点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:满足“碳达峰、碳中和”要求光伏材料颗粒硅新工艺来了
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

满足“碳达峰、碳中和”要求光伏材料颗粒硅新工艺来了

来源:科技日报2021-04-07 09:41

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  光伏产业需要的多晶硅纯度达99.9999%以上。目前,世界上绝大部分厂家生产的硅料,均采用传统的改良西门子法,这是最为成熟、应用最广泛的工艺技术。而与改良西门子法生产的多晶硅相比,硅烷流化床法(FBR)生产的颗粒硅体积更小,能耗和成本大大降低。

  投资减少30%,生产电耗降低65%,人员降低30%……

  保利协鑫近日发布公告称,该公司硅烷流化床法(FBR)颗粒硅1万吨项目投产后,经过生产运营及下游客户使用实证,颗粒硅各项指标再获新突破——头尾寿命、尾碳、成晶率、单产、转换效率均领先行业水准。

  该公告发布后,引起资本市场和光伏产业界高度关注。

  目前,光伏发电的上游原材料主要是改良西门子法制备多晶硅,FBR颗粒硅问世后,有业内专家判断,颗粒硅有望引发多晶硅制造的一场颠覆性技术革命。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日就这些问题对业内专家进行了专访。

  硅料的价格和质量对光伏发电至关重要

  众所周知,光伏产业有着一条明确而清晰的产业链,硅料、硅片、电池片、组件、应用系统是产业链上的5大环节。其中,硅料和硅片处于光伏产业链上游。

  硅料环节不仅制造及研发门槛高,而且资金投入极大。同时,硅料的价格和质量对光伏发电的成本和效率也起着至关重要的作用。

  近年来,光伏行业发展势头越来越猛,2020年我国光伏新增装机规模48.2GW,同比增长60%。在终端市场带动和国家法规的倒逼下,各家原料企业都在研发硅料新工艺。在这一背景下,颗粒硅逐渐走入人们视线。

  硅料即多晶硅,光伏产业需要的多晶硅纯度达99.9999%以上。目前,世界绝大部分厂家生产的硅料,均采用传统的改良西门子法,这是最为成熟、应用最广泛的工艺技术。

  “改良西门子法主要原理是,把石英砂放在电炉中冶炼还原制成99%的工业硅粉,再与四氯化硅和氢气反应得到三氯氢硅,经过精馏、提纯、高温还原、尾气回收等一系列工艺流程,最终产出棒状多晶硅。”保利协鑫研究院副院长蒋立民介绍说。

  FBR颗粒硅也是多晶硅,但与改良西门子法多晶硅相比,颗粒硅更小,仅有绿豆般大。自2010年开始,保利协鑫子公司中能硅业便开始自主研发颗粒硅技术,并通过收购海外资产,最终实现颗粒硅量产。

  “保利协鑫颗粒硅采用独创的硅烷流化床法制造,将原料三氯氢硅歧化制得硅烷,硅烷在流化床中进行分解反应制得颗粒状多晶硅,单程转化率可达99%,减少了尾气回收和精馏环节,反应温度也只有改良西门子法的60%,可以连续化生产,能耗和成本都大大降低。”蒋立民告诉记者。

  据介绍,下游硅片厂家拿到传统多晶硅后,还需要破碎、清洗然后用于拉单晶,而颗粒硅不需要破碎和清洗,可以直接投料拉单晶,而且流动性好,相比于传统多晶硅更适合新一代连续投料直拉工艺。

  碳中和对光伏产业链提出更高要求

  早在多年前,光伏产业链登陆国内之时,就有声音质疑光伏产业链能耗高,造成的污染和温室气体排放高于发电收益。

  随着自主技术进步和实践检验,这种质疑声音已经逐渐消失。但是,硅料和硅片制造环节的较高能耗,不仅制约光伏发电的成本降低,也影响我国“碳达峰、碳中和”目标的实现。

  据业内人士介绍,目前光伏产业链中能耗最高的是硅料制造环节,能耗占比达45%。2020年5月,工信部发布《光伏制造行业规范条件(2020年本》(征求意见稿),该规范规定,新/扩建多晶硅综合电耗不大于70千瓦时/千克。

  “根据我们实测,FBR颗粒硅综合电耗仅为18千瓦时/千克,远低于行业规范。”蒋立民说。

  我国已承诺,到2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上,这将带动大批光伏发电项目投建运营。根据工信部规范要求,记者沿着FBR颗粒硅和改良西门子法多晶硅的生产流程,分别对二者生产的多晶硅组件,在整个光伏产业链的路径进行碳足迹溯源,可以看出,仅硅料环节生产1吉瓦颗粒硅可减排13万吨二氧化碳,较改良西门子法降低74%,从整个产业链来看,生产1吉瓦组件至少可降低二氧化碳排放量47.7%。

  凭借着产能、成本控制和技术等诸方面的优势,世界光伏产业重心逐步向中国转移。截至2019年,中国在多晶硅、硅片、电池片和组件环节的产量占全球比例均已超过60%,分别为67%、97%、79%和71%。

  按照2020年国内硅料产能约43万吨测算,由FBR替代西门子法每年将减少二氧化碳排放1927万吨。根据瑞士苏黎世联邦理工学院研究推论,一公顷树冠面积每年可消耗205吨二氧化碳,1927万吨二氧化碳需要9.4万公顷树冠面积,相当于每年多种了约9400万棵树。

