硅烷流化床法工藝與改良西門子法相比，最大的特點(diǎn)就是反應(yīng)過程中籽晶與硅烷氣接觸面積大，轉(zhuǎn)換效率高，硅烷的分解溫度低，硅烷流化床法流程短，沒有改良西門子法復(fù)雜的回收系統(tǒng)，綜合能耗優(yōu)勢明顯（見表3）。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，2020年改良西門子法的綜合能耗為66.5kWh/kg-Si，其中還原電耗平均值為49 kWh/kg-Si，電耗包括硅芯預(yù)熱、沉積、保溫、結(jié)束換氣等工藝過程中的電力消耗；而硅烷法流化床法顆粒硅工藝綜合能耗較改良西門子法棒狀硅能耗低約40-50%，二者的能耗差別最大的是還原電耗。

表3 流化床法和改良西門子法對(duì)比

太陽能級(jí)多晶硅品質(zhì)要求的重要方面是純度。硅烷流化床工藝必然涉及顆粒物料磨損會(huì)產(chǎn)生大量非常細(xì)小的硅粉，而且硅烷本身表面積比較大�？朔�細(xì)硅粉不污染大表面積的顆粒硅是行業(yè)內(nèi)面臨的難題，若該污染問題不能得到很好的解決，將影響鑄錠或拉單晶過程。相比而言，改良西門子法制備的棒狀硅本身的體積比較大，而且不易磨損形成硅粉。另外，棒狀硅表面積小不易被污染。

由于顆粒硅應(yīng)用案例較少，硅粉對(duì)顆粒硅造成的污染是否會(huì)對(duì)拉硅棒或者鑄錠工藝產(chǎn)生影響，仍需要相關(guān)硅片企業(yè)的驗(yàn)證。

對(duì)比來看，改良西門子法工藝成熟穩(wěn)定，過程簡單可控，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，容易復(fù)制和擴(kuò)大。生產(chǎn)的硅料質(zhì)量好致密度高，一直是全球多晶硅料生產(chǎn)的主要方法，市場占比超過90%。顆粒硅能否達(dá)到棒狀硅相同的品質(zhì)水平我們拭目以待。

光伏組件成本最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)

市場對(duì)光伏發(fā)電持續(xù)降低成本的需求始終沒有停止，通過降低多晶硅的成本是重要的途徑之一。近幾年，隨著世界各國能源轉(zhuǎn)型加速，光伏發(fā)電將扮演能源變革的重要角色，平價(jià)上網(wǎng)的訴求更加迫切，對(duì)光伏發(fā)電降低成本提出了更高的要求。

從組件的成本結(jié)構(gòu)圖可以看出，多晶硅料目前已經(jīng)不是降低光伏組件成本最為重要的環(huán)節(jié)，硅料成本僅占組件成本的10%左右（見圖7）。按照成本構(gòu)成多少來看，依次需要降低成本的分別是組件、電池和硅片環(huán)節(jié)。因此從多晶硅原料端來促進(jìn)電價(jià)的降低效果不那么顯著，而且需要考慮對(duì)硅片的質(zhì)量和光伏電池效率的影響。

圖7 2020年光伏產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值分配圖

（數(shù)據(jù)來源：PV inforlink，國信證券）

隨著近十來年光伏制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，光伏組件在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的成本占比大幅下降，從接近80%降低到了約為37%。硅材料在光伏發(fā)電系統(tǒng)投資中的占比在10個(gè)百分點(diǎn)以內(nèi)（見圖8）。因此，降低硅材料的成本對(duì)降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體投資影響比較有限，對(duì)光伏發(fā)電度電成本的影響更是微乎其微。

圖8 光伏發(fā)電系統(tǒng)成本構(gòu)成

硅烷有非常寬的自發(fā)著火范圍和極強(qiáng)的燃燒能量，決定了它是一種高危險(xiǎn)性的氣體。硅烷流化床顆粒硅工藝以硅烷為主要的反應(yīng)氣體，該類裝置對(duì)安全運(yùn)行的管理水平要求很高。

具有多年顆粒硅生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的REC公司明確將安全列為公司的文化，非常重視安全運(yùn)行在公司的重要性。而當(dāng)前我國在多晶硅安全生產(chǎn)管理方面的制度體系尚不完善，涉及管理多晶硅企業(yè)安全生產(chǎn)的安全運(yùn)行制度尚在制定中。

采用改良西門子法的多晶硅企業(yè)安全事件引發(fā)業(yè)界關(guān)注，顆粒硅企業(yè)應(yīng)引以為鑒。2020年7月，占50%多晶硅產(chǎn)能的新疆便發(fā)生了兩次爆炸事故，引起了短期內(nèi)的多晶硅供應(yīng)量不足，造成多晶硅價(jià)格上漲。7月2日，某多晶硅工廠的反應(yīng)器在氮?dú)庵脫Q過程中，因管線震動(dòng)造成排污閥焊口斷裂，導(dǎo)致物料泄漏燃爆。7月19日，另外一家多晶硅廠精餾裝置發(fā)生閃爆。據(jù)稱，該廠共發(fā)生了5次閃爆，精餾界區(qū)管廊全部炸斷，大量氯硅烷外泄，未有說明傷亡情況，但事故造成工廠停產(chǎn)。

與改良西門子法參與企業(yè)較多、技術(shù)交流相對(duì)比較開放不同，流化床法顆粒硅技術(shù)參與的企業(yè)比較少，而且各自為戰(zhàn)開展研發(fā)和商業(yè)化推廣。研發(fā)環(huán)境相對(duì)比較封閉。這種研發(fā)環(huán)境不利于技術(shù)的快速迭代升級(jí)。

流化床法顆粒硅技術(shù)從工藝原理上比改良西門子法具有能源效率高、流程簡單等優(yōu)勢。但是，流化床生產(chǎn)過程的控制難度大，能否長周期穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，并產(chǎn)出符合用戶要求的多晶硅尚待驗(yàn)證，相關(guān)的安全問題也是運(yùn)行中的難點(diǎn)。即便顆粒硅可以滿足客戶要求，多晶硅在度電成本構(gòu)成中的占比很低，在當(dāng)前的光成本結(jié)構(gòu)條件下降低多晶硅的成本對(duì)于降低光伏度電成本貢獻(xiàn)有限。多晶硅行業(yè)主要采用廉價(jià)的煤電來提高自身的經(jīng)濟(jì)性，短期內(nèi)尚無較低的電源可替代，若企業(yè)受到碳減排的約束，流化床法工藝的確可以實(shí)現(xiàn)顯著降低多晶硅碳足跡的作用。

　

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