中国橡胶工业协会橡胶制品分会  杨莉
“硅 ”转动人类新能源梦想
——瓦克化学在新能源领域的不懈努力
记者  朱良伟
    能源，是决定经济发展的命脉，作为当今主要能源的石油在快速消耗，不断波动的石油价格震撼着股价，挑
起了战争，影响着各大公司的运营收益，甚至所有人的生活。举目未来，不能保障能源供应，可持续发展就无从
谈起。从某种意义上来说，化学为世界进步和可持续发展提供了解决方案：无论是太阳能、风能、生物质能，还
是其它新能源，背后都离不开化学元素的支持。作为一个将可持续发展溶入自身血液的化学公司，瓦克化学多年
来以硅材料为载体，早已将支持和发展绿色能源作为其可持续发展战略的重要组成部分。

　　　　　　　　　　　　　　　从太阳能到电能  多晶硅助力电网平价
    是否存在一种能无限取用的能源满足人类所需？答案是“有”。在“硅”这种神奇元素的介入下，太阳能转
化成了可供人类使用的电能。要普及太阳能发电，持续降低太阳能发电成本至关重要。如果太阳能的成本实现与
现有电力持平，将引发一场发电业的革命。
　　使用硅晶的太阳能电池占太阳能发电行业的绝大部分份额，高质量的多晶硅将对降低太阳能发电成本起到关
键作用。近几年，太阳能发电工业在太阳能电池的生产工艺和效率两方面取得了巨大进步。使用多晶硅或单晶硅
制作的太阳能电池组件现在仅需要一年时间（根据光照小时数或多或少）即可回收生产该组件所消耗的能量。太
阳能电池组件的寿命约为23～35年，而生产此类太阳能电池组件所消耗能量的回收时间与其寿命相比微乎其微。
要实现这一点，必须节约原料用量，改进晶体和硅片的合格率，同时提高电池和组件的转换效率。高纯多晶硅可
使结晶完美，而完美的晶体结构和机械稳定性将大幅降低破损率，从而在生产中节省约多达50％的原料用量。
　　瓦克集团多年来不断创新工艺，明显降低了生产多晶硅所消耗的能量数。与常规生产使用的标准技术相比，
瓦克现在生产一吨多晶硅所需的能量约为几年前的50％。生产多晶硅所需能量在整个能量平衡计算中是耗能最大
的单项。瓦克使用改进后的工艺，每吨多晶硅的净产能量提高到了7000MWh以上。以煤发电为基准计算，这相当
于节约了大约6000 t的排放量。
　　如今，在意大利和夏威夷，太阳能发电成本与现有电网电价持平已经成为现实，随着节能减排的压力持续增
大，以及对绿色能源的诉求，太阳能发电市场将潜力无限。有数字对此进行了证实：在欧洲、美国和中国的带动
下，太阳能发电市场的年复合平均增长率预计将超过40％。伴随着这一增长的是巨大的多晶硅以及相关零部件的
供应缺口。为了满足市场需求，瓦克将投资1.3亿欧元对在德国的两个基地实施多晶硅扩产，使博格豪森多晶硅
年产能由3.2万t 提高至3.7万t，预计2012年完成；同时在农特里茨建设年产能1万t 的多晶硅生产装置，
计划今年底建成，届时该基地的多晶硅产能将扩大到1.5万t/a。此外，瓦克还在美国田纳西州克利夫兰建设产
能1.5万t/a的多晶硅生产设施，预计2013年底建成投产。

                                 从化学到能源  有机硅成就光伏组件
　　没有光伏(PV or photovoltaic，太阳能光伏发电系统(photovoltaic power system)的简称)组件的大发展，
就无法推动太阳能发电的大变革。无论是光伏组件本身，还是光伏组件的制造过程，都离不开有机硅产品。在这
个领域，化学再一次显示了其神奇的力量。
　　作为一个化学公司，瓦克化学凭借其专门设计的光伏产品以及丰富的有机硅专业技术知识，已成为整个光伏
行业的重要引领者。当今时代，太阳能组件生产领域亟需提高组件转化效率，创新材料就显得尤为重要。太阳能
组件是一个用外边框固定在一起的层压件，其典型结构包括：一层背板膜（由TEDLAR?誖或者类似基于聚酯/聚氟
乙烯或聚酯/聚偏氟乙烯的薄膜层压而成）、第一层封装胶膜、带电极的太阳能电池阵列、第二层封装胶膜以及一
层玻璃板。
　　瓦克开发了TECTOSIL?誖薄膜，这是一种专门为光伏组件封装应用而设计的热塑性有机硅弹性体薄膜。该材
料加热后变得柔软，可快速、轻松地进行层压加工。ELASTOSIL?誖Solar 3210是瓦克开发的另一种透光性极佳
的可浇注双组分有机硅，适合用于生产光学透镜和光学制模，例如用于高倍聚光光伏系统用菲涅耳透镜。
　　除此之外，瓦克的有机硅产品在光伏组件的制造过程中也扮演着重要角色——涉及灌封胶、粘接胶或密封胶，
以及太阳能电池片封装材料。每一个太阳能组件都通过带有旁路二极管的接线盒连接至接线电缆。首先，将接触
片焊接在电缆头上，然后采用瓦克的双组分有机硅灌封胶将其完美灌封。在该应用中，有机硅灌封胶不仅提供电
绝缘保护，并且还改善了接线盒的散热性；太阳能组件的外边框采用特殊的工业级单组分或双组分有机硅密封胶
进行密封。用于边框密封的瓦克Elastosil?誖Solar 单组分和双组分硅橡胶还可以用来将接线盒粘接固定在背
板上；此外，瓦克还正在开发采用液体有机硅的太阳能电池片封装解决方案。

                             从胶粘剂到风轮机  气相二氧化硅给力风电装置
　　提到“风能”，绝大多数人的脑海中可能浮现出这样一幅图画——位于一个遥远山顶上能够产生巨大能量的
大型三叶风力涡轮机在缓缓转动。确实，风轮机发电是利用风能的一种最为常见的方式。
　　风轮机的一个现实挑战是其动力叶片的耐久性。20年，是风轮机提供服务的基本年限，同时对其动力叶片的
质量提出了要求。动力叶片的质量决定因素之一是其粘接处的可靠性，尤其是在有2.5mn和5mn的风力输出的情
况下。瓦克的气相二氧化硅是生产现代风力发电装置所使用的胶粘剂的重要组份。
　　HDK?誖气相二氧化硅具有典型优势，可以调节触变性能，让系统的应用更安全方便，能够赋予终端产品粘度
稳定性，防止分离作用以及出现颜色和填充料的沉积现象等。凭借其极为成熟的产品系列，瓦克成为该领域的技
术与市场领导者。HDK?誖N20具有良好的亲水性以及更高的黏度值，适用于生产风车胶衣；HDK?誖H13L具有较
强憎水性，可以在复合材料和涂料等领域用作理想的增稠剂、触变剂和防沉剂；HDK?誖H18可有效控制环氧树脂
或不饱和聚酯树脂的流变性能，被广泛用于风车叶片的生产过程。

    结语  新能源的未来很大程度上取决于复合材料的发展。对复合材料等创新性市场来说，高复杂性需求就意
味着需要全面的解决方案以及协同增效的结果。如今，瓦克有机硅、瓦克聚合物和精细化学品等业务部门的复合
材料专家正在进行密切、高效的合作，这种跨职能部门的网状团队合作必将带来更多的新理念、新知识，以及创
新性的解决方案。