  为淘汰落后光伏产能,工信部规范已明确提出“光伏制造企业应采用工艺先进、节能环保、产品质量好、生产成本低的生产技术和设备”。

  蒋立民向科技日报记者介绍,经过10年研究改进,FBR颗粒硅已经较好地解决产品质量、长周期连续运行、低成本等大规模产业化问题。2019年,实现了关键设备国产化及关键材料替代,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产业链碳减排起到至关重要的作用。

  (记者 张 晔 实习生 季天宇)

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 学党史 明志远

  • 第二批菲律宾采购的中国科兴新冠疫苗运抵马尼拉

独家策划

推荐阅读
据英国《自然》杂志在线版近日刊登的文章,NIH与SCGE联合会日前发起人类体细胞基因组编辑计划,在开发新技术、确定人类细胞中基因组编辑的功能及后果的同时,秉持严谨且创新的方法,对各种技术加以验证,以加速科学界对多种疾病新疗法的临床开发。
2021-04-12 09:58
50米长的自动化流水线上闪着星星点点的指示灯光,一颗颗待加工成型的电池在其中飞快地穿梭流转。在两条均由电脑控制的流水线外,还各有一台智能AGV小车,在机器将电池成品装筐之后,小车会根据指令把成品运到指定堆放场地。
2021-04-12 09:55
近日,作为城市治理指挥调度的“驾驶舱”和“智慧中枢”,海淀城市大脑智能运营指挥中心(IOCC)正式投入运行,在人工智能的加持下,城市大脑将重塑城市治理模式。
2021-04-12 09:49
在云南省红河州境内的昆(明)玉(溪)河(口)铁路边,有这么一位年轻小姑娘在荒凉的大山中一个人看守铁路变电所,保证列车行车安全。今年她身边来了一位不一样的机器人——大白,它不仅能够替代人工完成多项智能巡视任务,还把作业效率提高了3倍以上。
2021-04-12 09:48
人工智能可以分为几个发展阶段:基于数据的互联网时代、基于算力的云计算时代,以及接下来可能将进入的基于模型的AI时代,这相当于把数据提升为超大规模预训练模型。
2021-04-12 09:47
推进剂是火箭发动机的能源,也被称为导弹的“血液”。不过,推进剂在被运输、转注、加注时,其产生的废气、废水,会给操作人员造成不良影响,还会污染环境。
2021-04-12 09:46
入行6年,他从一名普通的大学毕业生成长为创新型技术管理人才,生产工装设备20余台,参与工装设备技术改造革新40余项,累计节省生产支出400余万元,获得上级嘉奖10余次……
2021-04-12 09:45
英国《自然》网站近日发表文章指出,新冠疫情期间,很多公司推出了可以识别人类情绪的人工智能(AI),但这些工具提供的解释和数据很难证实。因此,随着这一领域的市场规模与日俱增,政府应立法对其进行监管。
2021-04-12 09:42
在过去的十年里,CRISPR-Cas9基因编辑技术给基因工程带来革命性变革。其工作模式是,由一条单链向导RNA引导Cas9蛋白在DNA链上切割产生微小断裂,细胞现有的修复机制就会修补这些漏洞。
2021-04-12 09:40
10日,四川大学联合四川省内重点科研单位及龙头企业,成立了全国首家碳中和技术创新中心——“四川省碳中和技术创新中心”。
2021-04-12 09:39
“人造太阳”是可控核聚变装置的俗称,是全球核聚变人一代代接力奔跑,致力于照亮人类未来的终极能源梦想。ITER是规模仅次于国际空间站的国际大科学工程计划。
2021-04-12 09:38
湖水中心的小岛,造型如贝壳、蘑菇、仙人球的楼宇,点缀在曲水流觞和绿茵花草中,与覆盖着绿植的“8”字形、椭圆形等立体休闲建筑交互错落……
2021-04-12 09:36
连接两座超大城市的京沪高速,横贯长江经济带北部的沪蓉高速,串联华东、华中和西南的沪渝高速,打通东部沿海地区的沈海高速……多条高速公路交汇大上海,将上海与全国各地迅捷相连。
2021-04-12 09:35
4月10日上午,在湖北宜昌长江珍稀鱼类放流点,一万尾“子二代”中华鲟被放归长江。
2021-04-12 09:33
“亲爱的撒妈妈,我转学后进步很快,哥哥明年职高毕业,妈妈牛养得很好,爸爸的身体也恢复了许多。谢谢你,想你……”清明小长假,宁夏吴忠市利通区科技局副局长撒风兰收到了帮扶户马希梅女儿发来的信息。
2021-04-12 09:32
4月11日,国务院联防联控机制就新冠疫情防控和疫苗接种有关情况举行发布会。据国家卫生健康委网站显示,截至2021年4月10日,31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗16447.1万剂次。
2021-04-12 09:28
目前世界上二倍体粮食作物中最复杂的黑麦基因组的高质量精细物理图谱,由河南农业大学科研团队牵头绘制完成。
2021-04-09 11:04
在征得公众同意的基础上,安全存储面部识别数据,合理使用人脸识别系统至关重要。
2021-04-09 10:45
丰县的数字乡村建设开始于2013年,前期主要放在打破行政壁垒、实现数据共享和采集上。网络数字助力,让山里的果树飘香在乡村振兴的道路上。
2021-04-09 10:32
进入北京冬奥会周期,担任北京冬奥组委速度滑冰竞赛主任的王北星,有更多的工作需要在“冰丝带”内完成。
2021-04-09 10:29
加载更多