導(dǎo)語：多晶硅化工節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)探究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:在所有的化工產(chǎn)品中，多晶硅的生產(chǎn)需要消耗大量的能源，不僅不利于節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，阻礙了環(huán)境保護(hù)，而且也不利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增長，所以在多晶硅化工中采取節(jié)能措施是有必要的。本文將先進(jìn)行多晶硅生產(chǎn)中能耗的分析，再說明多晶硅生產(chǎn)中的節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)。

關(guān)鍵詞:多晶硅；化工節(jié)能；生產(chǎn)技術(shù)

現(xiàn)階段，多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)面臨著降低能源能耗，保護(hù)環(huán)境、減少污染的難題，需要在此基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量，所以這還需要我國人員的努力和合作，還有很長的一段路要走。目前我國的一些太陽能硅材料大多數(shù)都依賴于進(jìn)口，這說明多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)需要革新，不能受制于人。使用最多的多晶硅材料就是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)了，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈包括硅原料生產(chǎn)，硅棒以及硅片生產(chǎn)，包含太陽能電池組裝、組件和光伏產(chǎn)品生產(chǎn)和發(fā)電等系統(tǒng)。其中硅原料的生產(chǎn)是最重要的環(huán)節(jié)，比如說現(xiàn)在世界上最大的太陽能光伏電池90%以上都是由多晶硅或單晶硅制作的，多晶硅的生產(chǎn)主要有幾個問題需要解決，第一個是解決能耗問題，減少污染和提高質(zhì)量、產(chǎn)量，另外，還要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，并在結(jié)合我國實際的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。

1多晶硅化工生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

1．1技術(shù)尚有欠缺

在世界的光伏產(chǎn)業(yè)中，對硅的生產(chǎn)要求較高，要求多晶硅具有較高的純度，純度需要達(dá)到7～9個9，并且其中硼和磷的含量也要控制在較小的范圍之內(nèi)，它是光伏企業(yè)中太陽能電池所用的最核心原料，所以，具有高純度硅原料的企業(yè)就具有了較大的市場競爭力。在企業(yè)中，都追求高純度硅料生產(chǎn)的合成、精制以及提純等，現(xiàn)階段，我國的多晶硅儲量比較大，占全世界總儲量的1/4，但是我國的太陽能企業(yè)的多晶硅原料大多依賴國外企業(yè)，從外國進(jìn)口，這是因為太陽能企業(yè)中所用的硅原料需要從不同的提煉方式中提取出來，提取成功后，生產(chǎn)出多晶硅或單晶硅，但是這些硅的原料純度與西方發(fā)達(dá)國家相比，還具有一定距離，產(chǎn)量和能耗都難以達(dá)到要求，這樣一來，不僅僅會加大企業(yè)的生產(chǎn)成本，還會阻礙我國光伏企業(yè)向上發(fā)展，使我國出很低的價格購買高污染的多晶硅原料，再用極高的價格回收高純度的硅原料。我國的硅原料工業(yè)的發(fā)展起步較早，但是生產(chǎn)規(guī)模較小，工藝技術(shù)較為落后，環(huán)境污染較大，消耗能源較多，所花費的成本較高，一些企業(yè)甚至因為生產(chǎn)有虧損而停產(chǎn)。近幾年，我國的硅原料生產(chǎn)企業(yè)屈指可數(shù)，每年的生產(chǎn)量為幾十萬噸，并不能滿足每年的需求量，因為能滿足太陽能生產(chǎn)所需要的硅原料總共有80噸，據(jù)估計，迄今為止，我國使用的太陽能硅材料的需求量將達(dá)到4500噸，2015年達(dá)到1．6萬噸，如果不以設(shè)立自主知識權(quán)的方式改變此現(xiàn)狀，那么我國的硅料生產(chǎn)工業(yè)將很難在國際市場上立足，這也將威脅我國的光伏產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1．2精餾節(jié)能技術(shù)降低能耗，減少污染

人員可以通過一些計算和分析資料、實例驗證，通過加大壓力，將高溫三氯氫硅的提純工藝運用到原料提純系統(tǒng)中，在加熱配套塔中，將二塔的高溫氣體用于進(jìn)料，從而降低塔頂?shù)乃h(huán)以及蒸汽的能耗，可以減少將近一半的消耗。還可以利用反應(yīng)精餾技術(shù)，精餾方法的使用主要在于將一些金屬物質(zhì)排除出去，還包括一些非金屬物質(zhì)，只有將雜質(zhì)清除干凈，才能降低能耗，因為雜質(zhì)含量越低，能耗就越低，目前清除雜質(zhì)的方法有濕氮除硼技術(shù)和硅膠除硼法，都是將一些物質(zhì)加入到精餾反應(yīng)中，其中，采用濕氮除硼技術(shù)是將含有水分的氮氣和氫氣加入其中，而硅膠除硼法是在其中添加硅膠，除此之外，還能夠采用多效精餾和熱精餾的方法有效利用塔頂蒸餾系統(tǒng)，已達(dá)到節(jié)約能耗的效果。

1．3提高光電轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本

在多晶硅的生產(chǎn)當(dāng)中，需要提高光伏材料的轉(zhuǎn)換效率，另外還需要降低太陽能電池的制造成本，這是我國光伏企業(yè)一直以來追求的兩個目標(biāo)，在太陽能裝置中，多晶硅硅片是其中的核心部分，硅片也能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為電能，硅片的質(zhì)量也對太陽能轉(zhuǎn)化的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。通常情況下，太陽能的光電轉(zhuǎn)化率能達(dá)到10%，但如果是高純度的硅片，就能將太陽能電池轉(zhuǎn)化21%以上，甚至是以上，所以對于太陽能電池的生產(chǎn)，多晶硅起著十分重要的作用。

