中國式瘋狂：大煉多晶硅

　　據馳昂咨詢(xún)網(wǎng)站報道，高純度多晶硅是電子信息產(chǎn)業(yè)和光伏太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)最重要的原材料。2008年，國內電子信息產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)對多晶硅的需求量預計將達7.1萬(wàn)噸，其中太陽(yáng)能級多晶硅(純度超過(guò)99.9999%，6N)需求約為3.98萬(wàn)噸，約占需求總量的56%。而在生產(chǎn)方面，預計2008年全球高純多晶硅產(chǎn)量將達到5.2萬(wàn)噸，其中Hemlock、Wacker、REC等七家國際大廠(chǎng)的總產(chǎn)量預計約為4.9萬(wàn)噸，國內廠(chǎng)商可以實(shí)現的總產(chǎn)量預計約為1500噸。

　　由于高純多晶硅市場(chǎng)呈現嚴重供不應求的緊張態(tài)勢，光伏太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)許多下游企業(yè)飽嘗多晶硅短缺之苦。太陽(yáng)能級多晶硅現貨價(jià)格自2005年從55美元公斤開(kāi)始節節攀升，在2006年到達200美元以上，至2007年12月市場(chǎng)現貨價(jià)格甚至達到400美元公斤，至今散貨市場(chǎng)價(jià)格仍維持在300美元以上。

　　行業(yè)暴利引發(fā)了大煉多晶硅的投資熱潮。馳昂咨詢(xún)(Sinotes)近期的一份跟蹤研究顯示，截至2008年5月，中國共有34家廠(chǎng)商開(kāi)工建設高純多晶硅提純項目(生產(chǎn)純度為6N以上的多晶硅，設計產(chǎn)能不小于300噸年)，其中東汽峨嵋、新光硅業(yè)、洛陽(yáng)中硅、江蘇中能等四家企業(yè)已經(jīng)擁有批量生產(chǎn)能力，在建生產(chǎn)項目共37個(gè)，完全達產(chǎn)后產(chǎn)能總和為6.8萬(wàn)噸，項目大多數在08、09年進(jìn)入試生產(chǎn)。

　　更令人吃驚的是，這些廠(chǎng)商已經(jīng)公布的遠期生產(chǎn)規劃之和已經(jīng)超過(guò)了17萬(wàn)噸，規劃中大多數產(chǎn)能將在2012年前實(shí)現。這還不算另外16家已經(jīng)備案或正在籌備開(kāi)工的企業(yè)，以及棱光實(shí)業(yè)、桑杏硅業(yè)等一批年生產(chǎn)能力幾十噸的企業(yè)。

　　一哄而上的多晶硅生產(chǎn)項目，不禁引起了我們的許多思考。

　　一本萬(wàn)利還是刻舟求劍？

　　高純多晶硅原料的主要供應廠(chǎng)商為7家國際大廠(chǎng)，他們對于太陽(yáng)能光伏應用前景的歷史判斷，以及大規模擴產(chǎn)的所需要的時(shí)間周期，導致短期內高純多晶硅供不應求，價(jià)格不斷上漲。但現在國際大廠(chǎng)已經(jīng)紛紛在擴產(chǎn)，并且不斷有新的擴產(chǎn)計劃公布，還有另外FSU(俄羅斯)、Elken(挪威)等13個(gè)新的大型企業(yè)加入生產(chǎn)陣營(yíng)，馳昂咨詢(xún)預計多晶硅供需將在2010年達到基本平衡，甚至在2012年之前有供應過(guò)剩的可能。

　　國外大型多晶硅企業(yè)經(jīng)過(guò)很長(cháng)時(shí)間的運行，工藝成熟，技術(shù)先進(jìn)，積累了很多生產(chǎn)經(jīng)驗，其產(chǎn)品成本大多在25-30美元公斤。而國內廠(chǎng)商雖然在控制系統、自動(dòng)化程度等設備上相差不多，但核心技術(shù)，如還原、氫化、回收等工藝都還有較大差距。再加上比較高的電價(jià)(大多數在0.3元-0.5元kWh區間)和高耗電水平，其產(chǎn)品成本約超過(guò)60美元公斤。和國外大廠(chǎng)相比，國內廠(chǎng)商不具備成本優(yōu)勢。

