多晶硅是信息產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，世界多個(gè)國(guó)家將其列為戰(zhàn)略性材料，對(duì)我國(guó)實(shí)施技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷，國(guó)內(nèi)需求長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。多晶硅經(jīng)過多年的努力，中硅高科依托中國(guó)恩菲2005年建成第一條產(chǎn)業(yè)化示范線，打破了多年的技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化供應(yīng)，解決光伏產(chǎn)業(yè)“兩頭在外”的“一頭”問題，初步形成一個(gè)具有戰(zhàn)略意義的新型產(chǎn)業(yè)。但是，最近多晶硅行業(yè)一直受“高能耗、高排放”的困擾，各項(xiàng)優(yōu)惠政策和科研受阻，對(duì)一個(gè)剛剛興起的產(chǎn)業(yè)形成致命打擊，本文分析了多晶硅乃至整個(gè)光伏行業(yè)生產(chǎn)過程中的能源消耗、能源貢獻(xiàn)以及對(duì)降低GDP能耗的貢獻(xiàn)，分析了多晶硅清潔生產(chǎn)過程，以利于行業(yè)的長(zhǎng)久健康發(fā)展。

1 、多晶硅生產(chǎn)能耗情況

1.1 光伏發(fā)電的生產(chǎn)電耗與壽命周期發(fā)電量對(duì)比

2009年，全世界光伏發(fā)電組件產(chǎn)量：10.1GW，其中，晶體硅太陽(yáng)電池產(chǎn)量為8.5GW，薄膜太陽(yáng)電池1.6GW，晶體硅太陽(yáng)電池占總產(chǎn)量的84.16%，是當(dāng)今市場(chǎng)主流，因此重點(diǎn)分析晶體硅太陽(yáng)電池的能耗。

1.1.1 晶體硅光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈

圖1  晶體硅太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)鏈

1.1.2  能耗計(jì)算邊界條件

以原料硅砂為起點(diǎn)，到制成晶體硅光伏發(fā)電系統(tǒng)，全部能量消耗EP表達(dá)式：

    EP = EP1 + EP2 + EP3 + EP4 + EP5 + EP6
    其中：EP1為“硅砂――冶金硅”的能耗：13kwh/kg 
    EP2 為“冶金硅――多晶硅”的能耗 200kwh/kg，（改良西門子法國(guó)內(nèi)平均水平，世界先進(jìn)水平為150-180 kwh/kg）
    EP3為“多晶硅――多晶硅片”的能耗9 kwh/kg，（多晶硅鑄錠重量270kg，[目前主流應(yīng)為450kg，另單晶硅片的電耗比多晶硅略高，如考慮未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，156×156mm硅片尺寸將成為主流，電耗還有降低的空間]，使用多線切割機(jī)切片能耗水平。單晶硅約為60kWh/kg）
    EP4為“多晶硅片――多晶硅光伏電池”的能耗 0.2kwh/Wp；
    EP5為“光伏電池――光伏組件”的能耗  0.15kwh/Wp，含封裝材料（鋼化玻璃，EVA，TPT等）的生產(chǎn)能耗；
    EP6為“光伏組件――光伏系統(tǒng)”的能耗 0.31kwh/Wp；含并網(wǎng)控制逆變器、電纜、開關(guān)、支架、儀表等的生產(chǎn)能耗。

1.1.3  計(jì)算結(jié)果

多晶硅生產(chǎn)消耗工業(yè)硅原料：1.5kg，即每生產(chǎn)1kg高純多晶硅需要1.5kg冶金硅；

拉制硅棒或澆鑄硅錠消耗高純多晶硅：1.2kg，即1kg硅錠/硅棒需要1.2kg高純多晶硅；

1kg硅棒或硅錠可以切60片125×125mm的硅片（薄片可切70~90片），每片平均制造2.4Wp太陽(yáng)電池，合計(jì)為：144Wp/kg。
制造每瓦太陽(yáng)電池需要的高純多晶硅： 1200g/144Wp = 8.3g/Wp，（國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平：6g/Wp）；
制造每瓦太陽(yáng)電池需要的工業(yè)硅：1.2×1.5×1000g/144Wp = 12.5g/Wp;
根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算，得到各環(huán)節(jié)電力消耗情況如下：
EP1 =13kWh/kg×12.5g/Wp/1000 = 0.1625 kWh/Wp
EP2 = 200kWh/kg×8.3g/Wp/1000 = 1.66 kWh/Wp
EP3 =9kWh/kg÷144Wp/kg = 0.0625 kWh/Wp
全部能量消耗：EP = EP1 + EP2 + EP3 + EP4 + EP5 + EP6
                 =2.545kWh/Wp
太陽(yáng)電池組件產(chǎn)率＝98％(即封裝成品率)，全部能量消耗：
2.545 /0.98 = 2.597kWh/Wp

1.1.4  能量回收期計(jì)算

光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量回收期TP（年）＝制造光伏系統(tǒng)的全部能耗/光伏發(fā)電系統(tǒng)年發(fā)電量，即光伏發(fā)電的增值效應(yīng)。
根據(jù)上面的測(cè)算，可以得到光伏發(fā)電從硅石到系統(tǒng)的總能耗為2.597kwh/Wp

中國(guó)西部的太陽(yáng)能資源豐富，光伏發(fā)電系統(tǒng)的年平均利用小時(shí)數(shù)為3000小時(shí)（已經(jīng)考慮了系統(tǒng)效率），東部差一些，約為1000小時(shí)，平均1500小時(shí)，即每峰瓦太陽(yáng)電池一年可以發(fā)出1.5kWh的電。由此，可以計(jì)算出光伏發(fā)電的能量回收期：
TP = 2.597/1.5 = 1.73年

隨著太陽(yáng)級(jí)硅材料能耗下降（200kwh/kg―160kwh/kg），光伏電池效率繼續(xù)提高（17%―22%），基片繼續(xù)減薄，晶體硅光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量回收期有可能降到1年。若按其工作壽命為30年計(jì)算，則光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量增值效應(yīng)可以達(dá)到20倍以上。薄膜太陽(yáng)電池的能量回收期大約只有1年。按照測(cè)算結(jié)果，完全可以利用光伏發(fā)電來(lái)生產(chǎn)光伏電池，實(shí)現(xiàn)良性的，可永續(xù)的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)。

目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的太陽(yáng)能組件的使用壽命25年，以此推算，生產(chǎn)出的太陽(yáng)能組件在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能耗回收后，幾乎不用再消耗電量，即可發(fā)電約22年，并且沒有任何污染物排放。事實(shí)上，即使25年之后，太陽(yáng)能組件的發(fā)電效率大約相當(dāng)于25年之前的80%，仍可使用很長(zhǎng)一段時(shí)間。

2009年，