多晶硅产业发展与环境保护问题探讨

1多晶硅产业的发展状态分析

多晶硅产业在我国起步于上世纪五、六十年代，生产厂家达到了20家之多，但是该产业在生产上存在很大的难度，生产规模难以得到扩充，生产工业也较为落后，不仅需要消耗较大的成本与能源，还会造成严重的污染，不久之后，大部分厂家因为业务亏损而陆续停产与转产，当时保留下的厂家只有峨眉半导体厂与洛阳单晶硅厂。数十年来，多晶硅产业发展一直处于滞后的状态，我国多晶硅的生产水平较低，而且与国外多晶硅产能以及生产技术相比，均存在很大差距。相关数据表示，2012年，我国多晶硅生产总量为6.9万吨，而进口数量却多达82760吨，其中19525万吨从韩国购进、32302万吨从美国购进，此外从德国购进的多晶硅数量为20654万吨，可见国内多晶硅产业依旧凭借大量国外进口。当前除了极少数企业，很多项目在技术水平的采用上仍旧与国外多晶硅企业之间存在很大差距，其中表现最为严重的几个方面就是需要消耗大量的能源、环境污染程度严重以及核心竞争力不足。从发展的角度进行分析，当前多晶硅的有效产能无法满足光伏产业未来的发展需求，具相关分析师表示，发展至2020年光伏产业需求将达到当前有效产能的1.5倍，2050年将达到当前的15倍，所以当前国内多晶硅产业属于阶段性、结构型产能过低。

2多晶硅产业发展过程中引发的环境保护问题

2.1耗费较高能源与物资

高能耗产业中最为典型的就是多晶硅产业，虽然欧美国家研究出的先进改良西门子法已经将多晶硅生产过程中的能耗与污染问题成功的解决了，但是该项技术对于中国而言尚且处于严格封锁的状态，而国内投入使用的是从俄罗斯购买的改良西门子法，同欧美国家的技术依旧存在很大的差距。当前国内生产多晶硅的成本是国外同类企业生产成本的三倍之多，而生产出的绝大多数产品都远销国外，从实际意义来讲，国内仅仅是对多晶硅进行了高耗能的代加工。

2.2原料链不配套导致环境污染程度加深

事实上，多晶硅生产属于一个提纯的过程，在使用化学方法进行提纯时，起到媒介作用的就是氯元素，而产品本身是不会进入氯元素的。相关统计表示，多晶硅生产中若使用改良西门子法，一千克多晶硅的产出需要消耗0.9-3.4千克的氯气，可见其对氯元素需求量之大。多晶硅生产企业很少考虑与原料链的配套问题，绝大多数均为单一多晶硅生产企业，没有配套氯气生产装置，因此，多晶硅产业的扩张加速了氯碱行业的发展。目前，氯碱行业已出现产能过剩的势头，并且小型氯碱企业生产过程中污染很严重。

2.3副产物处理加剧环境污染程度

多晶硅产业在发展过程中一直难以解决的一个难题就是对副产物的处理。对于国内多晶硅生产企业而言，在产出一吨多晶硅的同时将会产生10吨至20吨的SiCl4。当前我国每年生产多晶硅的总量已经超过了一万吨，那么就意味着至少需要处理十万吨的SiCl4。当前采用处理SiCl4的一个主要方法就是对其进行氧化还原处理得到SiHCl3，但是国外方面严格垄断了该技术，而国内技术水平在一次转化方面仍旧存在较低的效率，不能实现闭环生产以及物料的循环再利用，使该技术方面的应用效率大幅降低。

3改善多晶硅产业环境保护现状的措施

3.1出台相关政策

长时间以来，下游太阳能光伏发电产业始终处在缓慢的发展上，导致多晶硅产能就出现了极大的剩余。国内方面对太阳能电池的需求量仅占2%，其余产量均用于出口，也就说国内紧缺的能源在大量的向国外输送。对此的建议就是从环保的角度上出台相关政策，向传统的燃煤电厂适当征收碳税，向采用太阳能光伏的电厂给予适当政府津贴，或者是降低其综合利用税率等优惠政策。太阳能电池出口方面需要相应的增收环境税，使多晶硅产能过剩和光伏发电内需不足之间的矛盾得以缓解。当该产业达到国际高新水平并具备自主知识产权时在对其出口进行鼓励，避免出现国际污染转移。

3.2构建绿色产业链

对于硅产业来讲，工业硅提炼属于源头产业，随之能够衍生出无机硅系列、有机硅系列、硅合金以及多晶硅等不同种类的产业链。但是这些分属在化工、冶金、太阳能等不同的行业中，长时间的发展上都未能展现出协同效应，很多环节因此产生了环境问题。因此，建议优化整合有机硅、工业硅以及多晶硅行业，将行业间的界限打破，使上下游能够形成协调统一的发展，并对副产业进行充分的利用，构建硅材料产业链。从世界范围进行思考，硅产品的生产主要集中在多晶硅与化工方面的联合体，不仅方便将氯气、氢气等化工原料提供给多晶硅生产，还可以通过SiCl4及次库等先进技术促进突发性水污染事件应急救援工作的开展。3.3研发并推广先进的环境保护技术当前针对处理多晶硅副产物SiCl4应用最多的方式就是将其延伸到有机硅产业链中，通过化学反应将SiCl4转化成光纤预制棒、白炭黑或者是硅酸乙酯等物质，但是需要考虑下游产品是否达到饱和量。多晶硅生产企业需要在科研方面加大投入的力度，使多晶硅工艺生产路线得到改善，同时对光电新型材料进行开发，研发出自己的核心技术方法并逐步实现产业化，将国外垄断局面打破，及从而将多晶硅在我国的竞争力提升。

4结束语

综上所述，多晶硅是太阳能光伏产业中主要使用的原料，但是在生产多晶硅过程中会产生大量的SiCl4高毒物质，对环境造成严重的危害，而且生产出的太阳能电池很大比例都是远销海外，国内能源紧张的条件下却不能对其进行有效的应用。对此，应当在审视多晶硅产业发展的基础上，认识到多晶硅产业发展过程中存在耗费较高能源与物资、原料链不配套导致环境污染程度加深、副产物处理加剧环境污染程度等问题的存在，建议出台相关政策、构建绿色产业链、研发并推广先进的环境保护技术，以此来改善多晶硅产业发展过程中对环境造成的破坏。

作者:马倩 单位:青海民族大学