多晶硅是信息產業和太陽能光伏發電產業的基礎原材料，世界多個國家將其列為戰略性材料，對我國實施技術封鎖和市場壟斷，國內需求長期依賴進口。多晶硅經過多年的努力，中硅高科依托中國恩菲2005年建成第一條產業化示范線，打破了多年的技術封鎖和市場壟斷，實現規模化供應，解決光伏產業“兩頭在外”的“一頭”問題，初步形成一個具有戰略意義的新型產業。但是，最近多晶硅行業一直受“高能耗、高排放”的困擾，各項優惠政策和科研受阻，對一個剛剛興起的產業形成致命打擊，本文分析了多晶硅乃至整個光伏行業生產過程中的能源消耗、能源貢獻以及對降低GDP能耗的貢獻，分析了多晶硅清潔生產過程，以利于行業的長久健康發展。

1 、多晶硅生產能耗情況

1.1 光伏發電的生產電耗與壽命周期發電量對比

2009年，全世界光伏發電組件產量：10.1GW，其中，晶體硅太陽電池產量為8.5GW，薄膜太陽電池1.6GW，晶體硅太陽電池占總產量的84.16%，是當今市場主流，因此重點分析晶體硅太陽電池的能耗。

1.1.1 晶體硅光伏發電產業鏈

圖1  晶體硅太陽電池產業鏈

1.1.2  能耗計算邊界條件

以原料硅砂為起點，到制成晶體硅光伏發電系統，全部能量消耗EP表達式：

    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，（改良西門子法國內平均水平，世界先進水平為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，[目前主流應為450kg，另單晶硅片的電耗比多晶硅略高，如考慮未來技術發展趨勢，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）的生產能耗；
    EP6為“光伏組件――光伏系統”的能耗 0.31kwh/Wp；含并網控制逆變器、電纜、開關、支架、儀表等的生產能耗。

1.1.3  計算結果

多晶硅生產消耗工業硅原料：1.5kg，即每生產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太陽電池，合計為：144Wp/kg。
制造每瓦太陽電池需要的高純多晶硅： 1200g/144Wp = 8.3g/Wp，（國內先進水平：6g/Wp）；
制造每瓦太陽電池需要的工業硅：1.2×1.5×1000g/144Wp = 12.5g/Wp;
根據上述參數計算，得到各環節電力消耗情況如下：
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
太陽電池組件產率＝98％(即封裝成品率)，全部能量消耗：
2.545 /0.98 = 2.597kWh/Wp

1.1.4  能量回收期計算

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

中國西部的太陽能資源豐富，光伏發電系統的年平均利用小時數為3000小時（已經考慮了系統效率），東部差一些，約為1000小時，平均1500小時，即每峰瓦太陽電池一年可以發出1.5kWh的電。由此，可以計算出光伏發電的能量回收期：
TP = 2.597/1.5 = 1.73年

隨著太陽級硅材料能耗下降（200kwh/kg―160kwh/kg），光伏電池效率繼續提高（17%―22%），基片繼續減薄，晶體硅光伏發電系統的能量回收期有可能降到1年。若按其工作壽命為30年計算，則光伏發電系統的能量增值效應可以達到20倍以上。薄膜太陽電池的能量回收期大約只有1年。按照測算結果，完全可以利用光伏發電來生產光伏電池，實現良性的，可永續的太陽能產業。

目前，國內生產的太陽能組件的使用壽命25年，以此推算，生產出的太陽能組件在實現生產能耗回收后，幾乎不用再消耗電量，即可發電約22年，并且沒有任何污染物排放。事實上，即使25年之后，太陽能組件的發電效率大約相當于25年之前的80%，仍可使用很長一段時間。

2009年，