中国式疯狂：大炼多晶硅

　　据驰昂咨询网站报道，高纯度多晶硅是电子信息产业和光伏太阳能产业最重要的原材料。2008年，国内电子信息产业和光伏产业对多晶硅的需求量预计将达7.1万吨，其中太阳能级多晶硅(纯度超过99.9999%，6N)需求约为3.98万吨，约占需求总量的56%。而在生产方面，预计2008年全球高纯多晶硅产量将达到5.2万吨，其中Hemlock、Wacker、REC等七家国际大厂的总产量预计约为4.9万吨，国内厂商可以实现的总产量预计约为1500吨。

　　由于高纯多晶硅市场呈现严重供不应求的紧张态势，光伏太阳能产业许多下游企业饱尝多晶硅短缺之苦。太阳能级多晶硅现货价格自2005年从55美元公斤开始节节攀升，在2006年到达200美元以上，至2007年12月市场现货价格甚至达到400美元公斤，至今散货市场价格仍维持在300美元以上。

　　行业暴利引发了大炼多晶硅的投资热潮。驰昂咨询(Sinotes)近期的一份跟踪研究显示，截至2008年5月，中国共有34家厂商开工建设高纯多晶硅提纯项目(生产纯度为6N以上的多晶硅，设计产能不小于300吨年)，其中东汽峨嵋、新光硅业、洛阳中硅、江苏中能等四家企业已经拥有批量生产能力，在建生产项目共37个，完全达产后产能总和为6.8万吨，项目大多数在08、09年进入试生产。

　　更令人吃惊的是，这些厂商已经公布的远期生产规划之和已经超过了17万吨，规划中大多数产能将在2012年前实现。这还不算另外16家已经备案或正在筹备开工的企业，以及棱光实业、桑杏硅业等一批年生产能力几十吨的企业。

　　一哄而上的多晶硅生产项目，不禁引起了我们的许多思考。

　　一本万利还是刻舟求剑？

　　高纯多晶硅原料的主要供应厂商为7家国际大厂，他们对于太阳能光伏应用前景的历史判断，以及大规模扩产的所需要的时间周期，导致短期内高纯多晶硅供不应求，价格不断上涨。但现在国际大厂已经纷纷在扩产，并且不断有新的扩产计划公布，还有另外FSU(俄罗斯)、Elken(挪威)等13个新的大型企业加入生产阵营，驰昂咨询预计多晶硅供需将在2010年达到基本平衡，甚至在2012年之前有供应过剩的可能。

　　国外大型多晶硅企业经过很长时间的运行，工艺成熟，技术先进，积累了很多生产经验，其产品成本大多在25-30美元公斤。而国内厂商虽然在控制系统、自动化程度等设备上相差不多，但核心技术，如还原、氢化、回收等工艺都还有较大差距。再加上比较高的电价(大多数在0.3元-0.5元kWh区间)和高耗电水平，其产品成本约超过60美元公斤。和国外大厂相比，国内厂商不具备成本优势。

　　目前多晶硅的高售价掩藏了很多技术和资源上的问题，而一旦供需矛盾缓和，价格降下来，很多问题就会暴露出来。倘若在2011-2012年，国内大多数在建项目达产之时，高纯多晶硅价格降到60美元公斤甚至更低的水平，那将会是一番什么样的景象？

　　改良西门子法还是物理法提纯？

　　在生产高纯多晶硅的技术方面，目前多种生产工艺路线并存，国际上多晶硅生产主要的传统工艺有改良西门子法、硅烷法和流化床法。

　　其中应用最为广泛的技术是改良西门子法，约有70-80%的多晶硅项目采用改良西门子法。该方法通过采用大型还原炉，降低了单位产品能耗，采用SiCl4氢化和尾气干法回收工艺，降低了原辅材料的消耗。

　　根据驰昂咨询公司的统计，国内在建和已经运行的44个较大型项目中，有40个采用的是改良西门子法，其技术大多数来源于峨嵋半导体厂、洛阳中硅，其次来自俄罗斯，少量来自欧美。另外4个在建项目则采用“物理法”提纯技术(对冶金级的硅进行造渣、精炼、酸洗等方式，将杂质去除，硅不参加化学反应)，另外还有一批原先生产金属硅的企业，目前也在尝试通过物理法提纯多晶硅。

