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满足“碳达峰、碳中和”要求光伏材料颗粒硅新工艺来了

文章来源: admin     时间: 2021-04-09

      光伏工业需求的多晶硅纯度达99.9999%以上。现在,国际上绝大部分厂家出产的硅料,均选用传统的改善西门子法,这是最为老练、运用最广泛的工艺技能。而与改善西门子法出产的多晶硅比较,硅烷流化床法(FBR)出产的颗粒硅体积更小,能耗和本钱大大下降。

    出资削减30%,出产电耗下降65%,人员下降30%……

    保利协鑫近来发布布告称,该公司硅烷流化床法(FBR)颗粒硅1万吨项目投产后,通过出产运营及下流客户运用实证,颗粒硅各项方针再获新打破——头尾寿数、尾碳、成晶率、单产、转化功率均抢先职业水准。

    该布告发布后,引起资本商场和光伏工业界高度重视。

    现在,光伏发电的上游原资料首要是改善西门子法制备多晶硅,FBR颗粒硅面世后,有业界专家判别,颗粒硅有望引发多晶硅制作的一场颠覆性技能革命。那么FBR颗粒硅究竟是一个什么样的工艺产品?它与传统多晶硅有什么不同又为何能异军突起?科技日报记者4月2日就这些问题对业界专家进行了专访。

    硅料的价格和质量对光伏发电至关重要

    众所周知,光伏工业有着一条明晰而明晰的工业链,硅料、硅片、电池片、组件、运用体系是工业链上的5大环节。其间,硅料和硅片处于光伏工业链上游。

    硅料环节不只制作及研制门槛高,并且资金投入极大。一起,硅料的价格和质量对光伏发电的本钱和功率也起着至关重要的效果。

    近年来,光伏职业发展势头越来越猛,2020年我国光伏新增装机规划48.2GW,同比增加60%。在终端商场带动和国家法规的倒逼下,各家质料企业都在研制硅料新工艺。在这一布景下,颗粒硅逐渐走入人们视野。

    硅料即多晶硅,光伏工业需求的多晶硅纯度达99.9999%以上。现在,国际绝大部分厂家出产的硅料,均选用传统的改善西门子法,这是最为老练、运用最广泛的工艺技能。

    “改善西门子法首要原理是,把石英砂放在电炉中锻炼复原制成99%的工业硅粉,再与四氯化硅和氢气反响得到三氯氢硅,通过精馏、提纯、高温复原、尾气收回等一系列工艺流程,终究产出棒状多晶硅。”保利协鑫研讨院副院长蒋立民介绍说。

    FBR颗粒硅也是多晶硅,但与改善西门子法多晶硅比较,颗粒硅更小,仅有绿豆般大。自2010年开端,保利协鑫子公司中能硅业便开端自主研制颗粒硅技能,并通过收买海外财物,终究完成颗粒硅量产。

    “保利协鑫颗粒硅选用首创的硅烷流化床法制作,将质料三氯氢硅歧化制得硅烷,硅烷在流化床中进行分化反响制得颗粒状多晶硅,单程转化率可达99%,削减了尾气收回和精馏环节,反响温度也只要改善西门子法的60%,能够接连化出产,能耗和本钱都大大下降。”蒋立民告知记者。

    据介绍,下流硅片厂家拿到传统多晶硅后,还需求破碎、清洗然后用于拉单晶,而颗粒硅不需求破碎和清洗,能够直接投料拉单晶,并且流动性好,比较于传统多晶硅更适合新一代接连投料直拉工艺。

    碳中和对光伏工业链提出更高要求

    早在多年前,光伏工业链登陆国内之时,就有声响质疑光伏工业链能耗高,形成的污染和温室气体排放高于发电收益。

    跟着自主技能进步和实践查验,这种质疑声响现已逐渐消失。可是,硅料和硅片制作环节的较高能耗,不只限制光伏发电的本钱下降,也影响我国“碳达峰、碳中和”方针的完成。

    据业界人士介绍,现在光伏工业链中能耗最高的是硅料制作环节,能耗占比达45%。2020年5月,工信部发布《光伏制作职业标准条件(2020年本》(征求意见稿),该标准规则,新/扩建多晶硅归纳电耗不大于70千瓦时/千克。

    “依据咱们实测,FBR颗粒硅归纳电耗仅为18千瓦时/千克,远低于职业标准。”蒋立民说。

    我国已许诺,到2030年风电、太阳能发电总装机容量将到达12亿千瓦以上,这将带动大批光伏发电项目投建运营。依据工信部标准要求,记者沿着FBR颗粒硅和改善西门子法多晶硅的出产流程,分别对二者出产的多晶硅组件,在整个光伏工业链的途径进行碳脚印溯源,能够看出,仅硅料环节出产1吉瓦颗粒硅可减排13万吨二氧化碳,较改善西门子法下降74%,从整个工业链来看,出产1吉瓦组件至少可下降二氧化碳排放量47.7%。

    凭借着产能、本钱操控和技能等诸方面的优势,国际光伏工业重心逐渐向我国搬运。到2019年,我国在多晶硅、硅片、电池片和组件环节的产值占全球份额均已超越60%,分别为67%、97%、79%和71%。

    依照2020年国内硅料产能约43万吨测算,由FBR代替西门子法每年将削减二氧化碳排放1927万吨。依据瑞士苏黎世联邦理工学院研讨推论,一公顷树冠面积每年可耗费205吨二氧化碳,1927万吨二氧化碳需求9.4万公顷树冠面积,相当于每年多种了约9400万棵树。

    为筛选落后光伏产能,工信部标准已明晰提出“光伏制作企业应选用工艺先进、节能环保、产品质量好、出产本钱低的出产技能和设备”。

    蒋立民向科技日报记者介绍,通过10年研讨改善,FBR颗粒硅现已较好地处理产品质量、长周期接连运转、低本钱等大规划工业化问题。2019年,完成了要害设备国产化及要害资料代替,保利协鑫还领衔主编了颗粒硅国家标准。未来,FBR颗粒硅将对我国光伏工业链碳减排起到至关重要的效果。(来历:科技日报张晔实习生季天宇)
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