原创 多晶硅太阳能电池的风险在哪里

随着石油价格的一路飚升，太阳能、风能、燃料电池等新型能源让我们似乎看到了一丝解决能源问题的曙光。国内的众多企业纷纷投下巨资开发太阳能电池、风力发电等新能源。在发展新能源的招牌下，与太阳能电池有关的多晶硅生产企业在资本市场备受追捧。
然而，太阳能电池的前景真的就那么美妙吗？
读者可能有所不知，看似清洁的太阳能电池在制造过程中却会造成严重污染。国际上多晶硅生产主要的传统工艺有改良西门子法、硅烷法和流化床法，其中应用最为广泛的技术是改良西门子法。该方法通过采用大型还原炉，降低了单位产品能耗，采用SiCl4氢化和尾气干法回收工艺，降低了原辅材料的消耗。生产1千瓦的太阳能电池约需10公斤的多晶硅，需要消耗电能3000～5000度，耗电量十分巨大。
比能耗更为严重的是污染问题，每提纯1吨多晶硅就会有8吨以上的四氯化硅产生，以及三氯氢硅、氯气等废液废气。四氯化硅是多晶硅生产中最大的副产物，未经处理回收的四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害液体。但国内近期一窝蜂上马的多晶硅项目，除少数几家外，都还没有完全掌握尾气回收技术，环保技术的欠缺将成为制约产业发展的瓶颈。
多晶硅太阳能电池的另一个风险是技术风险。目前多晶硅太阳能电池板的转换效率大多在13%～20%之间，高转换效率的产品通常制造和检测工艺较为复杂。美国的一家公司通过反射镜和棱镜来增加进入电池的阳光，使太阳能电池的转换率超过40%。索尼公司开发的染料敏化太阳能电池的能量转化率达到10%，无需使用昂贵的大型生产设备，其生产成本仅为目前市场上含硅电池的五分之一到十分之一。从中可以看出，技术进步有可能使得传统的工艺和技术面临被淘汰的命运。国内企业大多还集中在引进设备、制造晶圆、组装电池的阶段，对于如何进行研发以保持技术和成本优势则缺乏长期战略，当面临技术风险时，其结果令人堪忧。
还有就是经济风险。先回顾一下历史。在70年代石油危机的时候，严重依赖原油进口的日本也兴起了一阵开发太阳能的热潮，但随着石油价格的回落，开发太阳能的高成本首先在经济性上败下阵来，开发太阳能的热潮暂时告一段落。尽管石油、煤炭的价格暂时还看不到回落的趋势，但价格的大幅波动也会使得太阳能电池在推广使用上遭遇很多不确定性。况且，而等到大批新建项目投产之日，不但大量产生的四氯化硅难以处理，多晶硅产能过剩会导致国内企业陷入价格战的泥潭，整个产业将面临亏损和污染的双重困境。
最后还有一个因素容易被忽略，即“能源回收期(EPT)”。该指标以转换效率表示利用太阳能发电回收太阳能电池制造及维护管理消耗能源的“回收期”。如果EPT长于太阳能电池系统的产品寿命，那么制造太阳能电池就是浪费能源，对于能源问题的解决完全没有意义。在2004年左右，硅晶圆的平均厚度为300μm，到2007年则为150～200μm，仅用3年时间就缩小到了2/3以下。在不久的将来，厚度为50μm的硅晶圆也可能问世。硅晶圆如此之薄，则太阳能电池的EPT将大幅缩短。量产规模越大，分摊到单位模块的工厂初期成本就越小。由此看来，EPT应该是风险最小的因素。
解决能源和环境问题肯定需要包括半导体产业在内的所有人共同参与，不过不能仅看到眼前利益，靠喊口号和上项目可能会适得其反。头脑发热的后果可能是灾难性的，把风险多考虑一些总是没坏处的。