近日，“全球首届冶金法多晶硅制备技术国际研讨会”在宁夏银川举行。来自世界各地的专家与企业家共商冶金法太阳能多晶硅的发展大计。随着近年来光伏产业的迅速发展，降低光伏系统的成本与缩短能量回收期成为了行业热点，降低多晶硅生产环节成本是研讨会的重中之重。冶金法凭借低成本、低能耗等优势脱颖而出。
光伏市场成就冶金法
冶金法多晶硅盛行于近一两年。上海普罗新能源有限公司总裁史珺介绍，其实冶金法在三十多年前就已出现。当时人们试图开发一种低成本工艺制备多晶硅，所使用的技术路线就是现在的冶金法多晶硅。其纯度极限可达“6-7个9”（6个9代表：99.9999%）。当时多晶硅生产主要用于集成电路，6-7个9的纯度不能满足电子级多晶硅要求，而当时太阳能市场多晶硅需求也近乎为零，这就不难解释冶金法多晶硅被长期搁置的原因。如今，随着世界太阳能光伏市场的启动，又让人们重新燃起对冶金法多晶硅研究的热情。
据记者了解，冶金法多晶硅这条路并非一帆风顺。2006 年9 月, 世界上规模最大的多晶硅生产商汉姆洛克与日本川崎制铁公司都曾对外宣布将采用新的大规模冶金方法提纯多晶硅，但最后都不了了之。尽管这些国外公司没有在冶金法上取得成功，国内企业对冶金法多晶硅的研究却并未受到影响。国内冶金法投资热始于2006年，高潮爆发于多晶硅价格上冲到每吨400—510美元的2008年上半年。当时，山东、浙江、江苏、河南、福建、江西、湖南、四川等省份，都不断有冶金法项目上马。史珺说：“经过国内外大量研究开发，冶金法制取太阳能级多晶硅已获相当进展。尽管冶金法多晶硅产品还可能存在某些问题，但可以肯定的一点是，冶金法所具有的工艺简单、投资少和能耗低等一系列优点，对企业有足够的吸引力。”
路线选择需综合考量
太阳能级多晶硅仅需要6个9的纯度即可，西门子法一般提纯后可达11个9以上。为保证得到多晶硅电池最佳的电流传输率，西门子法还需要进行掺杂工序，这无疑增加了光伏电池制造的成本。但冶金法多晶硅在其产品的稳定和均衡性上还存在问题。到底应该由谁来担当未来太阳能市场的主角呢？上海太阳能电池研究与发展中心副主任梅伟芳教授说：“太阳能多晶硅取决于多晶硅本身的水平，用化学法做还是物理冶金法做并不直接相关。只要多晶硅达到一定纯度，其各个综合指标稳定合理就可以。”
梅伟芳说：“现在业内有一个共识就是冶金法多晶硅，一般不以7个9、8个9为目标。从实验数据看，一般只要达到6个9，并且其他各项指标都稳定，其光电转换率是最经济的。如果纯度高于6个9，就需要对多晶硅加入适量的硼磷。这必将导致生产企业陷入一方面拼命提纯，一方面还要想方设法掺杂的怪圈，成本问题也就尤为突出了。”
据记者了解，当前冶金法对多晶硅的提纯普遍没有达到6个9标准，一般在5.3个9附近，转换率一般在13%-15%，冶金法多晶硅产品做电池组件完全没有问题，只涉及一个性价比的问题。与西门子平均17%的转换率相比，冶金法多晶硅发同样的电占地面积更大一些，而荒地成本就可以忽略不计。因此平衡下来，冶金法多晶硅也有其发展的必要。
梅伟芳说：“理论上，业内也有一个共识，太阳能电池转化率平均在5%以上就有经济效益，主要在于企业怎么掌握生产的成本。上海普罗是目前唯一生产冶金法多晶硅盈利的企业，生产线是自己设计的，工艺水平也比较稳定，但是现在规模还不算大，所以成本还有下降的空间。”
冶金法工艺水平仍待提高
在采访中，梅伟芳教授还提出一些关于冶金法多晶硅的问题。梅伟芳说：“传统的西门子法多晶硅市场价格已经接近成本极限，如果还要继续降低多晶硅在光伏发电的成本，冶金法不失为一种好的选择。 目前，冶金法多晶硅制作的光伏电池效率从原来的13%上升到16%。采用冶金法单晶硅拉制的光伏电池效率也从15%上升到了17%，衰减现象得到大大改善。可以说，现在的冶金法多晶硅光伏性能已经直逼西门子法多晶硅。但冶金法多晶硅仍然存在必须面对的问题。首先，材料的稳定性较差，在一批材料中甚至在一个硅锭中，材料分布品质都不是很稳定，特别是磷和硼的分布不均匀，在硅晶体的制作工程中，难以控制产品的一致性，各种电性能的差异比较大，影响批量生产。其次，冶金法生产的太阳能级高纯硅制成的电池片在经过阳光暴晒后，衰减较为严重，最高可达30%，严重影响太阳能电池的使用寿命，冶金法技术工艺水平还有待提高。”
目前，国内以改良西门子法为主的多晶硅企业技术趋同，个体来看工艺环节、设备水平各有特色，产品质量、原材料和能源消耗差别较大，这些厂家在人才、生产成本、产品质量等方面都还面临不同挑战。用电子级多晶硅产品生产太阳能级多晶硅总是让人心有不甘，无论西门子法，还是冶金法工艺路线，都需要寻找更合理的发展途径。
