顆粒硅工藝迭代 推進(jìn)光伏發(fā)電邁向零碳時代

尋材問料

近日，寧夏發(fā)布2021年認(rèn)定的第二批高新技術(shù)企業(yè)備案公示名單，因首次實現(xiàn)顆粒硅在大尺寸熱場中試驗成功，同時掌握了在業(yè)內(nèi)最先進(jìn)爐型中使用顆粒硅的技術(shù)，寧夏協(xié)鑫晶體科技發(fā)展有限公司(以下簡稱寧夏協(xié)鑫)上榜。

統(tǒng)計顯示，寧夏作為我國富煤省區(qū)之一，2019年經(jīng)濟(jì)總量不到全國0.4%，能耗和碳排放占比卻達(dá)1.6%，碳排放強(qiáng)度全國最大、人均碳排放量全國第二。

“我們不斷強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)工藝迭代，最終形成產(chǎn)業(yè)核心競爭力，拿到了這一官方權(quán)威認(rèn)證，這將對寧夏如期實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)產(chǎn)生積極促進(jìn)作用。”寧夏協(xié)鑫生產(chǎn)總監(jiān)王思鋒說。

光伏新材料創(chuàng)造二氧化碳當(dāng)量最低紀(jì)錄

“煤炭是寧夏能源消費(fèi)和碳排放的主要來源。而‘十四五’期間要創(chuàng)建減碳零碳體系，首先離不開光伏、風(fēng)能等可再生能源領(lǐng)域新材料的發(fā)展。”寧夏清潔發(fā)展機(jī)制環(huán)保服務(wù)中心總工程師、副研究員柳楊說。

位于黃河之濱中衛(wèi)市的寧夏協(xié)鑫，就是一家專業(yè)致力于光伏新材料研發(fā)和生產(chǎn)的上游企業(yè)。

直徑只有2毫米左右、一袋10公斤裝的顆粒硅，看起來更像真空包裝的小綠豆。別看它們個頭小，與傳統(tǒng)的西門子法生產(chǎn)的棒狀硅相比，具有多個技術(shù)優(yōu)勢。

西門子法生產(chǎn)的棒狀硅在使用時，需要將其人工破碎后再向爐內(nèi)裝填，不僅有引入雜質(zhì)的風(fēng)險，且人工破碎會出現(xiàn)不規(guī)則的情況，填裝過程中也容易卡料，導(dǎo)致生產(chǎn)被迫中止。“顆粒硅完全不存在這個問題。它的流動性非常好，而且純度高、體積密度大、使用成本低，能使自動化生產(chǎn)變得可控。”王思鋒說。

最重要的是，顆粒硅可有效助力“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。據(jù)計算，相較西門子法生產(chǎn)的棒狀硅，在生產(chǎn)過程中使用同體量的顆粒硅，二氧化碳排放量可降低74%左右，整體能耗可降低65%—70%。

“繼2021年5月領(lǐng)到國內(nèi)顆粒硅方面首張?zhí)甲阚E證書后，2021年10月底，我們又取得了由法國國家能源署頒發(fā)的協(xié)鑫FBR顆粒硅產(chǎn)品碳足跡認(rèn)證證書。”王思鋒說，證書顯示，每生產(chǎn)1000克顆粒硅的碳足跡數(shù)值僅為37.000千克二氧化碳當(dāng)量，大大刷新了德國瓦克公司此前創(chuàng)下的每千克碳化硅57.559千克二氧化碳當(dāng)量的全球最低紀(jì)錄。

可解決光伏行業(yè)能耗和綠色發(fā)展難題

“寧夏協(xié)鑫下大力氣研發(fā)推廣顆粒硅，為的就是解決光伏行業(yè)能耗和綠色發(fā)展難題，加快推進(jìn)光伏發(fā)電從平價時代邁向低價時代和零碳時代。”王思鋒指出。

為讓下游客戶盡快批量應(yīng)用顆粒硅，寧夏協(xié)鑫控股公司——江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司(以下簡稱江蘇中能)大膽將具有自主知識產(chǎn)權(quán)的顆粒硅產(chǎn)品交予寧夏協(xié)鑫先行先試。

試用過程中，寧夏協(xié)鑫研發(fā)團(tuán)隊與江蘇中能保持零時空溝通，生成了大量實用數(shù)據(jù)，助力顆粒硅品質(zhì)不斷改進(jìn)提升。團(tuán)隊采用相應(yīng)的二次加料器及加料工藝進(jìn)行不同顆粒硅投料比例驗證，針對4種不同爐型，逐步摸索出一整套行之有效的生產(chǎn)工藝。

通過使用顆粒硅，寧夏協(xié)鑫生產(chǎn)經(jīng)營中各項關(guān)鍵性指標(biāo)持續(xù)向好。與去年同期相比，生產(chǎn)成本下降7.7%，營業(yè)收入增加81%。

小小顆粒硅生動詮釋了一個道理：要想實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，科技創(chuàng)新與工藝迭代是不二法寶。

據(jù)介紹，寧夏計劃到2035年實現(xiàn)主要污染物排放強(qiáng)度達(dá)到全國平均水平，碳排放達(dá)峰后穩(wěn)中有降，目前2030年前碳排放達(dá)峰行動方案的編制工作已經(jīng)啟動。

然而不爭的現(xiàn)實是，作為欠發(fā)達(dá)地區(qū)，寧夏尚處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)發(fā)展依然依賴高碳產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。此情此景下，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，任務(wù)艱巨。

“必須依靠科技創(chuàng)新，做好戰(zhàn)略謀劃，確定重點(diǎn)領(lǐng)域，才能兼顧經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。”寧夏科技廳副廳長陳放指出，希望顆粒硅新工藝能夠有力推動寧夏重點(diǎn)行業(yè)和區(qū)域相關(guān)碳減排政策舉措研究，推動寧夏經(jīng)濟(jì)、能源、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型升級。