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                元宇宙 碳中和 区块链 快讯 正文
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                碳达峰和多晶硅的关系(碳达峰碳中)

                资料来源:《科学技术日报》

                满足“碳峰和碳中和”的要求光伏材料颗粒硅的新工艺来了

                光伏产业需求多晶硅纯度大于99.9999%。目前,世界上大多数厂家生产的硅材料都采用传统的改良西门子法,这是最成熟、应用最广泛的工艺技术。与改进西门子工艺生产的多晶硅相比,硅烷流化床法生产颗粒硅体积小,能耗低,成本低。

                ◎本报记者张野实习生季天宇

                投资减少30%,生产电耗减少65%,人员减少30%

                最近,公司宣布突破了多晶硅颗粒床和多晶硅颗粒床的各项生产指标,并通过多晶硅颗粒床的示范投产,多晶硅颗粒床和多晶硅颗粒床的示范投产,单位产量和转化效率均处于行业领先水平。

                公告发布后,引起了资本市场和光伏行业的高度关注。

                目前,,光伏发电FBR的上游原料主要是采用改进的西门子方法制备的多晶硅。FBR颗粒硅问世后,一些行业专家认为,颗粒硅有望引发多晶硅制造业的颠覆性技术革命。那么FBR颗粒硅是什么样的工艺产品呢?它与传统多晶硅有什么区别,为什么会上升?《科技日报》记者4月2日就这些问题对行业专家进行了专访。

                硅材料的价格和质量对于光伏发电非常重要

                众所周知,光伏产业有着清晰的产业链。硅材料、硅片、电池、元器件和应用系统是产业链的五大环节。其中,硅材料和硅晶片处于领先地位光伏产业链上游。

                硅材料链不仅具有较高的制造和研发门槛,而且具有巨大的资本投资。同时,硅材料的价格和质量也对光伏发电的成本和效率起着至关重要的作用。

                近年来,光伏产业的发展势头越来越猛。2020年,中国光伏发电新增装机48.2gw,同比增长60%。在终端市场的驱动和国家法律法规的推动下,各种原材料企业正在开发新的硅工艺。在这种背景下,颗粒硅逐渐受到人们的关注。

                硅材料是多晶硅。光伏产业所需的多晶硅纯度在99.9999%以上。目前,世界上大多数厂家生产的硅材料都采用传统的改良西门子法,这是最成熟、应用最广泛的工艺技术。

                "改良西门子法的主要原理是将石英砂在电炉中熔炼和还原,制成99%的工业硅粉,该硅粉是通过与四氯化硅和氢气反应获得的三氯氢硅,之后整改、净化、高温还原、尾气回收等一系列工艺流程,最终生产棒状多晶硅。”保利协鑫研究院副院长蒋立民介绍说。

                Fbr颗粒硅也是多晶硅,但与改良的西门子多晶硅相比,颗粒硅更小,只有绿豆那么大。自2010年起,保利协鑫的子公司中能硅开始自主开发颗粒硅技术,并通过收购海外资产最终实现颗粒硅的批量生产。

                "聚GCL颗粒硅是由原来的硅烷流化床方法制造的。原料三氯氢硅被歧化以生产硅烷。硅烷在流化床中分解生成粒状多晶硅。单向转化率可达99%,减少了尾气回收和精馏环节。反应温度仅为改进西门子法的60%。它可以连续生产,能耗和成本大大降低。”蒋立民告诉记者。

                据报道,下游硅片生产商在获得传统多晶硅后,也需要进行破碎、清洗,然后用它来拉单晶,而颗粒状硅则不需要破碎、清洗。它可以直接给料和拉拔单晶,具有良好的流动性。与传统的多晶硅相比,它更适合于新一代的连续加料和直接拉拔工艺。

                碳中和对光伏产业链提出了更高的要求

                早在多年前,当光伏产业链登陆中国时,就有人质疑光伏产业链的高能耗,导致污染和温室气体排放高于发电收入。

                随着独立技术和实际测试的进步,这种质疑的声音逐渐消失。然而,硅材料和硅片制造的高能耗不仅制约了光伏发电成本的降低,也影响了中国“碳峰、碳中和”目标的实现。

                据业内人士介绍,目前光伏产业链中能耗最高的是硅材料制造,占比45%。2020年5月,工业和信息化部发布《光伏制造行业规范条件(2020年本》(征求意见稿),规范规定新/扩建多晶硅的综合电耗不得大于70kwh/kg。

                "根据我们的实际测量,FBR颗粒硅的综合功耗仅为18kwh/kg,远远低于行业标准。”蒋立民说。

                中国承诺,到2030年,风电和太阳能总装机容量将达到12亿千瓦以上,这将推动大量光伏发电项目投产。根据工信部的规范要求,记者沿着整个光伏产业链的路径追踪了FBR粒状硅和改良西门子法多晶硅生产的多晶硅模块的碳足迹。可以看出,仅在硅材料环节生产1GW颗粒硅可减少13万吨二氧化碳,比改进的西门子方法低74%。从整个产业链的角度来看,生产1千兆瓦的模块至少可以减少47.7%的二氧化碳排放。

                凭借产能优势、成本控制优势和技术优势,世界光伏产业的重心逐渐转移到中国。到2019年,中国多晶硅、硅片、电池芯片和组件的产量分别占世界的60%以上、67%、97%、79%和71%。

                根据2020年国内硅材料生产能力约43万吨的估算,用FBR替代西门子法将每年减少1927万吨二氧化碳排放量。根据瑞士苏黎世联邦理工学院的研究和推断,一公顷树冠面积每年可消耗205吨二氧化碳,1927万吨二氧化碳需要94000公顷树冠面积,相当于每年种植约9400万棵树木。

                为了淘汰落后的光伏生产能力,《工信部规范》明确提出“光伏制造企业应采用技术先进、节能环保的生产技术和设备,产品质量好,生产成本低”。

                蒋立民告诉《科技日报》,经过10年的研究和改进,FBR颗粒硅更好地解决了大规模工业化的产品质量、长期连续运行和低成本等问题。2019年,实现了关键设备的国产化和关键材料的替代,polyGCL还领导了颗粒状硅国家标准的主编。未来,FBR颗粒硅将在中国光伏产业链的碳减排中发挥重要作用。

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