多晶硅產業發展與環境保護問題探討

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1多晶硅產業的發展狀態分析

多晶硅產業在我國起步于上世紀五、六十年代，生產廠家達到了20家之多，但是該產業在生產上存在很大的難度，生產規模難以得到擴充，生產工業也較為落后，不僅需要消耗較大的成本與能源，還會造成嚴重的污染，不久之后，大部分廠家因為業務虧損而陸續停產與轉產，當時保留下的廠家只有峨眉半導體廠與洛陽單晶硅廠。數十年來，多晶硅產業發展一直處于滯后的狀態，我國多晶硅的生產水平較低，而且與國外多晶硅產能以及生產技術相比，均存在很大差距。相關數據表示，2012年，我國多晶硅生產總量為6.9萬噸，而進口數量卻多達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量為20654萬噸，可見國內多晶硅產業依舊憑借大量國外進口。當前除了極少數企業，很多項目在技術水平的采用上仍舊與國外多晶硅企業之間存在很大差距，其中表現最為嚴重的幾個方面就是需要消耗大量的能源、環境污染程度嚴重以及核心競爭力不足。從發展的角度進行分析，當前多晶硅的有效產能無法滿足光伏產業未來的發展需求，具相關分析師表示，發展至2020年光伏產業需求將達到當前有效產能的1.5倍，2050年將達到當前的15倍，所以當前國內多晶硅產業屬于階段性、結構型產能過低。

2多晶硅產業發展過程中引發的環境保護問題

2.1耗費較高能源與物資

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

2.2原料鏈不配套導致環境污染程度加深

事實上，多晶硅生產屬于一個提純的過程，在使用化學方法進行提純時，起到媒介作用的就是氯元素，而產品本身是不會進入氯元素的。相關統計表示，多晶硅生產中若使用改良西門子法，一千克多晶硅的產出需要消耗0.9-3.4千克的氯氣，可見其對氯元素需求量之大。多晶硅生產企業很少考慮與原料鏈的配套問題，絕大多數均為單一多晶硅生產企業，沒有配套氯氣生產裝置，因此，多晶硅產業的擴張加速了氯堿行業的發展。目前，氯堿行業已出現產能過剩的勢頭，并且小型氯堿企業生產過程中污染很嚴重。

2.3副產物處理加劇環境污染程度

多晶硅產業在發展過程中一直難以解決的一個難題就是對副產物的處理。對于國內多晶硅生產企業而言，在產出一噸多晶硅的同時將會產生10噸至20噸的SiCl4。當前我國每年生產多晶硅的總量已經超過了一萬噸，那么就意味著至少需要處理十萬噸的SiCl4。當前采用處理SiCl4的一個主要方法就是對其進行氧化還原處理得到SiHCl3，但是國外方面嚴格壟斷了該技術，而國內技術水平在一次轉化方面仍舊存在較低的效率，不能實現閉環生產以及物料的循環再利用，使該技術方面的應用效率大幅降低。

3改善多晶硅產業環境保護現狀的措施

3.1出臺相關政策

長時間以來，下游太陽能光伏發電產業始終處在緩慢的發展上，導致多晶硅產能就出現了極大的剩余。國內方面對太陽能電池的需求量僅占2%，其余產量均用于出口，也就說國內緊缺的能源在大量的向國外輸送。對此的建議就是從環保的角度上出臺相關政策，向傳統的燃煤電廠適當征收碳稅，向采用太陽能光伏的電廠給予適當政府津貼，或者是降低其綜合利用稅率等優惠政策。太陽能電池出口方面需要相應的增收環境稅，使多晶硅產能過剩和光伏發電內需不足之間的矛盾得以緩解。當該產業達到國際高新水平并具備自主知識產權時在對其出口進行鼓勵，避免出現國際污染轉移。

3.2構建綠色產業鏈

對于硅產業來講，工業硅提煉屬于源頭產業，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業鏈。但是這些分屬在化工、冶金、太陽能等不同的行業中，長時間的發展上都未能展現出協同效應，很多環節因此產生了環境問題。因此，建議優化整合有機硅、工業硅以及多晶硅行業，將行業間的界限打破，使上下游能夠形成協調統一的發展，并對副產業進行充分的利用，構建硅材料產業鏈。從世界范圍進行思考，硅產品的生產主要集中在多晶硅與化工方面的聯合體，不僅方便將氯氣、氫氣等化工原料提供給多晶硅生產，還可以通過SiCl4及次庫等先進技術促進突發性水污染事件應急救援工作的開展。3.3研發并推廣先進的環境保護技術當前針對處理多晶硅副產物SiCl4應用最多的方式就是將其延伸到有機硅產業鏈中，通過化學反應將SiCl4轉化成光纖預制棒、白炭黑或者是硅酸乙酯等物質，但是需要考慮下游產品是否達到飽和量。多晶硅生產企業需要在科研方面加大投入的力度，使多晶硅工藝生產路線得到改善，同時對光電新型材料進行開發，研發出自己的核心技術方法并逐步實現產業化，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結束語

綜上所述，多晶硅是太陽能光伏產業中主要使用的原料，但是在生產多晶硅過程中會產生大量的SiCl4高毒物質，對環境造成嚴重的危害，而且生產出的太陽能電池很大比例都是遠銷海外，國內能源緊張的條件下卻不能對其進行有效的應用。對此，應當在審視多晶硅產業發展的基礎上，認識到多晶硅產業發展過程中存在耗費較高能源與物資、原料鏈不配套導致環境污染程度加深、副產物處理加劇環境污染程度等問題的存在，建議出臺相關政策、構建綠色產業鏈、研發并推廣先進的環境保護技術，以此來改善多晶硅產業發展過程中對環境造成的破壞。

作者:馬倩 單位:青海民族大學