自动化多晶硅还原炉清洗系统为光伏行业实现“双碳目标”助力

在“双碳目标”的背景下，光伏成为可再生能源实现双碳目标的主要助力，多晶硅料位于光伏产业链的最上游，行业壁垒较高，且具备周期性兼资源属性，当前全球硅料供需紧平衡，多晶硅料国产替代效应显著，进一步掌握全球供给话语权。随着国内多晶硅价格不断上升，产能持续扩张，通威股份、保利协鑫、新疆大全等一线多晶硅企业也开启了扩产之路，若现有扩产计划全部如期达产，2022年我国多晶硅产能有望达到95万吨，较2020年增长126%。

改良西门子法是目前生产多晶硅最为成熟、可靠、投产速度最快的工艺，因其具有节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染等优势，被国内外多晶硅生产企业广泛采用。根据中国光伏行业协会的数据显示：2019年全球多晶硅产量中采用改良西门子法生产多晶硅占比高达97.8%；这一现象在我国也不例外，2020年国内采用改良西门子法生产多晶硅约占全国总产量的97.2%。
 
多晶硅还原炉作为改良西门子法生产的核心设备，也是决定其产能、能耗、环保指标以及可靠性、安全性的关键因素。多晶硅的生产过程中，对还原炉的沉积环境的洁净度要求特别高，多晶硅还原炉内表面要求洁净、光滑，甚至达到呈镜面要求。任何颗粒性杂质、油脂等物质余留在炉内，都会对产品质量造成影响。还原炉钟罩污染物易造成内表面热量反射减少，热场分布不均匀，生产能耗增加，硅芯击不穿或产品质量污染，从而引起多晶硅生产成本的上升，生产效率的下降，因此对还原炉内的清洗十分必要。

针对还原炉的清洗，其中清洗和烘干是不可缺少的环节，过去以人工清洗为主，不安全，不环保，清洗的一致性也难以保证，清洗效果差，自动化程度低，效率不高。随着科技的发展，还原炉清洗方式也逐渐从人工清洗向机械化清洗发展，然而现有清洗技术多存在多晶硅还原炉清洗烘干不安全，不环保，不具有一致性和均匀性，清洗效果差，自动化程度低，效率不高的缺陷。

为解决现有技术存在的诸多问题，德高洁自主研发并投入使用了一款自动化高压水多晶硅还原炉钟罩清洗系统，系统充分发挥高压水的技术优势，结合全面电子化自动操作，用PLC+触摸屏柔性自动控制系统，实现对还原炉钟罩的自动清洗和烘干。系统管理操作简单、自动化程度强、能显著提高还原炉清洗效率、降低设备损耗。确保还原炉钟罩达到“无油、无水、无尘”标准化生产环境，为多晶硅生产纯度、质量提升助力。

其工作原理是以高压水射流为动力自驱动三维自动旋转喷头，形成360°的网状喷射表面，完成钟罩内部表面的水力扫射，用专用清洗剂等为主要清洗液，用纯水(去离子水或叫脱盐水)漂洗，用高纯水冲洗，完成清洗过程。其后用经过三级净化(10万级)的纯净空气，梯级加热，保证烘干完的钟罩不再结露，可直接进入生产作业。全密闭式清洗烘干系统，使污染物(废气、废水等)在受控的条件下，按设计出口排放，基本消除了对现场及操作人员的污染。
 
德高洁高压水多晶硅还原炉钟罩自动清洗系统，一套系统可以实现多种型号钟罩的自动清洗烘干，清洗烘干时间、温度、清洗、漂洗液的选择工艺参数可以根据需要自行调整设定，同时具有半自动或手动功能。节省了人力物力，大大降低劳动强度。一次吊装在一个工作台上完成全部清洗、烘干过程。根据客户需求，还可根据使用方不同钟罩、车间厂房的情况，能源条件不同，提供个性化设计。

随着科学技术的不断发展，多晶硅生产工艺也是多样化，除多晶硅主流制备工艺改良西门子法以外，其中硅烷硫化床法颇受关注，硅烷硫化床工艺所产出颗粒硅虽然相比棒状硅有诸多优势，但技术壁垒较高，目前国内仅有保利协鑫掌握硅烷流化床工艺，预计未来仍以改良西门子法为主。故而，在以改良西门子法为多晶硅生产主流工艺的当下，为确保对晶硅的产品质量、生产安全、生产效率不受影响，多晶硅还原炉的清洗作业不容忽视。