多晶硅，在日常生活中很多人對它并不陌生，錦州坩堝太陽能電池板、集成電路芯片等都是由其生產(chǎn)制作而成。然而，對于多晶硅的生產(chǎn)過程，很多人還停留在“高能耗、高污染”的印象?！皼]技術，只按傳統(tǒng)工藝，污染能耗問題難以避免。但通過自主技術研發(fā)，我們在多年前已經(jīng)實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，多晶硅綜合能耗降低超過80%，并有效解決了污染問題?！敝袊鞣乒こ碳夹g有限公司（下稱中國恩菲）副總工程師、多晶硅材料制備技術國家工程實驗室主任嚴大洲說。
　　我國多晶硅產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展并不是一帆風順的。據(jù)介紹，在我國自主研發(fā)的多晶硅生產(chǎn)技術誕生之前，美、日、德等國對中國實施技術封鎖，只能從國外進口多晶硅原料。2007年堪稱中國“多晶硅元年”，當年中國多晶硅產(chǎn)量首超千噸，洛陽中硅高科技有限公司（下稱中硅高科）產(chǎn)量占一半以上。2008年，國外媒體針對我國多晶硅生產(chǎn)造成污染進行了不實報道，輿論打壓剛剛興起的中國多晶硅產(chǎn)業(yè)。2010年，我國光伏產(chǎn)業(yè)遭遇美、韓多晶硅低價傾銷。2012年又遭到了歐美對光伏終端產(chǎn)品的“雙反”制裁。經(jīng)過多年努力，如今，單就光伏產(chǎn)業(yè)而言，我國目前市場規(guī)模已達到3600億元，很多中國企業(yè)的光伏發(fā)電產(chǎn)品遠銷海外。
　　逆境崛起
　　在行業(yè)內(nèi)，多晶硅有著“上帝賜給人類的寶石”的美稱。錦州坩堝硅礦資源無毒無害，中國硅資源尤其豐富，金屬硅產(chǎn)量占世界2/3，自用僅1/4，其余全部出口。如今，多晶硅已成為信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)重要的原材料。
　　雖然我國擁有豐富的礦產(chǎn)資源，但在2005年以前，美、日、德等國家都將多晶硅作為戰(zhàn)略材料，對我國實施技術封鎖和市場壟斷，多晶硅　　需求幾乎全部依賴進口。在技術受制于人的情況下，國內(nèi)多晶硅行業(yè)的生產(chǎn)水平、規(guī)模、成本、能耗、污染等問題備受詬病。
　　帶著對光伏行業(yè)巨大發(fā)展?jié)摿Φ念A期，中國恩菲的科研人員經(jīng)過多年的技術攻關，終于打破了國外壟斷，形成了中國特色的技術路線。據(jù)嚴大洲介紹，2005年，中國恩菲利用自主研發(fā)的技術在子公司中硅高科建成了國內(nèi)第一條年產(chǎn)300噸的多晶硅產(chǎn)業(yè)化示范線。2007年，國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量超過1000噸，盡管當時相關技術和原材料還需進口，但中國光伏發(fā)電板的產(chǎn)量已居世界第一位。2011年，國產(chǎn)多晶硅產(chǎn)量進一步提升，促使太陽能電池板產(chǎn)業(yè)鏈下游的硅成本大幅下降，促進了全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
　　就在我國多晶硅產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展時，2012年，歐美國家對我國光伏產(chǎn)業(yè)進行了“雙反”調(diào)查，使我國的光伏產(chǎn)品被攔在了歐美國家的國門之外。據(jù)嚴大洲介紹，歐美國家的多晶硅企業(yè)通過簽訂長單合同鎖定大量客戶，保障利潤長期化，再通過簽訂短單合同低價打壓中國新興產(chǎn)業(yè)。幾番措施下來，2012年，我國多晶硅行業(yè)全產(chǎn)業(yè)虧損，40多家企業(yè)停產(chǎn)，大批從國外進口的數(shù)十億元設備打了水漂。
