保利协鑫能源公司近日发布公告称，该公司硅烷流化床法（FBR）颗粒硅经证实，各项指标再获新突破，头尾寿命、尾碳、成晶率、单产、转换效率均领先行业水准。该公告发布后，引起了资本市场和光伏产业界高度关注。目前，光伏发电的上游原材料主要是改良西门子法制备的多晶硅，在硅烷流化床法颗粒硅问世后，有业内专家判断，其有望引发多晶硅制造的一场颠覆性技术革命。

　　光伏产业促颗粒硅进入市场

　　光伏产业有着一条明确而清晰的产业链，硅料、硅片、电池片、组件、应用系统是产业链上的5大环节。其中，硅料和硅片处于光伏产业链上游。硅料环节不仅制造及研发门槛高，且资金投入极大。同时，硅料的价格和质量对光伏发电的成本和效率也起着至关重要的作用。

　　近年来，光伏行业发展势头越来越猛，2020年，我国光伏新增装机规模48.2吉瓦，同比增长60%。在终端市场带动和国家法规的倒逼下，各家原料企业都在研发硅料新工艺。在这一背景下，颗粒硅逐渐进入人们的视线。

　　硅料即多晶硅，光伏产业需要的多晶硅纯度需要达到99.9999%以上。目前，世界绝大部分厂家生产的硅料，均采用传统的改良西门子法，这是最为成熟、应用最广泛的工艺技术。

　　“改良西门子法主要原理是将石英砂放进电炉中冶炼还原制成纯度为99%的工业硅粉，再与四氯化硅和氢气反应得到三氯氢硅，经过精馏、提纯、高温还原、尾气回收等一系列工艺流程，最终产出棒状多晶硅。”保利协鑫研究院副院长蒋立民介绍说。

　　新工艺有效降低能耗

　　硅烷流化床法颗粒硅也是多晶硅，但与改良西门子法多晶硅相比，它的体型更小，仅有绿豆般大。自2010年开始，保利协鑫子公司中能硅业便开始自主研发颗粒硅技术，并通过收购海外资产，最终实现了颗粒硅量产。

　　“该颗粒硅采用独创的硅烷流化床法制造，将原料三氯氢硅歧化制得硅烷，硅烷在流化床中进行分解反应制得颗粒状多晶硅，单程转化率可达99%，减少了尾气回收和精馏环节，反应温度也只有改良西门子法的60%，可以连续化生产。与改良西门子法相比，能耗和成本都大大降低。”蒋立民说。

　　据介绍，下游硅片厂家拿到传统多晶硅后，还需要破碎、清洗然后用于拉单晶，而颗粒硅不需要破碎和清洗，可以直接投料拉单晶，而且流动性好，相比于传统多晶硅更适合新一代连续投料直拉工艺。

　　据业内人士介绍，目前光伏产业链中能耗最高的是硅料制造环节，能耗占比达45%。2020年5月，工信部发布《光伏制造行业规范条件（2020年本）》（征求意见稿），该规范规定，新/扩建多晶硅综合电耗不大于70千瓦时/千克。

　　“根据我们实测，硅烷流化床法颗粒硅综合电耗仅为18千瓦时/千克，远低于行业规范。”蒋立民说。

　　有望对碳减排起到重要作用

　　我国已承诺，到2030年，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上，这将带动大批光伏发电项目投建运营。对比硅烷流化床法颗粒硅和改良西门子法多晶硅的生产流程，分别对两者生产的多晶硅组件在整个光伏产业链的路径进行碳足迹溯源。从结果来看，仅硅料环节生产1吉瓦颗粒硅可减排13万吨二氧化碳，较改良西门子法降低74%，从整个产业链来看，生产1吉瓦组件至少可降低二氧化碳排放量47.7%。

　　按照2020年国内硅料产能约43万吨测算，由硅烷流化床法替代改良西门子法，每年将减少二氧化碳排放1927万吨。

　　蒋立民介绍道，经过10年研究改进，硅烷流化床法颗粒硅已经能够较好地解决产品质量、长周期连续运行、低成本等大规模产业化问题。相信在未来，硅烷流化床法颗粒硅将对我国光伏产业链碳减排起到至关重要的作用。