多晶硅：从受制于人到自主创新

硅是地球上储量排在第二位的富集元素，我国具有丰富的硅资源。多晶硅是一种超高纯材料，来源于工业硅，即冶炼后的天然硅石或二氧化硅。用于集成电路多晶硅的纯度含硅99.999999999%%以上，即11N以上，而用于太阳能电池的硅纯度要求达到7N以上。10年来，我国多晶硅产业在研发、生产、应用方面都取得了辉煌的成就。

产业规模迅速扩大

我国多晶硅产量全球占比十年提升143倍。

10年前，先进技术主要集中在美、日、德3个国家7个公司的10家工厂中，一直对中国实行技术封锁和市场垄断。2002年，世界多晶硅产量20350吨，我国多晶硅产量50吨，占世界总产量的0.25%%，且技术水平低、生产规模小、产品单耗高、生产成本高。多晶硅市场需求全部依赖进口，我国信息产业和新能源的产业发展严重受制于人。

为此，国家出台一系列政策鼓励发展多晶硅产业。洛阳中硅高科技有限公司成立，以中国恩菲工程公司为技术依托，“研、产、电、硅”强强联合，2003年开始自主研发12对棒节能型多晶硅还原炉，并于2004年2月通过了鉴定。以此为基础，在国家发改委重点行业结构调整专项资金的支持下，依靠自主研发技术和全套国产化设备，建成了我国首条300吨多晶硅产业化示范线，并于2005年10月顺利投产。多晶硅规模化生产技术体系的形成，打破了国外多年的技术封锁和市场垄断。2006年中国多晶硅产量达到286吨，同比增加257%%，国外的单项技术和设备开始进入中国。伴随着海外太阳能光伏产业市场扩大，多晶硅产业开始了爆炸式发展。

2007年是我国多晶硅规模化生产元年。以自主研发技术为基础，中硅高科千吨级扩建项目投产，四川新光年产千吨级项目建成投产。当年全国多晶硅总产量1130吨，增幅295%%，我国规模化生产多晶硅的序幕就此打开。

2008年，在太阳能行业快速发展和高额利润的驱动下，国内掀起了一波建设多晶硅项目的高潮，在建项目达20多个，总投资额约200亿元。一大批新建和扩产项目相继投产，包括徐州中能、洛阳中硅三期、东汽峨嵋、重庆大全、江苏顺大、亚洲硅业、宜昌南玻、通威股份、特变电工、宁夏阳光、江西赛维LDK、无锡中彩等，投产规模累计达到2万吨。当年中国多晶硅总产量4500吨，增幅298%%，但中国多晶硅需求70%%以上依然依赖进口。多晶硅价格创历史新高，达到500美元/公斤，加速了各类资本进入。

2009年，在全球金融危机的影响下，多晶硅价格暴跌，而中国多晶硅投产规模继续增长至8万吨，产量2.023万吨;2010年投产规模12万吨，产量4万吨;2011年投产规模16.5万吨，产量8.267万吨，占全球多晶硅产量23万吨的35.9%%，首次超过美国，成为世界多晶硅生产大国。我国蓬勃发展的多晶硅企业初分为如下四类：

第一类是规模超万吨企业，中硅高科、保利协鑫和塞维LDK的产能和产量已进入世界前10位;第二类是产能规模在3000吨及以上的6家企业，包括重庆大全、亚洲硅业、宜昌南玻、陕西天宏、四川永祥、乐电天威;第三类是产能规模在1000～3000吨和规模小于1000吨的企业各16家;第四类是从事新硅烷法或物理法多晶硅生产技术研究与产业化的企业约30家，但这些企业短期内形成规模生产的技术尚不过关。

先进工艺成世界主流

三氯氢硅氢还原法成为世界主流工艺，我国新增产能多采用此法。

全球多晶硅产业化生产工艺有三氯氢硅氢还原法(或称改良西门子工艺)和硅烷法两种工艺，前者占世界总产能的90%%。经过安全、环保、质量、能耗、成本和规模化生产等多因素综合比较，经市场淘汰，三氯氢硅氢还原法成为世界主流工艺。该工艺技术在近几年获得大幅提升，我国99%%的多晶硅产量来源于此，其各项技术成就如下：

