關(guān)于平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代具有性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)的顆粒硅的發(fā)展概況分析

太陽(yáng)的光線(xiàn)出現(xiàn)在生活中的每一個(gè)地方，人們的生活已經(jīng)離不開(kāi)太陽(yáng)，太陽(yáng)能不僅為植物生長(zhǎng)提供光源，而且也能為人類(lèi)提供能源，現(xiàn)在的光伏發(fā)電就是很大程度上利用了太陽(yáng)能。

低成本硅料產(chǎn)能大擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)集中度提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年陸續(xù)有 6 家多晶硅企業(yè)停產(chǎn)檢修，國(guó)內(nèi) 在產(chǎn)多晶硅企業(yè)數(shù)量由 2018 年初的 24 家，減少至 2019 年初的 18 家，再縮減至 2019 年底的 12 家。2019 年全年，前五家硅料企業(yè)產(chǎn)量占比達(dá)到 77.8%，較 2018 年的 60.5%明顯提升。截至 2019 年底， 協(xié)鑫、通威、大全、特變、東方希望五家企業(yè)合計(jì)產(chǎn)能占比達(dá)到 77%，預(yù)計(jì)后續(xù)還將進(jìn)一步提升。

目前行業(yè)普遍把顆粒硅作為添加料使用，基本上將摻雜比例控制在30%以下，現(xiàn)下頭部硅片廠的摻雜比例已可達(dá)到40%。摻雜比例主要受到微粉問(wèn)題的限制，微粉在爐內(nèi)高溫的場(chǎng)景下會(huì)在石英坩堝內(nèi)形成氧化物，影響晶體生長(zhǎng)，提高顆粒硅比例會(huì)加大晶體失活的風(fēng)險(xiǎn)。

粒狀硅制造商需要回答的第一個(gè)問(wèn)題是未來(lái)的技術(shù)路線(xiàn)圖。 “未來(lái)的大趨勢(shì)是通過(guò)提高產(chǎn)品效率來(lái)降低產(chǎn)品成本，從而刺激市場(chǎng)需求。如果粒狀硅制造商對(duì)產(chǎn)品的前景如此樂(lè)觀，那么他們將有更大的擴(kuò)張規(guī)模來(lái)?yè)屨际袌?chǎng)份額。”

從中長(zhǎng)期來(lái)看，行業(yè)集中度將進(jìn)一步提高。預(yù)計(jì)在未來(lái)五年內(nèi)，將有五家國(guó)內(nèi)公司(協(xié)鑫，通威，特變電工，大全，東方希望)，產(chǎn)能為70-100,000噸。是的，在單晶硅晶片領(lǐng)域，隆基和中環(huán)的雙頭壟斷結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，根據(jù)現(xiàn)有的擴(kuò)張計(jì)劃，通威，愛(ài)旭和隆基將在產(chǎn)能規(guī)模上形成相對(duì)明顯的領(lǐng)先地位。

粒狀硅的生產(chǎn)過(guò)程較短，后處理步驟較少：粒狀硅產(chǎn)品呈球形，流動(dòng)性好，圓度> 0.92，中值粒徑約2mm，可以更好地滿(mǎn)足硅粉的尺寸要求。無(wú)需粉碎過(guò)程即可重新進(jìn)料。減少損失和破碎成本，同時(shí)有效避免在破碎過(guò)程中引入雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。

我們知道，西門(mén)子工藝多晶硅的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)基于一級(jí)，二級(jí)和三級(jí)雜質(zhì)含量。工業(yè)上還習(xí)慣于不同密度的棒狀硅，習(xí)慣上分為致密材料和疏松材料，后者被稱(chēng)為花椰菜材料，珊瑚材料等。膨化的珊瑚材料在破碎過(guò)程中很容易被雜質(zhì)和灰塵污染，當(dāng)珊瑚材料填充到坩堝中時(shí)，其占據(jù)的空間與致密的材料一樣多，但加熱熔化后硅液較少，影響拉晶效率。

粒狀硅生產(chǎn)的單位能耗很小，每噸能耗為20-25kWh，比西門(mén)子的45-60kWh降低50-70%。顆粒硅流化床技術(shù)采用硅烷氣制備，生產(chǎn)反應(yīng)溫度低，還原溫度為500 +°C就足夠了，采用改良的西門(mén)子法還原三氯硅烷需要1080°C以上的高溫。

無(wú)論棒狀多晶硅還是粒狀多晶硅均可使用該產(chǎn)品，但以誰(shuí)為準(zhǔn)。從目前的報(bào)道來(lái)看，棒狀多晶硅已經(jīng)在市場(chǎng)上得到驗(yàn)證。粒狀多晶硅具有較高的氫含量和更多的灰分，但仍可以使用，但比棒狀多晶硅難于使用。另外，粒狀硅正在轉(zhuǎn)化過(guò)程中。將產(chǎn)生大量粉末，并且在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生粉末。產(chǎn)品有被污染的危險(xiǎn)?，F(xiàn)金成本已經(jīng)很低嗎?在技術(shù)上可能需要進(jìn)一步克服。

粒狀硅具有大的比表面積并且更容易吸收雜質(zhì)。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量粉末，在運(yùn)輸過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生粉末，并且產(chǎn)品可能受到污染。在制氫環(huán)境中，存在吸附。生產(chǎn)容器的壁是碳基的。在生產(chǎn)過(guò)程中，硅會(huì)碰到壁，襯里大部分是碳基的。隨著粒狀硅生產(chǎn)線(xiàn)的升級(jí)，將解決氫雜質(zhì)和粉塵等問(wèn)題。

以前，行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者通常認(rèn)為粒狀硅，花椰菜材料和珊瑚材料相同且難以使用。但是，隨著下游單晶企業(yè)的發(fā)展，這些問(wèn)題正在逐步得到解決。一些行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者還認(rèn)為，西門(mén)子技術(shù)已達(dá)到頂峰。使用西門(mén)子的硅法可能并不芬芳。不得不說(shuō)粒狀硅是一種新技術(shù)，它確實(shí)具有許多優(yōu)勢(shì)，但是無(wú)論西門(mén)子技術(shù)已經(jīng)完全過(guò)時(shí)，還是該技術(shù)已經(jīng)達(dá)到頂峰，都可能沒(méi)有必要。

如果某一天人們能高效利用太陽(yáng)能，相信能解決很大的能源問(wèn)題，畢竟太陽(yáng)能是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的，能保證人類(lèi)的永續(xù)發(fā)展，需要我們科研人員更加努力。