2013年電加熱器在多晶硅生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用分析

中國(guó)產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告網(wǎng)訊： 

    內(nèi)容提要：目前國(guó)際上和國(guó)內(nèi)絕對(duì)大多數(shù)企業(yè)均通過(guò)改良西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅，改良西門(mén)子法，又稱(chēng)三氯氫硅（SiHCl3）還原法，是目前技術(shù)上最成熟的多晶硅生產(chǎn)工藝，能否實(shí)現(xiàn)閉路生產(chǎn)是決定其工藝能耗高低、原料利用率和產(chǎn)品成本的關(guān)鍵。因?yàn)樵谟萌�氯氫硅生產(chǎn)多晶硅的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品四氯化硅，四氯化硅是一種具有強(qiáng)腐蝕性的有毒有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而每生產(chǎn)1噸多晶硅會(huì)產(chǎn)生15－20噸四氯化硅，因此多晶硅生產(chǎn)企業(yè)必須對(duì)四氯化硅進(jìn)行處理，而因?yàn)樗穆然�硅的量巨大，處理的方式、效率�?huì)對(duì)其生產(chǎn)成本造成巨大影響。

    多晶硅是制造用于太陽(yáng)能發(fā)電的光伏電池的主要原材料，目前光伏電池主要分晶硅電池和薄膜電池兩種，其中晶硅電池占到絕大多數(shù)，根據(jù)歐洲光伏協(xié)會(huì)（EPIA）的統(tǒng)計(jì)，2007年晶硅電池占光伏電池總量的87.4%，晶硅電池的技術(shù)已較為成熟，其穩(wěn)定性和可靠性已得到用戶的充分驗(yàn)證，而薄膜電池雖然在生產(chǎn)成本方面有著一定優(yōu)勢(shì)（隨著2008年下半年以來(lái)多晶硅價(jià)格的快速下跌，薄膜電池在成本方面的優(yōu)勢(shì)已大為削弱），但其轉(zhuǎn)換效率比晶硅電池要低很多且存在較突出的衰退現(xiàn)象，因此在未來(lái)可預(yù)期的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，光伏電池仍將以晶硅電池為主。而晶硅電池又分為多晶硅電池和單晶硅電池兩種，占比約為70%和30%，不過(guò)單晶硅一般是通過(guò)對(duì)多晶硅采用直拉法等工藝制造的，因此，多晶硅是制作晶硅電池的主要原料。 

    目前國(guó)際上和國(guó)內(nèi)絕對(duì)大多數(shù)企業(yè)均通過(guò)改良西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅，改良西門(mén)子法，又稱(chēng)三氯氫硅（SiHCl3）還原法，是目前技術(shù)上最成熟的多晶硅生產(chǎn)工藝，能否實(shí)現(xiàn)閉路生產(chǎn)是決定其工藝能耗高低、原料利用率和產(chǎn)品成本的關(guān)鍵。因?yàn)樵谟萌�氯氫硅生產(chǎn)多晶硅的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品四氯化硅，四氯化硅是一種具有強(qiáng)腐蝕性的有毒有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而每生產(chǎn)1噸多晶硅會(huì)產(chǎn)生15－20噸四氯化硅，因此多晶硅生產(chǎn)企業(yè)必須對(duì)四氯化硅進(jìn)行處理，而因?yàn)樗穆然�硅的量巨大，處理的方式、效率�?huì)對(duì)其生產(chǎn)成本造成巨大影響。 

    電加熱器制造商在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的位置

    對(duì)四氯化硅的處理方式有三種：一種將四氯化硅水解為二氧化硅和稀鹽酸，稀鹽酸用石灰中和，而二氧化硅則埋填處理，這種處理方式，對(duì)四氯化硅不能進(jìn)行回收利用，成本很高，目前一些小規(guī)模的企業(yè)采用了這種處理方式；第二種方式是用四氯化硅生產(chǎn)化工原料氣相法白炭黑，不過(guò)氣相法白炭黑的市場(chǎng)容量有限，所能處理的四氯化硅也較為有限；第三種方式，也是目前使用最多的處理方式就是將四氯化硅轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)多晶硅的三氯氫硅，繼續(xù)生產(chǎn)多晶硅。用四氯化硅生產(chǎn)三氯氫硅又有兩種工藝：熱氫化工藝和冷氫化工藝，目前國(guó)外大型多晶硅生產(chǎn)企業(yè)均采用冷氫化工藝進(jìn)行四氯化硅處理，熱氫化工藝已被淘汰，而國(guó)內(nèi)廠商多數(shù)還以熱氫化處理為主。冷氫化工藝同熱氫化工藝的優(yōu)劣比較如下表所示：

    冷氫化下改良西門(mén)子法閉路循環(huán)工藝流程

    由于冷氫化工藝相比較于熱氫化工藝，有著明顯的優(yōu)勢(shì)，其生產(chǎn)成本要比熱氫化下的低很多，因此國(guó)外大廠商都已采用冷氫化工藝處理四氯化硅，不過(guò)冷氫化的技術(shù)較為復(fù)雜，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的要求較高，原本該技術(shù)只掌握在國(guó)外廠商手中，且對(duì)我國(guó)采取封鎖態(tài)度，只把已淘汰的熱氫化技術(shù)出口到中國(guó)。但是，國(guó)內(nèi)的少數(shù)廠商，如江蘇中能（目前我國(guó)規(guī)模最大的多晶硅制造商，）、洛陽(yáng)中硅（我國(guó)最早從事多晶硅生產(chǎn)的企業(yè)之一）等，通過(guò)研發(fā)，逐步掌握了冷氫化的工藝技術(shù)并成功實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用。目前，隨著冷氫化技術(shù)在國(guó)內(nèi)的不斷成熟和逐步擴(kuò)散，已經(jīng)有越來(lái)越多的廠商開(kāi)始逐步掌握該項(xiàng)技術(shù)。 

    電加熱器及其控制系統(tǒng)是冷氫化工藝設(shè)備的核心設(shè)備，在其工藝過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)都需采用并發(fā)揮著重要作用，而由于其必須在高溫、高壓和充滿著強(qiáng)腐蝕性氣體的環(huán)境中工作，因此對(duì)電加熱器的性能要求非常高。因?yàn)樵诟邷亍��?qiáng)腐蝕性工作環(huán)境下，電加熱元件的表面很容易被氧化或受到腐蝕，其內(nèi)部絕緣層的絕緣特性極易遭到破壞；而在高壓環(huán)境下，發(fā)熱元件很容易發(fā)生變形，其焊接部位極易產(chǎn)生泄漏。 

    原本該類(lèi)電加熱器只有國(guó)外大型廠商能夠生產(chǎn)，價(jià)格十分昂貴。鎮(zhèn)江東方電熱科技股份有限公司通過(guò)自主研發(fā)、和江蘇中能、洛陽(yáng)中硅等企業(yè)的緊密合作，研制出了適合它們冷氫化工藝特點(diǎn)的電加熱器系統(tǒng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，目前已成為該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�生產(chǎn)和成功批量應(yīng)用的唯一供應(yīng)商。由于上述電加熱器的工作環(huán)境十分惡劣，通常其核心部件電加熱芯一年左右需更換一次，每次更換的電加熱芯的價(jià)值約為電加熱器的40%－60%左右。