1.多晶硅还原炉。还原炉的大小、多少和能耗决定了多晶硅生产企业的生产规模和生产成本，目前国内有9对棒、12对棒、18对棒、24对棒、30对棒、36对棒等各种大小的还原炉。产业化主流设备为24对棒节能还原炉，单炉产量最高可达7吨以上，是10年前单炉产量300公斤的23倍;还原直接电耗也由300kwh/公斤降低到50～60kwh/公斤;综合能耗也由400kwh/公斤降低到90～120kwh/公斤。目前正在研究和试用的还原炉有36对棒、48对棒、60对棒等更大型的还原炉，节能效果会更显著。

2.副产物四氯化硅利用氢化技术。自主开发了冷氢化技术，消化吸收再创新地实现了高温氢化技术产业化，以及氯氢化技术产业化，转化率显著提高，能耗降低50%%。将多晶硅副产物四氯化硅转化为三氯氢硅原料，返回系统使用;少量不能氢化返回的低品质四氯化硅经提纯后用于气相白炭黑生产，副产物循环利用率99%%以上，实现了闭路循环，有效地解决了副产物污染问题，显著降低了生产成本。

3.还原尾气干法回收技术。成功研发了具有自主知识产权的多晶硅尾气回收系统，单条线处理能力达到30000Nm3/h，能够满足年产5000吨及以上规模多晶硅项目建设需求，系统能耗低于引进技术20%%，回收利用率99%%以上，实现清洁生产。

4.高效提纯技术。开发了高效筛板塔、高效填料塔、热偶合技术，实现了高效、节能提纯产业化，电子级产品可达总产能的20%%。已有用户试用，初步奠定产业化基础。

5.软实力显著提升。建立了多晶硅产业国家核心标准体系，建成了多晶硅制备技术国家工程实验室公共研发平台，拥有一大批技术、管理人才，为产业发展奠定坚实基础。

产业形势依然严峻

美、韩企业低价倾销，导致我国多晶硅行业全面亏损。

我国已形成三氯氢硅氢还原生产多晶硅的主流工艺，产能位居前6名的企业生产的多晶硅占全国产量的80%%。经过近年来的努力，企业综合耗能和生产成本降低了60%%以上，副产物的回收利用率在98.5%%以上，实现了清洁生产，大型企业的能耗和成本已达到国际先进水平。我国多晶硅生产已能满足国内下游企业需求的50%%，为我国光伏产业参与国际竞争打下了良好基础。

2011年以来，一方面在欧债危机的影响下，欧洲各国调整光伏补贴政策;另一方面，美国、欧盟对中国光伏实施“双反”贸易调查，限制打压中国光伏产品出口。中国光伏企业面临着减产、停产、破产的严峻局面。多晶硅市场上，美、韩企业在国家政治、经济政策的支持下，乘机向我国市场低价倾销，导致我国多晶硅行业全面亏损，43家多晶硅工厂已停产37家，仅6家企业维持生产，产业形势严峻。

