中，在最初階段的還原過(guò)程中電耗是最高的，因?yàn)楫?dāng)開(kāi)始沉積時(shí)，多晶硅的電耗狀態(tài)是急速的下降。在當(dāng)硅棒生長(zhǎng)到20h至40h時(shí)，還原過(guò)程中電耗開(kāi)始緩慢降低。在到多晶硅沉積的最后階段，多晶硅的還原電耗就幾乎不再下降了。優(yōu)質(zhì)的沉積工藝是能夠時(shí)效的降低單位電耗的，而且在此期間它還可以?xún)?yōu)化多晶硅棒的致密度，從而有效的提升多晶硅的質(zhì)量。

3 完善和創(chuàng)新研發(fā)新型沉積裝置

3.1 多晶硅還原爐大型化

在將多晶硅還原爐大型化后能夠充分的利用熱量，從而可以減少熱量的流失。當(dāng)前我國(guó)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)主要利用的大型還原爐是18對(duì)棒；24對(duì)棒以及36對(duì)棒，有些多晶硅生產(chǎn)企業(yè)在資金充裕的條件下加大對(duì)48對(duì)棒研發(fā)的資金投入。在國(guó)外多晶硅生產(chǎn)企業(yè)采用的還原爐規(guī)格是在12對(duì)棒以上，譬如CentrothermPhotovoltaicsAG ，它所供應(yīng)的的還原爐大多是18對(duì)棒和24對(duì)棒兩種規(guī)格；而Poly Plant Project Inc，它所供應(yīng)的還原爐是18對(duì)棒和27對(duì)棒兩種規(guī)格。因此，Centrotherm供應(yīng)的18對(duì)棒型號(hào)的還原爐，它的一個(gè)爐的產(chǎn)能至少是175t/a，在制備多晶硅的過(guò)程中，生產(chǎn)1kg的多晶硅的能耗在70kWh左右；而PolyPlantProjectInc 供應(yīng)的27對(duì)棒型號(hào)的還原爐，它的一個(gè)爐的產(chǎn)能至少是500t/a，在制備多晶硅的過(guò)程中，生產(chǎn) 1kg多晶硅的能耗是低于50kWh。

由此可見(jiàn)，還原爐規(guī)格越大，在節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)就越突出。在還原爐中，一般它的電極的分布與沉積工藝對(duì)在生產(chǎn)多晶硅的過(guò)程中的電耗意義很大的影響，但是通常來(lái)說(shuō)，采用更大型的還原爐生產(chǎn)多晶硅的能耗更低。

3.2 新型高反射涂層技術(shù)

在還原爐的爐筒內(nèi)壁，它的輻射指數(shù)會(huì)對(duì)在多晶硅的制備過(guò)程中的電耗造成很大程度上的影響。由于金、銀等金屬他們的輻射指數(shù)是很低的，因此可以把輻射到金、銀表面的大量的熱量反射了。鑒此，可以在還原爐的爐筒內(nèi)壁覆蓋金、銀等低輻射指數(shù)的金屬，從而能夠有效的降低在多晶硅生成過(guò)程中的電耗。能夠在相同的狀態(tài)下，使還原爐筒內(nèi)壁的輻射指數(shù)從0.7降至0.2，在12對(duì)棒型號(hào)的還原爐制備1kg多晶硅的電耗可從70kWh左右降至45kWh左右。但是由于當(dāng)前的金、銀制作的涂層價(jià)格是非常高昂的，同時(shí)金、銀制作的涂層還使用期間容易脫落。

由于制備多晶硅還原爐，它輻射熱量的流失關(guān)鍵部位是在紅外光波段。因此，可以在紅外范圍開(kāi)發(fā)出具有高反射系數(shù)的新型涂料，將其用于還原爐的爐筒內(nèi)壁涂層上，從而能夠達(dá)到與金、銀涂層一樣的節(jié)能效果，而且還可以減少使用成本和后期維護(hù)成本。這就可以在節(jié)能和設(shè)備兩個(gè)方面上達(dá)到降低多晶硅生產(chǎn)成本的目的。

4 結(jié)論

由以上論述可以看出，在多晶硅制備過(guò)程中有效的進(jìn)行節(jié)能降耗，可以在多晶硅生產(chǎn)中副產(chǎn)物的的綜合循環(huán)利用，完善升級(jí)沉積工藝、升級(jí)與創(chuàng)新新型沉積配置以及研發(fā)新型高反射涂層技術(shù)等方面完成節(jié)能降耗，從而有效的降低了多晶硅的制備成本。技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)帶來(lái)的是產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，因此，多晶硅生產(chǎn)過(guò)程的各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，不僅有利于降低制備成本，還能夠極大地推動(dòng)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和升級(jí)。