2013年电加热器在多晶硅生产领域的应用分析

中国产业研究报告网讯： 

    内容提要：目前国际上和国内绝对大多数企业均通过改良西门子法生产多晶硅，改良西门子法，又称三氯氢硅（SiHCl3）还原法，是目前技术上最成熟的多晶硅生产工艺，能否实现闭路生产是决定其工艺能耗高低、原料利用率和产品成本的关键。因为在用三氯氢硅生产多晶硅的过程中，会产生大量的副产品四氯化硅，四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害物质，会对环境造成严重污染，而每生产1吨多晶硅会产生15－20吨四氯化硅，因此多晶硅生产企业必须对四氯化硅进行处理，而因为四氯化硅的量巨大，处理的方式、效率会对其生产成本造成巨大影响。

    多晶硅是制造用于太阳能发电的光伏电池的主要原材料，目前光伏电池主要分晶硅电池和薄膜电池两种，其中晶硅电池占到绝大多数，根据欧洲光伏协会（EPIA）的统计，2007年晶硅电池占光伏电池总量的87.4%，晶硅电池的技术已较为成熟，其稳定性和可靠性已得到用户的充分验证，而薄膜电池虽然在生产成本方面有着一定优势（随着2008年下半年以来多晶硅价格的快速下跌，薄膜电池在成本方面的优势已大为削弱），但其转换效率比晶硅电池要低很多且存在较突出的衰退现象，因此在未来可预期的较长时间内，光伏电池仍将以晶硅电池为主。而晶硅电池又分为多晶硅电池和单晶硅电池两种，占比约为70%和30%，不过单晶硅一般是通过对多晶硅采用直拉法等工艺制造的，因此，多晶硅是制作晶硅电池的主要原料。 

    目前国际上和国内绝对大多数企业均通过改良西门子法生产多晶硅，改良西门子法，又称三氯氢硅（SiHCl3）还原法，是目前技术上最成熟的多晶硅生产工艺，能否实现闭路生产是决定其工艺能耗高低、原料利用率和产品成本的关键。因为在用三氯氢硅生产多晶硅的过程中，会产生大量的副产品四氯化硅，四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害物质，会对环境造成严重污染，而每生产1吨多晶硅会产生15－20吨四氯化硅，因此多晶硅生产企业必须对四氯化硅进行处理，而因为四氯化硅的量巨大，处理的方式、效率会对其生产成本造成巨大影响。 

    电加热器制造商在光伏产业链中的位置

    对四氯化硅的处理方式有三种：一种将四氯化硅水解为二氧化硅和稀盐酸，稀盐酸用石灰中和，而二氧化硅则埋填处理，这种处理方式，对四氯化硅不能进行回收利用，成本很高，目前一些小规模的企业采用了这种处理方式；第二种方式是用四氯化硅生产化工原料气相法白炭黑，不过气相法白炭黑的市场容量有限，所能处理的四氯化硅也较为有限；第三种方式，也是目前使用最多的处理方式就是将四氯化硅转化为生产多晶硅的三氯氢硅，继续生产多晶硅。用四氯化硅生产三氯氢硅又有两种工艺：热氢化工艺和冷氢化工艺，目前国外大型多晶硅生产企业均采用冷氢化工艺进行四氯化硅处理，热氢化工艺已被淘汰，而国内厂商多数还以热氢化处理为主。冷氢化工艺同热氢化工艺的优劣比较如下表所示：

    冷氢化下改良西门子法闭路循环工艺流程

    由于冷氢化工艺相比较于热氢化工艺，有着明显的优势，其生产成本要比热氢化下的低很多，因此国外大厂商都已采用冷氢化工艺处理四氯化硅，不过冷氢化的技术较为复杂，对生产系统的要求较高，原本该技术只掌握在国外厂商手中，且对我国采取封锁态度，只把已淘汰的热氢化技术出口到中国。但是，国内的少数厂商，如江苏中能（目前我国规模最大的多晶硅制造商，）、洛阳中硅（我国最早从事多晶硅生产的企业之一）等，通过研发，逐步掌握了冷氢化的工艺技术并成功实现了大规模产业化运用。目前，随着冷氢化技术在国内的不断成熟和逐步扩散，已经有越来越多的厂商开始逐步掌握该项技术。 

    电加热器及其控制系统是冷氢化工艺设备的核心设备，在其工艺过程的关键环节都需采用并发挥着重要作用，而由于其必须在高温、高压和充满着强腐蚀性气体的环境中工作，因此对电加热器的性能要求非常高。因为在高温、强腐蚀性工作环境下，电加热元件的表面很容易被氧化或受到腐蚀，其内部绝缘层的绝缘特性极易遭到破坏；而在高压环境下，发热元件很容易发生变形，其焊接部位极易产生泄漏。 

    原本该类电加热器只有国外大型厂商能够生产，价格十分昂贵。镇江东方电热科技股份有限公司通过自主研发、和江苏中能、洛阳中硅等企业的紧密合作，研制出了适合它们冷氢化工艺特点的电加热器系统，填补了国内空白，产品性能达到国际先进水平，目前已成为该领域国内市场实现规模化生产和成功批量应用的唯一供应商。由于上述电加热器的工作环境十分恶劣，通常其核心部件电加热芯一年左右需更换一次，每次更换的电加热芯的价值约为电加热器的40%－60%左右。