大连物化所光伏单晶炉氩气净化回收技术填补国内空白

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1月2日消息, 中科院大连化物所李灿院士领导的团队与大连连城数控机器股份有限公司合作研发出光伏单晶炉氩气净化回收技术。该技术为光伏晶硅大规模生产提供了技术保障,填补了我国在太阳能光伏晶硅制造领域这一技术空白。


氩气在空气中含量极低, 通常作为副产物从空分制氧过程中分离提取,所以高纯氩气生产成本较高。高纯氩气是单晶硅和多晶硅制备过程中必不可少的净化和保护气。近年来,太阳能光伏发电行业发展迅猛,氩气需求量激增,其价格持续攀升,甚至出现供不应求的局面,严重影响、甚至制约我国光伏产业的发展。国外氩气净化回收技术昂贵、且产能规模有限。因此,研发具有自主知识产权的低成本、高产能氩气净化回收技术成为亟待解决的任务。


大连物化所光伏单晶炉氩气净化回收技术填补国内空白


该团队日前研发出高活性、高稳定性的相关催化技术,并根据规模化光伏单晶炉氩气净化回收的工业需求,研发出成套工艺技术及其装备,中试样机于2019年12月在包头美科硅能源有限公司一次开车成功。此技术在实际工况条件下能够同时满足至少4至6台单晶炉氩气尾气净化要求,将大幅度减少晶硅制造过程中高纯氩气的消耗量,帮助光伏企业克服氩气供给波动的影响。中试装置的开车成功,为后续量产奠定了技术基础。


该技术的成功研发,将进一步降低太阳能发电成本,为太阳能光伏行业带来可观的经济效益,有效提升我国光伏行业的核心竞争力。


氩气是一种无色无味的气体,分子式 Ar,为第18号元素。氩气是一种稀有气体,生产直接来自于大气,氩气等稀有气体在空气中的占比为0.94%。


氩气目前在工业中有很广的应用。在光伏领域,液氩广泛的应用于光伏行业中。


液氩在光伏行业中的应用


氩气是一种无色无味的气体,分子式 Ar,为第18号元素。氩气是一种稀有气体,生产直接来自于大气,氩气等稀有气体在空气中的占比为0.94%。


氩气目前在工业中有很广的应用。在光伏领域,液氩广泛的应用于光伏行业中。


1、在硅料制造环节


“新疆东方希望新能源有限公司年产12万吨多晶硅项目”的介绍中提到:本项目以工业硅粉(Si≥99%)、30%氢氧化钠、石墨电极、氢氟酸、硝酸、液氩、生石灰、催化剂和吸附剂等为主要原料,采用改良西门子法(冷氢化工艺)生产太阳能级/电子级多晶硅12吨/年。


2、在硅片制造环节


直拉单晶炉拉制单晶过程中,一般用氩气做保护。直拉单晶炉尽管形式不同,但主要由:炉体、电气部分、热系统、水冷系统、真空系统和氩气装置五大部分组成。


液态氩气储在液氩罐内,液氩罐是双层的,中间抽成真空。液态氩气纯度较高,才能满足拉制硅单晶的要求。液氩作为一种保护气体包围在单晶硅和多晶硅的液面周围,可以保护单晶硅和多晶硅不被氧化。液态氩在通入单晶炉前要经过气化,液氩品质直接影响单晶的内部指标,氩气不纯,会造成炉内氧化严重,从而影响单晶硅的氧碳含量。


根据一份2017年的报告,每生产1GW单晶硅需要耗液氩1万吨左右,每生产1GW多晶硅需要耗氩0.5万吨。2016年,光伏行业氩消费量占比达到20%-30%,不锈钢行业氩气消费量占比30%。


根据杭氧股份周智勇等人发明专利《一种单晶硅制备工艺中排放氩气的净化回收方法与装置》介绍:将单晶硅炉排放的粗氩气汇集后进行压缩除油处理,采用催化氧化法除去一氧化碳与烷烃,采用加氢除氧法除去氧,采用吸附法除去二氧化碳及水分,采用高低压双塔低温精馏法除去氮与氢,最终得到纯净压缩氩气可直接送回单晶硅炉重新利用。


有分析认为,在国内,光伏建设成本和发电成本不断下降,光伏平价上网成为可能。外销方面,中国的光伏产品出口主要在欧洲、日本、东南亚,随着去年下半年欧洲光伏市场恢复自由贸易,中国本土光伏产能出口欧洲规模有望大增。


近期,随着隆基、晶科等单晶硅片新产能的投产,光伏行业整体耗氩量大幅提升了国内氩气的整体需求,且区域内资源供应偏紧。根据隆众资讯12月6日的报道:


广东地区主流接货价在5100-5300元/吨左右。广东华特气体股份有限公司液氩价格稳定至5000元/吨;广州广钢气体能源有限公司液氩价格稳定至5000元/吨。


北京首钢氧气厂液氩出厂价格稳定至3500元/吨,下游拿货积极性较好,价格看涨。


唐山唐钢气体有限公司液氩出厂价格上调至3000元/吨。


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