扭转这种局面最好的办法是加快国内光伏发电市场开发，使中国制造的清洁能源在国内发挥作用，让中国由最大光伏制造国变为最大应用国，造福子孙后代。

多晶硅产业十年发展历程

2003年我国开始自主研发12对棒节能型多晶硅还原炉。

2004年12对棒节能型多晶硅还原炉通过鉴定。

2005年我国首条300t/a多晶硅产业化示范线正式投产，多晶硅规模化生产技术体系形成。

2006年我国多晶硅产量达到286吨，同比增长257%%，国外单项技术和设备开始进入中国。

2007年是我国多晶硅规模化生产元年，中硅高科千吨级扩建项目投产，四川新光年产千吨级项目建成投产。多晶硅总产量1130吨，增幅295%%。

2008年国内掀起了一波建设多晶硅项目的高潮，在建项目达20多个，总投资额约200亿元。多晶硅总产量4500吨，增幅298%%。

2009年我国多晶硅投产规模8万吨，产量2.023万吨，增幅350%%。

2010年我国多晶硅投产规模12万吨，产量4万吨。

2011年我国多晶硅投产规模16.5万吨，产量8.267万吨，超过美国成为世界第一。

千倍产量见证十年辉煌

多晶硅产业技术创新战略联盟秘书长 鲁瑾

我国多晶硅工业起步于上世纪五六十年代，但由于技术、市场等原因，我国在多晶硅工艺技术研发、大规模生产方面的投入严重不足，致使我国多晶硅产业在几十年来停滞在技术水平不高、产能规模小的窘境中;而全球多晶硅市场和先进生产技术则被日、美、德等国的少数几家公司所垄断。

进入21世纪以来，在能源短缺、环保压力不断加大以及各国政府积极扶持的背景下，太阳能光伏产业迅速发展，对多晶硅原材料需求的快速增长也推动了多晶硅产业的快速发展。尤其从2004年前后，在国际光伏产业政策的推动和光伏市场快速发展的刺激下，中国多晶硅产业抓住市场机遇，快速发展，国内多晶硅无论在技术上还是产业规模上都取得了令人瞩目的成绩。

2002年我国多晶硅产量只有50吨;到了2011年，我国多晶硅产能已达近15万吨，产量8.2768万吨，翻了1600多倍，实现产值200多亿元。目前中国已成为全球多晶硅生产大国，有4家企业跻身全球前10，个别优秀企业在关键技术、产业规模上已与国际大企业相当。

尤其是近5年来，我国多晶硅产业在产能、产量规模年年翻番的基础上，企业通过自主研发、国外先进技术引进与消化吸收相结合等方式，在生产实践中积累，已突破并掌握了改良西门子法规模化生产关键技术，打破了发达国家对多晶硅生产技术的封锁，我国多晶硅大规模产业化生产已经形成。经过这10年的快速发展，我国多晶硅产业已从21世纪初百吨级小规模生产，发展到目前万吨级以上大规模成熟化生产阶段。过程艰辛，成绩辉煌。

期待更多给力政策

多晶硅材料制备技术国家工程实验室 严大洲

随着中国经济的快速发展，能源的缺口越来越大，光伏发电未来的市场也会越来越大。发展太阳能光伏产业可以吸引投资、增加就业，并带动多晶硅原料、硅片、电池组件和电器设备、化工机械等相关产业发展。如建设1GW的太阳能电站，新增投资约120亿元，每年可发电12亿kWh，寿命一般超过30年，在寿命周期内可发电360亿kWh;按现行电价，可实现销售收入360亿元，增加税收近40亿元。

中国是火力发电大国，要完成国家承诺的减排目标和新能源发展目标，太阳能光伏发电具有不可替代的作用。虽然国家有关部门出台了相关政策，但操作过程中仍有许多困难，特建议如下：

1.确立稳定的上网电价机制。参照美、德等国的经验，落实光伏电站全运营周期的合理上网电价，增加电网接纳能力;推广分布式光伏发电系统和自发自用多余上网模式。

2.简化用地审批手续。鼓励优先选择荒地建设光伏电站，鼓励光伏电站建设与当地环境修复相结合，并在政策上予以支持。如荒漠电站的用地指标不纳入城镇建设用地指标，简化用地手续，减免土地相关税费等。3.客观对待多晶硅对新能源和信息产业的贡献。经过近几年的技术改造与产业实践，多晶硅已成为“高科技、高投入、高产出”的战略物资。原来的“三高”政策应废止，同时制订有利于多晶硅参与国际竞争的用电、税收等政策。4.扶优扶强，打造世界级多晶硅生产企业。目前多晶硅的生产主要集中在美、中、德、韩、日等国约百家企业，其中位居前10位的企业占总产量的80%%，产业集中度高。而中国有50多家企业向工业和信息化部申报准入，生产企业数量多、规模小，技术、管理、装备水平参差不齐。建议国家主管部门坚持扶优扶强策略，重点选择3至5家企业予以支持，鼓励其扩张产能，提升技术，节能降耗，打造具有竞争力的世界级多晶硅生产企业。