　　河南南阳的迅天宇科技开发有限公司、湖南益阳的晶鑫新能源科技实业公司是物理法路线的领先厂商，迅天宇公司在2007年被评为“河南省科技创新50强企业”第一名，同年国家发改委曾资助迅天宇公司2000万元人民币，IDGVC也投资了该公司。迅天宇公司声称，其技术与西门子化学法相比，电耗可减少23，水耗减少910，生产成本降低56，而且几乎没有污染。

　　如果物理法大规模提纯多晶硅获得成功，那么无疑将会改写硅材料的产业格局，早先采用化学法生产多晶硅的企业都将排着队倒闭。但到目前为止，全世界没有一个工厂是一直沿用物理法进行生产的。目前国外厂商比较先进的物理法提纯技术(Hemlock)，做出来的硅也只能作为掺和料加到化学法硅里面去，而且掺和比例很小。有一种普遍意见认为，物理法提纯多晶硅就好比是“永动机”、“水变油”，是缘木求鱼。但从事物理法提纯的厂商和科研人员却认定它是解决硅材料难题的终极方案。

　　我们拭目以待物理法提纯的新进展，让事实来说话吧！

　　非晶硅还是晶体硅？

　　高纯多晶硅的供应紧张，要归因于光伏太阳能产业的爆发式增长。2008年，预计电子级多晶硅市场增长将陷于停滞，而光伏级多晶硅的需求将猛增46%。

　　晶体硅(单晶硅和多晶硅)太阳能电池由于发展历史较早且技术比较成熟，装机容量一直占据领先地位。虽然技术进步和规模扩大使其成本不断下降，但由于材料和工艺的限制，晶体硅太阳能电池进一步降低成本的空间相当有限。这为非晶硅电池(薄膜太阳能电池)的开发和快速发展奠定了基础。虽然非晶硅电池目前转换效率及稳定性仍不及晶体硅电池，但其成本低廉、制程简单、易大面积量产、产品透光性佳等特点使它受到投资追捧。

　　近年来世界各国持之以恒地在非晶硅太阳能的利用领域投入研发力量，低成本、大面积的非晶硅电池研发颇见成效。其市场份额虽然只占整个光伏市场的不足15%，但随着非晶硅材料的衰减降低、铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉(CdTe)制造技术获得突破，非晶硅太阳能电池将对晶体硅材料正变得更加具有替代性。

　　多晶硅生产商多半都认为太阳能发电舍我其谁，但技术革新的速度谁又能料得到呢？

　　清洁能源还是污染大户？

　　国内在建多晶硅生产项目大多使用改良西门子法生产多晶硅，生产1千瓦的太阳能电池约需10公斤的多晶硅，需要消耗电能3000-5000度，耗电量十分巨大。

　　比能耗更为严重的是污染问题，每提纯1吨多晶硅就会有8吨以上的四氯化硅产生，以及三氯氢硅、氯气等废液废气。未经处理回收的四氯化硅是一种有极强腐蚀性、难以保存的有毒液体，但如果能有效分离尾气中的四氯化硅、三氯氢硅、氯化氢和氢气，那么不仅可以返回系统循环使用，其中四氯化硅如果能达到99.99%以上的纯度，还是极有价值的光纤级原料副产品(目前光纤生产用四氯化硅全部由国外进口)。但国内近期一窝蜂上马的多晶硅项目，除新光硅业等少数几家外，都还没有完全掌握尾气回收技术。

　　已有的几个多晶硅提纯项目所回收的副产品四氯化硅纯度不高，约为95－99.9％，只能免费送给气相法生产白炭黑的厂家，甚至每吨要倒贴1500元左右。据《华盛顿邮报》3月9日报道，中国某多晶硅制造商在过去9个月以来，持续在工厂四周空地倾倒有毒废弃物四氯化硅，造成土地无法种植农作物。而在福建省龙岩市连城县，一个小规模的多晶硅提纯项目使得周边土地上树木枯死，稻田荒芜。我们现在是把清洁能源出口到了国外，但却把能耗和污染留给了自己。

　　而等到大批新建项目投产之日，大量产生的四氯化硅难以处理将成为制约产业发展的瓶颈。如果厂商短期内不能掌握成熟的回收技术，那么本已严峻的环保形势将面临新的冲击。更坏的可能是，在多晶硅产能过剩的同时，付出重大污染代价却无法获得相应收益，整个产业将面临严重损失。