多晶硅生產：毒污染高耗能不容忽視

多晶硅是高污染的項目，中國多數多晶硅企業環保不完全達標。生產多晶硅的副產品——四氯化硅是高毒物質。用于傾倒或掩埋四氯化硅的土地將變成不毛之地，草和樹都不會在這里生長。它具有潛在的極大危險，不僅有毒，還污染環境，回收成本巨大。

多路諸侯爭搶多晶硅“蛋糕”

多晶硅作為太陽能產業發展所需的重要工業原料，預計中國未來幾年的總需求約為2萬噸，其價格則一路飆升，從2002年的20美元/公斤，上漲到300美元/公斤，而現貨價甚至達到400美元/公斤。

于是，去年以來全國各地多晶硅項目大量上馬，至少有10個多晶硅大項目宣布動工或投產，多個項目都號稱“全國最大”。

目前，我國已批準寧夏石嘴山、河南洛陽、四川樂山、遼寧凌海4個千噸級多晶硅項目。但多晶硅生產過程中的毒污染和高耗能卻并不為人所關注。

能源和環境問題日益成為世界關注的焦點，為了實現能源和環境的可持續發展，世界各國都將太陽能發電行業作為發展的重點。在積極政策的引導下，國際太陽能電池市場得到迅速擴大，太陽能發電產業駛入快車道。最近10年太陽能電池及組件生產的年平均增長率達到33％，最近5年的年平均增長率更是達到了43％。2006年世界太陽能電池產量達到2500兆瓦，累計發貨量達到8500兆瓦。

而太陽能電池上游原材料高純多晶硅在中國已經成為投資熱點。

從2007年開始，投資太陽能領域的上市公司，99％的將目光瞄向了多晶硅制造，截至2008年2月，共有8家上市公司投資多晶硅項目，累計投資金額達54.39億元。其中，南玻A5000噸、江蘇大全集團6000噸、通威集團10000噸、天威英利5000噸、愛信硅科技10000噸、亞洲硅業6000噸、江蘇陽光4500噸……這些規劃的項目產能已經令人嘆為觀止。

2007年全球共需太陽能多晶硅3.375萬噸，2008年則需4.55萬噸。即使考慮技術進步導致的硅料用料減少，近幾年太陽能多晶硅仍是供不應求。

目前，全球太陽能電池主要分為晶體硅電池與薄膜電池，因為光電轉化效率高以及制造門檻相對較低，晶體硅電池得到了長足的發展，占據了太陽能電池95％的市場份額。而晶體硅電池，主要是通過高純多晶硅——硅棒、硅錠——硅片——電池片等環節一步步得來，因此高純多晶硅的供應直接影響下游太陽能電池的發展。

除了太陽能發電產業之外，多晶硅也是半導體產業的上游原材料，多晶硅拉制成單晶棒，再切片、打磨、拋光，最后刻度就形成了芯片。半導體用多晶硅的純度級別在99.99999999％以上，而太陽能級多晶硅純度通常為99.9999％就可以。

由于半導體行業發展繁榮在前，所以最近幾年剛剛蓬勃起來的太陽能發電產業多用的是針對半導體應用的高純多晶硅。

污染成為產業瓶頸

據《華盛頓郵報》3月9日報道，中國多晶硅制造商洛陽中硅高科技有限公司過去9個月以來，持續在工廠四周空地傾倒有毒廢棄物四氯化硅，造成土地無法種植農作物。

四氯化硅為制造多晶硅時產生的副產品，是一種高度有毒的物質，會對環境造成嚴重污染。由于該種物質回收再利用的成本昂貴，多數中國太陽能廠房均未裝設或完全安裝相關的回收設備。

多晶硅是高污染項目，中國多數多晶硅企業環保不完全達標。生產多晶硅的副產品——四氯化硅是高毒物質。用于傾倒或掩埋四氯化硅的土地將變成不毛之地，草和樹都不會在這里生長。它具有潛在的極大危險，不僅有毒，還污染環境，回收成本巨大。

多晶硅是單質硅的一種形態。熔融的單質硅在過冷條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結合起來，就結晶成多晶硅。生產多晶硅的過程是：硅砂先在電弧爐中與碳置換成98%的金屬硅，跟著與氯氣、氫氣反應后生成三氯氫硅，再在氫氣中還原沉積成多晶硅。

多晶硅項目投資龐大，一個千噸級項目規模等于一座中型石化廠，投資約12億元，且氯氣有毒，空氣中超過0.001毫克/升人就有危險，技術不過關的話，多晶硅會隨氯氣跑出，嚴重污染環境。

我國大部分多晶硅企業技術未過關，事實上，目前中國尚無年產量超過1000噸的多晶硅生產工廠，大規模生產面臨一定風險，尤其是如果副產品回收處理跟不上，將對安全生產和環境保護帶來極大的隱患。

