多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護問題探析

馬倩

摘 要：多晶硅是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用的主要原料，雖然多晶硅項目研發(fā)規(guī)模的不斷擴大為光伏能源的研發(fā)與推廣提供了必要的基礎(chǔ)。但是同國外多晶硅產(chǎn)業(yè)相比，我國的技術(shù)水平還較為落后，環(huán)境污染問題隨著多晶硅產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展而日益嚴(yán)峻。文章通過對多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程的闡述，分析了產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中引發(fā)的環(huán)境保護問題，并針對這些問題探討了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：多晶硅；產(chǎn)業(yè)發(fā)展；環(huán)境保護

現(xiàn)階段太陽能作為一種清潔能源得到人們廣泛的推廣與應(yīng)用，在太陽能光伏產(chǎn)業(yè)中最為常用的原料就是多晶硅，然而SiCl4作為其主要副產(chǎn)物卻是具有較強毒性的物質(zhì)。由于我國多晶硅的發(fā)展超乎常規(guī)，再加上技術(shù)限制在瓶頸中，而企業(yè)與政府在環(huán)境保護方面未切實履行自己的職責(zé)，從而導(dǎo)致SiCl4在環(huán)境方面造成的污染日益嚴(yán)峻。面對這樣的境況，想要使多晶硅的產(chǎn)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)危為安，國家方面就必須要突破技術(shù)上的瓶頸，地方政府以及企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強在多晶硅產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中對環(huán)境信息的公開，并且切實的履行多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中對環(huán)境應(yīng)盡的責(zé)任。

1 多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)分析

多晶硅產(chǎn)業(yè)在我國起步于上世紀(jì)五、六十年代，生產(chǎn)廠家達到了20家之多，但是該產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)上存在很大的難度，生產(chǎn)規(guī)模難以得到擴充，生產(chǎn)工業(yè)也較為落后，不僅需要消耗較大的成本與能源，還會造成嚴(yán)重的污染，不久之后，大部分廠家因為業(yè)務(wù)虧損而陸續(xù)停產(chǎn)與轉(zhuǎn)產(chǎn)，當(dāng)時保留下的廠家只有峨眉半導(dǎo)體廠與洛陽單晶硅廠。數(shù)十年來，多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直處于滯后的狀態(tài)，我國多晶硅的生產(chǎn)水平較低，而且與國外多晶硅產(chǎn)能以及生產(chǎn)技術(shù)相比，均存在很大差距。

相關(guān)數(shù)據(jù)表示，2012年，我國多晶硅生產(chǎn)總量為6.9萬噸，而進口數(shù)量卻多達82760噸，其中19525萬噸從韓國購進、32302萬噸從美國購進，此外從德國購進的多晶硅數(shù)量為20654萬噸，可見國內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)依舊憑借大量國外進口。當(dāng)前除了極少數(shù)企業(yè)，很多項目在技術(shù)水平的采用上仍舊與國外多晶硅企業(yè)之間存在很大差距，其中表現(xiàn)最為嚴(yán)重的幾個方面就是需要消耗大量的能源、環(huán)境污染程度嚴(yán)重以及核心競爭力不足。從發(fā)展的角度進行分析，當(dāng)前多晶硅的有效產(chǎn)能無法滿足光伏產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展需求，具相關(guān)分析師表示，發(fā)展至2020年光伏產(chǎn)業(yè)需求將達到當(dāng)前有效產(chǎn)能的1.5倍，2050年將達到當(dāng)前的15倍，所以當(dāng)前國內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)屬于階段性、結(jié)構(gòu)型產(chǎn)能過低。

2 多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中引發(fā)的環(huán)境保護問題

2.1 耗費較高能源與物資

高能耗產(chǎn)業(yè)中最為典型的就是多晶硅產(chǎn)業(yè)，雖然歐美國家研究出的先進改良西門子法已經(jīng)將多晶硅生產(chǎn)過程中的能耗與污染問題成功的解決了，但是該項技術(shù)對于中國而言尚且處于嚴(yán)格封鎖的狀態(tài)，而國內(nèi)投入使用的是從俄羅斯購買的改良西門子法，同歐美國家的技術(shù)依舊存在很大的差距。當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)多晶硅的成本是國外同類企業(yè)生產(chǎn)成本的三倍之多，而生產(chǎn)出的絕大多數(shù)產(chǎn)品都遠(yuǎn)銷國外，從實際意義來講，國內(nèi)僅僅是對多晶硅進行了高耗能的代加工。

2.2 原料鏈不配套導(dǎo)致環(huán)境污染程度加深

事實上，多晶硅生產(chǎn)屬于一個提純的過程，在使用化學(xué)方法進行提純時，起到媒介作用的就是氯元素，而產(chǎn)品本身是不會進入氯元素的。相關(guān)統(tǒng)計表示，多晶硅生產(chǎn)中若使用改良西門子法，一千克多晶硅的產(chǎn)出需要消耗0.9-3.4千克的氯氣，可見其對氯元素需求量之大。多晶硅生產(chǎn)企業(yè)很少考慮與原料鏈的配套問題，絕大多數(shù)均為單一多晶硅生產(chǎn)企業(yè)，沒有配套氯氣生產(chǎn)裝置，因此，多晶硅產(chǎn)業(yè)的擴張加速了氯堿行業(yè)的發(fā)展。目前，氯堿行業(yè)已出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的勢頭，并且小型氯堿企業(yè)生產(chǎn)過程中污染很嚴(yán)重。