1．4多晶硅材料是整個光伏發(fā)電成本中最高的部分

在一些光伏企業(yè)中，多晶硅的材料成本費用達(dá)到了太陽能生產(chǎn)總成本的一半以上，占據(jù)了網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)成本的30%。所以，進(jìn)一步減少多晶硅材料的生產(chǎn)成本，可以加大硅企業(yè)的市場競爭力，也能夠推動整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，針對該問題，合理的應(yīng)對措施有引入先進(jìn)的生產(chǎn)硅材料的設(shè)備，比如分離傳質(zhì)設(shè)備，一些設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)篩選與精餾過程一體化，并能夠促進(jìn)有效清潔，然后需要引進(jìn)先進(jìn)的蒸餾設(shè)備，需要是精餾裝置，這樣可以提高多晶硅的生產(chǎn)產(chǎn)量，實現(xiàn)多晶硅的大型化。引進(jìn)和使用大型的合成爐和還原爐，幫助更好地進(jìn)行還原反應(yīng)，現(xiàn)階段，一些太陽能電池的原材料多數(shù)為多晶硅片制成的，而且在未來也會使用很長一段時間，都不會被代替，多晶硅產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝要求較嚴(yán)格，行業(yè)技術(shù)進(jìn)步較快，投入的科研經(jīng)費較多。在生產(chǎn)中，涉及到的副產(chǎn)物與三廢處理技術(shù)投入較大，可以很好地起到保護(hù)環(huán)境的作用，并形成了產(chǎn)業(yè)鏈，初具規(guī)模。在將來，也會有多家企業(yè)意識到人才、生產(chǎn)成本以及產(chǎn)品質(zhì)量的重要性。

2多晶硅生產(chǎn)中的節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)

2．1制備氫氣的節(jié)能技術(shù)

在多晶硅生產(chǎn)技術(shù)中，可以利用天然氣和輕質(zhì)石油的方法來制氫，使天然氣、石油以及水在催化的作用下產(chǎn)生氫氣、一氧化碳以及甲烷，再將其分離，分離后獲得高純度氫氣，雖然該工藝操作復(fù)雜，但是具有一定的節(jié)能效果;將工業(yè)生產(chǎn)中的氫氣進(jìn)行回收利用也能起到節(jié)能的效果。

2．2氫化的節(jié)能技術(shù)

氫化的節(jié)能技術(shù)可以分為好幾種，第一種是采用冷氫化的方法，冷氫化的耗電量比較低，它一般會受到多晶硅化工轉(zhuǎn)化率的影響，也會受到生產(chǎn)周期的影響，當(dāng)生產(chǎn)周期越長，氫化反應(yīng)就越平穩(wěn)，轉(zhuǎn)化率也就越高，所以生產(chǎn)的多晶硅量就大，通過的循環(huán)步驟就少，耗電量就較低，為了產(chǎn)生較低能耗的多晶硅，需要人員在生產(chǎn)過程中保持較長的生產(chǎn)周期，平穩(wěn)的產(chǎn)能以及高轉(zhuǎn)化率。還可以利用可活化和氫化氫氣回收的技術(shù)，以加壓的方式吸附尾氣氫氣，并使其參與到循環(huán)利用之中。最后是可以采用余熱的技術(shù)，利用氫化產(chǎn)生的高溫進(jìn)行加熱，采用這種方法，可以減少大約30%的能耗，達(dá)到有效節(jié)能的目的。

2．3還原的節(jié)能技術(shù)

首先還原技術(shù)需要優(yōu)化，因為目前我國大部分企業(yè)采用的還原技術(shù)依然是鐘罩式還原爐，這種還原爐的耗電量比較高，與國際上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)相比，還存在一定距離。所以我們有必要對其進(jìn)行整改，改進(jìn)和完善技術(shù)，比如說使用硫化床反應(yīng)器，因為它是一種節(jié)能性能較優(yōu)越的多晶硅反應(yīng)器，能夠降低耗電量，而且還會產(chǎn)生較大面積的沉淀，生產(chǎn)效率極高，改進(jìn)還原爐節(jié)能，是未來多晶硅生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。使用這種節(jié)能還原爐不僅可以提高生產(chǎn)效率，還能夠減少用電能耗，使用這種設(shè)備能夠改進(jìn)硅芯熱啟動技術(shù)，最終能夠減小硅芯的溫度和電壓，從而能夠達(dá)到降低能耗的目的。具體的操作步驟為見一些元素融入進(jìn)硅芯中，通過減小電導(dǎo)率降低硅芯啟動的溫度和電壓，使用等離子預(yù)熱啟動硅芯技術(shù)，可以加熱等離子，達(dá)到降低溫度的目的。

3結(jié)語

本文對影響多晶硅質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，并詳細(xì)分析了高純氫氣、精餾以及還原技術(shù)，這樣不僅可以保證多晶硅的質(zhì)量，保證各個車間的操作規(guī)范，提高生產(chǎn)技術(shù)，還能保證起到節(jié)能的作用。

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作者:劉松 單位:賽維 LDK 太陽能高科技(南昌)有限公司