　　海外市場受阻刺激了光伏內(nèi)需市場的快速發(fā)展，進而促進了我國能源結構的調(diào)整。隨著光伏內(nèi)需市場的快速啟動，我國多晶硅產(chǎn)業(yè)肩負起了發(fā)展新能源的重任。
　　技術突圍
　　為了解決多晶硅生產(chǎn)的高耗能問題，錦州坩堝中國恩菲的科研人員在大型節(jié)能還原爐系統(tǒng)研發(fā)上下了很大功夫?！肮?jié)能還原爐系統(tǒng)是實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)多晶硅產(chǎn)品的關鍵技術之一，是解決多晶硅大規(guī)模生產(chǎn)、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的根本途徑。”嚴大洲介紹，節(jié)能還原爐系統(tǒng)設計優(yōu)化，大幅提高了多晶硅節(jié)能還原爐單爐年產(chǎn)量，為萬噸級多晶硅生產(chǎn)線和節(jié)能技術提供技術支撐。他表示，目前，還原反應過程氣體單套裝置處理能力達到45000Nm3/h，多晶硅生產(chǎn)綜合電耗小于每公斤75千瓦時，生產(chǎn)每公斤多晶硅的蒸汽消耗低于30千克。這些綜合能源消耗數(shù)據(jù)代表著我國多晶硅生產(chǎn)技術已達到世界先進水平。
　　在多晶硅生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生四氯化硅等副產(chǎn)物，以往的回收技術難以對副產(chǎn)物進行有效處理，進而容易對環(huán)境造成污染?！笆聦嵣?，如果技術得當、處理得好，將相關副產(chǎn)物繼續(xù)投入生產(chǎn)環(huán)節(jié)加以利用，通過物料內(nèi)部循環(huán)，就可以進一步提高利用效率，解決污染問題。”嚴大洲介紹，“中國恩菲創(chuàng)造性地提出了反應過程氣體梯級分離提純技術，采用‘加壓分離-吸收-解析-吸附-再生’工藝，實現(xiàn)了物料循環(huán)凈化，顛覆了傳統(tǒng)多晶硅生產(chǎn)技術把反應過程氣體作為尾氣處理的技術路線，使多晶硅生產(chǎn)過程氣體的分離提純、再處理與循環(huán)利用率從25%提升到99.9%，單線尾氣處理能力達到每小時4.5萬立方米，能耗與國外進口技術相比進一步降低了30%，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，大幅降低物料消耗和生產(chǎn)成本。”
　　多晶硅純度是衡量產(chǎn)品品質(zhì)的關鍵指標，為此，中國恩菲從提高原料三氯氫硅的純度入手，攻克了高品質(zhì)多晶硅原料提純的難題，發(fā)明了三氯氫硅合成、高效篩板與填料組合的加壓精餾提純技術，將原料三氯氫硅的純度精餾至9N以上，研究了影響多晶硅品質(zhì)的幾十種微量組份及處理措施。
　　持續(xù)研發(fā)與提升多晶硅工藝技術及裝備水平，進一步節(jié)能、減耗、降本是多晶硅行業(yè)生存和發(fā)展的唯一選擇，是獨立自主發(fā)展我國光伏產(chǎn)業(yè)的必經(jīng)之路。嚴大洲表示，經(jīng)過8年的不懈努力和技術研發(fā)，如今我國多晶硅綜合能耗大大降低，市場價格由10年前的每噸325萬元降低到如今的每噸9萬元至12萬元，自主知識產(chǎn)權為我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎。
　　如今，以多晶硅為原料制造的光伏發(fā)電在農(nóng)村電氣化、通信行業(yè)、大型地面電站、光伏精準扶貧等方面實現(xiàn)快速發(fā)展。嚴大洲舉例說，在眾多多晶硅應用中，令人印象深刻的是在我國騰格里沙漠的邊緣有一處60MW光伏電站。起初建站時，這些太陽能電池板下方還是一片沙漠。漸漸地，由于電池板遮擋日照，減少了地面水分蒸發(fā)，沙化嚴重的土地上慢慢長出了草。后來，電站管理部門養(yǎng)了二十幾只羊吃草，到如今羊群已繁殖到上百只。光伏電站的建設，除了進行發(fā)電外，還幫助當?shù)貙崿F(xiàn)了生態(tài)修復，綠色養(yǎng)殖。