硅烷法

　　多晶硅是半導(dǎo)體芯片的原料。過(guò)去多年，多晶硅一直由包括德國(guó)瓦克（Wacker）在內(nèi)的傳統(tǒng)七大國(guó)際生產(chǎn)商把持。光伏行業(yè)快速崛起后，其對(duì)多晶硅原料需求迅速超過(guò)半導(dǎo)體。現(xiàn)在多晶硅應(yīng)用中，90%用于光伏，只有10%用于半導(dǎo)體。保利協(xié)鑫則是光伏業(yè)崛起中孕育出來(lái)的多晶硅巨頭。

　　保利協(xié)鑫在2006年進(jìn)入多晶硅行業(yè)時(shí)，最成熟的技術(shù)是改良西門子法，這一技術(shù)也擁有成熟且公開(kāi)的設(shè)備供應(yīng)商。保利協(xié)鑫在多晶硅行業(yè)零積累的背景下，選擇了改良西門子法，并開(kāi)始在徐州搭建多晶硅生產(chǎn)工廠。過(guò)去七年時(shí)間，其通過(guò)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、自主研發(fā)設(shè)計(jì)關(guān)鍵工藝、對(duì)生產(chǎn)持續(xù)改進(jìn)將成本快速降低。2008年保利協(xié)鑫多晶硅生產(chǎn)成本還是每公斤66美元，現(xiàn)在已經(jīng)降到每公斤17美元。

　　“改良西門子法成本再要下降，空間越來(lái)越小，到天花板了。”蔣立民告訴記者。2009年，保利協(xié)鑫開(kāi)始啟動(dòng)硅烷流化床項(xiàng)目，這是一種成本更低的技術(shù)路線。

　　從硅的轉(zhuǎn)化率來(lái)看，改良西門子法在還原爐中的一次轉(zhuǎn)化率只有10%，硅烷流化床法能夠達(dá)到98%。改良西門子法的反應(yīng)溫度高達(dá)1100度，硅烷流化床的反應(yīng)溫度為500到600度，后者能耗也更低。硅烷法的反應(yīng)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于改良西門子法，亦能進(jìn)一步降低能耗。而且，與改良西門子法每三天就要打開(kāi)裝置相比，硅烷法可以在封閉空間內(nèi)持續(xù)反應(yīng)，持續(xù)進(jìn)料和輸出產(chǎn)品。

　　可是這項(xiàng)技術(shù)卻很難掌握。硅烷流化床法在過(guò)去只被兩家企業(yè)實(shí)現(xiàn)過(guò)商業(yè)化，一家是挪威的REC，另一家是美國(guó)的MEMC，其對(duì)供應(yīng)商和工藝流程的保密性要求都極高。即便是做得最成功的項(xiàng)目，至今也有沒(méi)有解決反應(yīng)效率和產(chǎn)品純度等問(wèn)題。

　　保利協(xié)鑫執(zhí)行總裁舒樺介紹，當(dāng)保利協(xié)鑫決定啟動(dòng)硅烷流化床項(xiàng)目時(shí)，內(nèi)部出現(xiàn)了不同的聲音：改良西門子法在市場(chǎng)中每年有幾十億的營(yíng)收，坐擁高達(dá)36.4%的毛利率，在如此舒適的市場(chǎng)環(huán)境下為何要投幾億來(lái)冒風(fēng)險(xiǎn)？“我們有時(shí)候也比較矛盾，這個(gè)硅烷法出來(lái)，要革自己的命。改良西門子法我們已經(jīng)做到最優(yōu)了。但技術(shù)進(jìn)步就是這樣，這條線革上條線的命，這代技術(shù)革上一代技術(shù)的命”，呂錦標(biāo)對(duì)記者說(shuō)，“技術(shù)進(jìn)步日新月異，要把自己的過(guò)去和追趕者一起甩掉。”

　　硅烷流化床法的原理是，成份是四氫化硅的硅烷氣在流化床的反應(yīng)器中，跟特別細(xì)碎的種子硅粉發(fā)生氣固反應(yīng)，在高溫下，硅烷氣分解成硅和氫氣，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程固體越來(lái)越多。“就像炒豆子、豆子越來(lái)越大的過(guò)程。”蔣立民如此形容。

　　其難點(diǎn)之一在于，顆粒硅會(huì)在生成過(guò)程中由于劇烈反應(yīng)而不停地撞到流化床反應(yīng)爐的內(nèi)壁，如果內(nèi)壁材料選用得不好，會(huì)讓顆粒硅沾上雜質(zhì)而純度不高。國(guó)外現(xiàn)在通過(guò)硅烷流化床法做出的顆粒硅純度不高就是由這個(gè)原因造成的。另一難點(diǎn)在于，這個(gè)氣固反應(yīng)的過(guò)程中固體越來(lái)越大，如何及時(shí)地把符合標(biāo)準(zhǔn)的顆粒硅送出去，又不讓作為種子的硅粉同時(shí)出去，也不能讓顆粒硅越積越多堵住硅烷氣進(jìn)來(lái)的入口，這對(duì)流化床反應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有非常高的要求。在這個(gè)動(dòng)態(tài)的反應(yīng)過(guò)程中，如何加熱、在不同段控制不同溫度，也是非常復(fù)雜的過(guò)程。