大连物化所：光伏单晶炉氩气净化回收技术填补国内空白

　　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。
 

　　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。