　　目前多晶硅的高售價(jià)掩藏了很多技術(shù)和資源上的問(wèn)題，而一旦供需矛盾緩和，價(jià)格降下來(lái)，很多問(wèn)題就會(huì )暴露出來(lái)。倘若在2011-2012年，國內大多數在建項目達產(chǎn)之時(shí)，高純多晶硅價(jià)格降到60美元公斤甚至更低的水平，那將會(huì )是一番什么樣的景象？

　　改良西門(mén)子法還是物理法提純？

　　在生產(chǎn)高純多晶硅的技術(shù)方面，目前多種生產(chǎn)工藝路線(xiàn)并存，國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統工藝有改良西門(mén)子法、硅烷法和流化床法。

　　其中應用最為廣泛的技術(shù)是改良西門(mén)子法，約有70-80%的多晶硅項目采用改良西門(mén)子法。該方法通過(guò)采用大型還原爐，降低了單位產(chǎn)品能耗，采用SiCl4氫化和尾氣干法回收工藝，降低了原輔材料的消耗。

　　根據馳昂咨詢(xún)公司的統計，國內在建和已經(jīng)運行的44個(gè)較大型項目中，有40個(gè)采用的是改良西門(mén)子法，其技術(shù)大多數來(lái)源于峨嵋半導體廠(chǎng)、洛陽(yáng)中硅，其次來(lái)自俄羅斯，少量來(lái)自歐美。另外4個(gè)在建項目則采用“物理法”提純技術(shù)(對冶金級的硅進(jìn)行造渣、精煉、酸洗等方式，將雜質(zhì)去除，硅不參加化學(xué)反應)，另外還有一批原先生產(chǎn)金屬硅的企業(yè)，目前也在嘗試通過(guò)物理法提純多晶硅。

　　河南南陽(yáng)的迅天宇科技開(kāi)發(fā)有限公司、湖南益陽(yáng)的晶鑫新能源科技實(shí)業(yè)公司是物理法路線(xiàn)的領(lǐng)先廠(chǎng)商，迅天宇公司在2007年被評為“河南省科技創(chuàng )新50強企業(yè)”第一名，同年國家發(fā)改委曾資助迅天宇公司2000萬(wàn)元人民幣，IDGVC也投資了該公司。迅天宇公司聲稱(chēng)，其技術(shù)與西門(mén)子化學(xué)法相比，電耗可減少23，水耗減少910，生產(chǎn)成本降低56，而且幾乎沒(méi)有污染。

　　如果物理法大規模提純多晶硅獲得成功，那么無(wú)疑將會(huì )改寫(xiě)硅材料的產(chǎn)業(yè)格局，早先采用化學(xué)法生產(chǎn)多晶硅的企業(yè)都將排著(zhù)隊倒閉。但到目前為止，全世界沒(méi)有一個(gè)工廠(chǎng)是一直沿用物理法進(jìn)行生產(chǎn)的。目前國外廠(chǎng)商比較先進(jìn)的物理法提純技術(shù)(Hemlock)，做出來(lái)的硅也只能作為摻和料加到化學(xué)法硅里面去，而且摻和比例很小。有一種普遍意見(jiàn)認為，物理法提純多晶硅就好比是“永動(dòng)機”、“水變油”，是緣木求魚(yú)。但從事物理法提純的廠(chǎng)商和科研人員卻認定它是解決硅材料難題的終極方案。

　　我們拭目以待物理法提純的新進(jìn)展，讓事實(shí)來(lái)說(shuō)話(huà)吧！

　　非晶硅還是晶體硅？

　　高純多晶硅的供應緊張，要歸因于光伏太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長(cháng)。2008年，預計電子級多晶硅市場(chǎng)增長(cháng)將陷于停滯，而光伏級多晶硅的需求將猛增46%。

