正定硅料回收
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目前,世界上绝大部分厂家采用传统的改良西门子法生产硅料,作为成熟的技术路线,其降本增效潜力已近极限。作为硅料的保利协鑫十余年如一日,不断寻求技术突破以实现提质增效,其的、具有自主知识产权的硅烷流化床法颗粒硅(FBR法颗粒硅)技术已趋成熟,在产品纯度、能耗、产能等各项指标上,均大幅改良西门子法。
截至2021年底,国内基于化学法和物理法的分别代表不同技术路线的首条示范线在上饶和保定建成。其中化学法的晶硅光伏组件环保处理示范线,产能超过12 MW/年,突破了电池/玻璃低损拆解技术和装备,实现总质量回收率92%、银/硅/铜回收率95%/95%/98;物理法的晶硅光伏组件环保处理示范线,成功研制组件拆解、组分静电分离核心装备,实现总质量回收率99.7%、银/硅/铜回收率达到94.3%/97.7%/97.1%,产能超过10 MW/年。
全球光伏回收产业市场潜力,国际能源署预计到2050年全球将有近8000万吨,约43亿块报废光伏组件需要处理,由于玻璃、铝、硅等材料、以及银、铟等稀有元素可以回收回用,回收也将产生约150亿美元的市场价值;中国光伏行业协会预测到2030年中国也将面临回收150万吨报废组件,2050年将达到2000万吨,随着近年来的大规模既有项目的技改,中国光伏回收高峰将提前到来。
光伏组件材料包含玻璃、硅、银、铜、铝等有价值组分,大部分物质通过适当回收,实现循环再利用,可有效缓解生态环境压力、降低光伏全产业链能耗等指标,进一步优化光伏组件全生命周期的绿色节能特性。因此,随着全球光伏从补充能源走向替代能源,进而成为主力能源的趋势越来越明显,随之而来的,光伏组件的回收与无害化处理也是全球面对的急迫问题。
国际能源机构预测数据显示,2030年,全球光伏组件回收将达800万吨左右,迎来回收大潮。2050年,全球会有将近8000万吨的光伏组件进入回收阶段。其中,中国将在2030年面临需要回收达150万吨的光伏组件,在2050年将达到约2000万吨。
硅具有优良的半导体电学性质。禁带宽度适中,为1.12电子伏。载流子迁移率较高,电子迁移率为1350厘米2/伏·秒,空穴迁移率为480厘米2/伏·秒。本征电阻率在室温(300K)下高达2.3×105欧·厘米,掺杂后电阻率可控制在104~10-4 欧·厘米的宽广范围内,能满足制造各种器件的需要。硅单晶的非平衡少数载流子寿命较长,在几十微秒至1毫秒之间。
硅单晶主要技术参数有导电类型、电阻率与均匀度、非平衡载流子寿命、晶向与晶向偏离度、晶体缺陷等。
导电类型 导电类型由掺入的施主或受主杂质决定。P型单晶多掺硼,N型单晶多掺磷,外延片衬底用N型单晶掺锑或砷
电阻率与均匀度 拉制单晶时掺入一定杂质以控制单晶的电阻率。由于杂质分布不匀,电阻率也不均匀。电阻率均匀性包括纵向电阻率均匀度、断面电阻率均匀度和微区电阻率均匀度。它直接影响器件参数的一致性和成品率。
生产电子器件用的硅单晶除对位错密度有一定限制外,不允许有小角度晶界、位错排、星形结构等缺陷存在。位错密度低于 200/厘米2者称为无位错单晶,无位错硅单晶占产量的大多数。在无位错硅单晶中还存在杂质原子、空位团、自间隙原子团、氧碳或其他杂质的沉淀物等微缺陷。微缺陷集合成圈状或螺旋状者称为旋涡缺陷。热加工过程中,硅单晶微缺陷间的相互作用及变化直接影响集成电路的成败。