1.2 热氢化与冷氢化技术对比
根据以上的分析,冷氢化技术是有效降低多晶硅生产成本的技术。改良西门子法下多晶硅生产能耗80‐200kWh/Kg,生产成本18‐45 美元/Kg ,企业间差距很大,除生产规模之外,主要是各企业在改良西门子法的生产环节选择使用传统的热氢法技术还是使用冷氢化技术,在多晶硅生产成本上就可以相差10美元/Kg。原因在于热氢法的反应温度高,需要1000 度以上的高温,而从硅到三氯氢硅一次转换效率只有15%,企业通常需要从外采购三氯氢硅,致使多晶硅生产成本较高,冷氢法反应温度仅需要300‐500 度,一次三氯氢硅合成效率达到25%。
表 1 、热氢化技术能耗以及转化率对比
预计未来5 年多晶硅生产能耗将降至70kWh/kg,实现电耗成本进一步下降。电耗下降主要依赖于冷氢化技术的广泛应用,目前国内的冷氢化设备实际运行率在60% 以下,与国际平均水平90% 还存在一定的差距。其原因主要是国内大多数企业的生产工艺还比较落后,要想通过技术改造,实现冷氢化生产需要大笔资金投入,以产能在2 万吨左右的乐山电力为例,冷氢化技改项目预计总投资7.59 亿元,巨大的技改投入使众多企业望尘莫及。
2 硅片与清洁生产
2.1 硅片的成本分析
硅片的成本中,多晶硅成本占比约为55%,切割线、切割液和刃料总占比为33%,电力、折旧及其他占12% (图2 )。其中,使用金刚石线可以提高效率,同时节约成本;浆料内部回收再利用也能降低硅片的加工成本。铸锭热场改造,使用大尺寸坩埚,可以提高铸锭合格率,降低能耗。此环节中,切割液的排放是液体废弃物中化学需氧量的主要来源。通过对切割液的回收使用,能够降低废水排放,从而削减处理成本。而且,通过使用金钢线切割,还能够避免使用切割液,虽然金钢线在成本上不具有太大优势,但因为能不使用切割液,不但能减少切割液的使用成本,还节省了大部分的废水处理成本,而且对环境有利,使它成为切割线的发展方向。
图2 片加工的成本分析(单位:美元/ 瓦)