　　晶體硅(單晶硅和多晶硅)太陽(yáng)能電池由于發(fā)展歷史較早且技術(shù)比較成熟，裝機容量一直占據領(lǐng)先地位。雖然技術(shù)進(jìn)步和規模擴大使其成本不斷下降，但由于材料和工藝的限制，晶體硅太陽(yáng)能電池進(jìn)一步降低成本的空間相當有限。這為非晶硅電池(薄膜太陽(yáng)能電池)的開(kāi)發(fā)和快速發(fā)展奠定了基礎。雖然非晶硅電池目前轉換效率及穩定性仍不及晶體硅電池，但其成本低廉、制程簡(jiǎn)單、易大面積量產(chǎn)、產(chǎn)品透光性佳等特點(diǎn)使它受到投資追捧。

　　近年來(lái)世界各國持之以恒地在非晶硅太陽(yáng)能的利用領(lǐng)域投入研發(fā)力量，低成本、大面積的非晶硅電池研發(fā)頗見(jiàn)成效。其市場(chǎng)份額雖然只占整個(gè)光伏市場(chǎng)的不足15%，但隨著(zhù)非晶硅材料的衰減降低、銅銦鎵硒(CIGS)和碲化鎘(CdTe)制造技術(shù)獲得突破，非晶硅太陽(yáng)能電池將對晶體硅材料正變得更加具有替代性。

　　多晶硅生產(chǎn)商多半都認為太陽(yáng)能發(fā)電舍我其誰(shuí)，但技術(shù)革新的速度誰(shuí)又能料得到呢？

　　清潔能源還是污染大戶(hù)？

　　國內在建多晶硅生產(chǎn)項目大多使用改良西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅，生產(chǎn)1千瓦的太陽(yáng)能電池約需10公斤的多晶硅，需要消耗電能3000-5000度，耗電量十分巨大。

　　比能耗更為嚴重的是污染問(wèn)題，每提純1噸多晶硅就會(huì )有8噸以上的四氯化硅產(chǎn)生，以及三氯氫硅、氯氣等廢液廢氣。未經(jīng)處理回收的四氯化硅是一種有極強腐蝕性、難以保存的有毒液體，但如果能有效分離尾氣中的四氯化硅、三氯氫硅、氯化氫和氫氣，那么不僅可以返回系統循環(huán)使用，其中四氯化硅如果能達到99.99%以上的純度，還是極有價(jià)值的光纖級原料副產(chǎn)品(目前光纖生產(chǎn)用四氯化硅全部由國外進(jìn)口)。但國內近期一窩蜂上馬的多晶硅項目，除新光硅業(yè)等少數幾家外，都還沒(méi)有完全掌握尾氣回收技術(shù)。

　　已有的幾個(gè)多晶硅提純項目所回收的副產(chǎn)品四氯化硅純度不高，約為95－99.9％，只能免費送給氣相法生產(chǎn)白炭黑的廠(chǎng)家，甚至每噸要倒貼1500元左右。據《華盛頓郵報》3月9日報道，中國某多晶硅制造商在過(guò)去9個(gè)月以來(lái)，持續在工廠(chǎng)四周空地傾倒有毒廢棄物四氯化硅，造成土地無(wú)法種植農作物。而在福建省龍巖市連城縣，一個(gè)小規模的多晶硅提純項目使得周邊土地上樹(shù)木枯死，稻田荒蕪。我們現在是把清潔能源出口到了國外，但卻把能耗和污染留給了自己。

　　而等到大批新建項目投產(chǎn)之日，大量產(chǎn)生的四氯化硅難以處理將成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。如果廠(chǎng)商短期內不能掌握成熟的回收技術(shù)，那么本已嚴峻的環(huán)保形勢將面臨新的沖擊。更壞的可能是，在多晶硅產(chǎn)能過(guò)剩的同時(shí)，付出重大污染代價(jià)卻無(wú)法獲得相應收益，整個(gè)產(chǎn)業(yè)將面臨嚴重損失。