Polysilicon và hydro xanh: Sự tích hợp chiến lược trong ngành sản xuất tấm pin mặt trời và bán dẫn

Ngày 19 tháng 7 năm 2026
Annie Nguyễn

Ngành công nghiệp polysilicon – nền tảng cho thị trường pin mặt trời (PV) và chất bán dẫn – đang chứng kiến sự tích hợp chiến lược với hydro xanh nhằm giảm phát thải carbon và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Theo phân tích của chuyên gia Aref Abu-eldhab, đây là một xu hướng quan trọng cần được theo dõi.

Hiện trạng sản xuất polysilicon

• Quy trình Siemens: Chiếm 90% sản lượng toàn cầu, sử dụng phương pháp lắng đọng hóa học từ pha hơi (CVD) với trichlorosilane (SiHCl₃) lên các sợi silic nung nóng. Công nghệ này đã trưởng thành nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng.

• Công nghệ lò phản ứng tầng sôi (FBR): Sử dụng khí silane (SiH₄) để tạo hạt polysilicon, giảm tiêu thụ năng lượng tới 80% nhưng gặp thách thức về hàm lượng hydro và bụi.

• Độ tinh khiết yêu cầu: 99,9999%+ (6N-9N) cho cấp độ pin mặt trời, và lên tới 99,999999999% (11N) cho cấp độ bán dẫn điện tử.

Nhu cầu hydro và tiềm năng giảm phát thải
Mỗi tấn polysilicon sản xuất cần 3.000 Nm³ hydro với độ tinh khiết cực cao 99,9999% (điểm sương dưới -55°C). Sử dụng hydro xám (từ khí tự nhiên) hiện chiếm khoảng 17% tổng lượng phát thải CO₂ của ngành, tương đương 2,4-3,6 tấn CO₂/tấn silic – một "điểm nóng" khử carbon quan trọng.

Các quy định mới yêu cầu 30-70% điện tái tạo cho ngành, thúc đẩy khoảng 60% công suất polysilicon mới (tương đương 60 triệu tấn trong tổng số 110,5 triệu tấn đang xây dựng) tích hợp hydro từ điện phân vào thiết kế quy trình.

Góc nhìn kỹ thuật hóa học
Việc tích hợp tạo ra cơ hội nghiên cứu hấp dẫn:

• Tích hợp khối lượng: Cân bằng nguồn cung/cầu H₂ giữa lò phản ứng polysilicon và thiết bị điện phân.

• Tích hợp năng lượng: Thu hồi nhiệt thải từ quá trình CVD tỏa nhiệt để làm nóng nước cấp cho điện phân hoặc vận hành tháp chưng cất.

• Tối ưu hóa phản ứng: Tăng tỷ lệ H₂/SiHCl₃ trong lò Siemens có thể dịch chuyển cân bằng về hướng lắng đọng silic nhiều hơn, nhưng đòi hỏi hydro chi phí thấp để đạt hiệu quả kinh tế.

Các bước tiếp theo sẽ tập trung vào phân tích kinh tế-kỹ thuật chi tiết (TEA) để tối ưu hóa giữa chi phí vốn điện phân, giá năng lượng tái tạo và giá trị tín chỉ carbon.