2.3 副產(chǎn)物處理加劇環(huán)境污染程度

多晶硅產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中一直難以解決的一個難題就是對副產(chǎn)物的處理。對于國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)而言，在產(chǎn)出一噸多晶硅的同時將會產(chǎn)生10噸至20噸的SiCl4。當(dāng)前我國每年生產(chǎn)多晶硅的總量已經(jīng)超過了一萬噸，那么就意味著至少需要處理十萬噸的SiCl4。當(dāng)前采用處理SiCl4的一個主要方法就是對其進行氧化還原處理得到SiHCl3，但是國外方面嚴(yán)格壟斷了該技術(shù)，而國內(nèi)技術(shù)水平在一次轉(zhuǎn)化方面仍舊存在較低的效率，不能實現(xiàn)閉環(huán)生產(chǎn)以及物料的循環(huán)再利用，使該技術(shù)方面的應(yīng)用效率大幅降低。

3 改善多晶硅產(chǎn)業(yè)環(huán)境保護現(xiàn)狀的措施

3.1 出臺相關(guān)政策

長時間以來，下游太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)始終處在緩慢的發(fā)展上，導(dǎo)致多晶硅產(chǎn)能就出現(xiàn)了極大的剩余。國內(nèi)方面對太陽能電池的需求量僅占2%，其余產(chǎn)量均用于出口，也就說國內(nèi)緊缺的能源在大量的向國外輸送。對此的建議就是從環(huán)保的角度上出臺相關(guān)政策，向傳統(tǒng)的燃煤電廠適當(dāng)征收碳稅，向采用太陽能光伏的電廠給予適當(dāng)政府津貼，或者是降低其綜合利用稅率等優(yōu)惠政策。太陽能電池出口方面需要相應(yīng)的增收環(huán)境稅，使多晶硅產(chǎn)能過剩和光伏發(fā)電內(nèi)需不足之間的矛盾得以緩解。當(dāng)該產(chǎn)業(yè)達到國際高新水平并具備自主知識產(chǎn)權(quán)時在對其出口進行鼓勵，避免出現(xiàn)國際污染轉(zhuǎn)移。

3.2 構(gòu)建綠色產(chǎn)業(yè)鏈

對于硅產(chǎn)業(yè)來講，工業(yè)硅提煉屬于源頭產(chǎn)業(yè)，隨之能夠衍生出無機硅系列、有機硅系列、硅合金以及多晶硅等不同種類的產(chǎn)業(yè)鏈。但是這些分屬在化工、冶金、太陽能等不同的行業(yè)中，長時間的發(fā)展上都未能展現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，很多環(huán)節(jié)因此產(chǎn)生了環(huán)境問題。因此，建議優(yōu)化整合有機硅、工業(yè)硅以及多晶硅行業(yè)，將行業(yè)間的界限打破，使上下游能夠形成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的發(fā)展，并對副產(chǎn)業(yè)進行充分的利用，構(gòu)建硅材料產(chǎn)業(yè)鏈。從世界范圍進行思考，硅產(chǎn)品的生產(chǎn)主要集中在多晶硅與化工方面的聯(lián)合體，不僅方便將氯氣、氫氣等化工原料提供給多晶硅生產(chǎn)，還可以通過SiCl4及次庫等先進技術(shù)促進突發(fā)性水污染事件應(yīng)急救援工作的開展。

3.3 研發(fā)并推廣先進的環(huán)境保護技術(shù)

當(dāng)前針對處理多晶硅副產(chǎn)物SiCl4應(yīng)用最多的方式就是將其延伸到有機硅產(chǎn)業(yè)鏈中，通過化學(xué)反應(yīng)將SiCl4轉(zhuǎn)化成光纖預(yù)制棒、白炭黑或者是硅酸乙酯等物質(zhì)，但是需要考慮下游產(chǎn)品是否達到飽和量。多晶硅生產(chǎn)企業(yè)需要在科研方面加大投入的力度，使多晶硅工藝生產(chǎn)路線得到改善，同時對光電新型材料進行開發(fā)，研發(fā)出自己的核心技術(shù)方法并逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將國外壟斷局面打破，及從而將多晶硅在我國的競爭力提升。

4 結(jié)束語

綜上所述，多晶硅是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)中主要使用的原料，但是在生產(chǎn)多晶硅過程中會產(chǎn)生大量的SiCl4高毒物質(zhì)，對環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，而且生產(chǎn)出的太陽能電池很大比例都是遠(yuǎn)銷海外，國內(nèi)能源緊張的條件下卻不能對其進行有效的應(yīng)用。對此，應(yīng)當(dāng)在審視多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，認(rèn)識到多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中存在耗費較高能源與物資、原料鏈不配套導(dǎo)致環(huán)境污染程度加深、副產(chǎn)物處理加劇環(huán)境污染程度等問題的存在，建議出臺相關(guān)政策、構(gòu)建綠色產(chǎn)業(yè)鏈、研發(fā)并推廣先進的環(huán)境保護技術(shù)，以此來改善多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中對環(huán)境造成的破壞。

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