隨著我國多晶硅總產量的逐年增加，多晶硅的副產物四氯化硅的安全環保問題日益突出。四氯化硅是多晶硅生產中最大的副產物，未經處理回收的四氯化硅是一種具有強腐蝕性的有毒有害液體。2010年我國多晶硅產能將擴大到30000噸/年左右，而生產1000噸多晶硅就產生8000噸四氯化硅。照此計算，2010年的實際產量如果為設計產量的70%，即多晶硅產量達到20000噸，那么四氯化硅的產生量將超過16萬噸，對四氯化硅的無害化處理將成為制約多晶硅發展的瓶頸。

這正是中國太陽能產業所不得不面臨的現實。多晶硅核心技術——三氯氫硅還原法壟斷在美國、德國、日本等六七家企業手中，中國企業很難獲得關鍵技術。生產多晶硅是一個提純過程，金屬硅轉化成三氯氫硅，再用氫氣進行一次性還原，這個過程中約有25%的三氯氫硅轉化為多晶硅，其余大量進入尾氣，同時形成副產品——四氯化硅。在這個過程中，如果回收工藝不成熟，三氯氫硅、四氯化硅、氯化氫、氯氣等有害物質極有可能外溢，存在重大的安全和污染隱患。四氯化硅一遇潮濕空氣即分解成硅酸和劇毒氣體氯化氫，對人體眼睛、皮膚、呼吸道有強刺激性，遇火星會爆炸；氯氣的外溢則可使人出現咳嗽、頭暈、胸悶等病狀，并導致農作物大面積減產和絕收。

說到底，多晶硅對系統性要求非常高，不是單套，而是幾百套上千套設備相互配合才能出產品，因為大量易燃易爆氣體的存在，所以對生產過程的安全要求很高，副產品回收方面也需很高的工藝水平，技術風險、環境風險都非常大。

目前，國內在建多晶硅生產廠所用改良西門子生產法是向俄羅斯購買的技術，而該技術與美國、日本等國企業還有相當差距，沒有經過大批工業化生產，其缺點是氣體回收率低，污染大，產出率低，耗能高。

事實上，某些國內企業的多晶硅投資典型路徑是，從國內外多晶硅企業中挖一批人才，由他們根據經驗設計改良西門子法的生產流程。必須看到，這些人才帶來的僅是經驗，可靠性存在疑問。

一筆不劃算的耗能賬

多晶硅是典型的高耗能產業，項目選址必須兼顧硅、煤炭和氯堿資源。年產1000噸多晶硅項目需要投資10億元，年耗電10萬千瓦時。

國內光伏業領軍人物、尚德電力董事長施正榮曾公開表示，中國不是適合制造多晶硅的國家，因為電費太貴，生產多晶硅不符合科學發展觀。在他看來，投資多晶硅應該去加拿大、美國、澳大利亞等電費相對便宜的國家。國外多晶硅巨頭生產的產品成本在25美元/kg左右，而目前國內產品的成本則在70～80美元/kg。

中國科學院院士簡水生曾指出，目前生產多晶硅的企業一般都采用改良西門子法。使用該方法，1千瓦的太陽能電池約需10公斤的多晶硅，需要消耗電能5800～6000度，耗電量十分巨大。即使電池能夠穩定使用20年，太陽能電池的電能再生比也不到8，水平較低。這導致多晶硅太陽能的發電成本大約是生物質發電的7～12倍，風能發電的6～10倍，更是傳統煤電方式的11～18倍。

多晶硅一哄而起的根本原因在于，以GDP增長為政績考核指標，使得地方政府官員對經濟和社會發展的理解還停留在“惟增長論”上，對資源的過度開采和使用，以及對外來資本的重視則是這一思路指導下的順理成章之舉。結果是，那些高耗能的企業可以生存了，另外能夠實現固定資產投資增長的任何外來資本，都會成為地方政府的座上賓。為了創造所謂的“良好投資環境”，某些地方政府官員甚至成為企業的利益代言人，聽任一些項目在環保上違規違法。

總之，同國際先進水平相比，目前國內多晶硅生產企業在產業化方面的差距主要表現在：首先，多晶硅技術和市場仍牢牢掌握在美、日、德國的少數幾個生產廠商中，嚴重制約了我國相關產業發展。其次，生產規模小，現在公認的最小經濟規模為1500噸/年，最佳經濟規模在2500噸/年，而我國現階段多晶硅生產企業離此規模仍有較大的距離。第三，工藝設備落后，同類產品物料和電力消耗過大，與國際水平相比，國內多晶硅生產能耗高出1倍以上。第四，千噸級工藝和設備技術的可靠性、先進性、成熟性以及各子系統的相互匹配性都有待生產運行驗證，并需要進一步完善和改進。第五，國內多晶硅生產企業技術創新能力不強，基礎研究資金投入太少，尤其是非標設備的研發制造能力差。第六，地方政府和企業投資多晶硅項目，存在低水平重復建設的隱憂。