企业仍须再接再厉

江苏中能副总经理 吕锦标

多晶硅产业成就辉煌，但在当前的严峻形势下，为了更好生存和更快发展，广大企业仍须继续努力。

1.持续技术创新

目前的多晶硅生产技术80%%以上为改良西门子法，有两类突出代表：一类是以德国瓦克为代表的非闭路工艺;另一类是保利协鑫旗下江苏中能采用的改良西门子法封闭循环生产工艺。技术创新与流程优化的好处在于，能够全面提升生产中的各项指标。比如以GCL的能耗指标为例，综合电耗在70～80千瓦时/每公斤，还原电耗是40千瓦时/每公斤，这种指标已经远优于世界先进水平——全球其他4大厂综合电耗都在100～120千瓦时/每公斤的范围。

2.实现规模化经营

多晶硅发展史是一部弱肉强食的竞争史，因光伏时代而崛起的中国多晶硅产业也正在经历这样的过程。规模经营有单线经济规模的概念。以GCL为例，随着单线规模的扩大，生产成本每年有20%%～50%%的下降幅度，2012年达产的万吨单线生产成本可以下降到17美元/公斤，比2011年下降了15%%。规模化经营还有集中的问题。多晶硅生产是一个联合循环的庞大系统，多线联合形成集中控制，公用配套，相互支援，保证系统安全长周期稳定运行。从GCL的经验看，单体3条生产线的配置可以确保规模经营最大化。

3.合理产业布局

2012年我国千吨级以上多晶硅企业有33家，项目很分散;上万吨的严格来说只有2家，平均下来不到5000吨。工业和信息化部2011年出台的《多晶硅行业准入条件》对多晶硅项目布局做出规定，这是因为能源成本在多晶硅生产成本中占据最大的比重。但以能源为布局并不是唯一条件，多晶硅的高技术特点决定了人才与产业配套更重要，而且通过节能降耗技术的系统化运用，相当程度上消化了电力价格对生产成本的影响。

4.发挥产业协同效应

业界对光伏是做专业化好还是做全产业链好，一直争论不休。其实任何产业，在专业化还是全产业化问题上，唯一的标准就是企业的能力。首先要把本专业的事做好，先做专做强，然后再往上下游延伸。一体化一定是一种主动出击的战略，而不是被逼无奈的权宜之计。

记者评论

多晶硅：产业上规模

被称为“微电子大厦基石”的高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料，从上世纪50年代诞生至今，中国多晶硅产业无时无刻不面临着来自国际的巨大挑战。从技术到市场再到价格，中国多晶硅产业一次次打破国际垄断，从无到有，由弱变强，成为世界第一的多晶硅生产大国。

将最近十年称为我国多晶硅产业的“黄金十年”十分贴切。首先，在技术方面，我国多晶硅产业通过自主创新打破了国际巨头的技术封锁。十年前，掌握多晶硅先进生产技术的美、日、德企业一直对我国实行技术封锁，导致我国多晶硅生产企业技术水平低、生产规模小、产品单耗高、生产成本高，市场需求几乎全部依赖进口，信息产业和新能源产业的发展严重受制于人。随着一系列鼓励多晶硅产业发展政策的出台，2003年我国开始自主研发节能型多晶硅还原炉。以此为基础，在国家发改委重点行业结构调整专项资金的支持下，我国又生产出了全套国产化设备，建成首条多晶硅产业化示范线，并于2005年10月顺利投产。多晶硅规模化生产技术体系的形成，打破了国外多年的技术封锁和市场垄断。2006年，我国多晶硅产量同比增长257%%，国外的单项技术和设备开始进入我国，中国多晶硅产业自此开始了爆炸式的增长。

其次，在产业规模方面，我国多晶硅产业已进入大规模产业化生产阶段，打破了原有的垄断市场格局。2002年，世界多晶硅产量20350吨，而我国多晶硅产量只有50吨，还不到世界总产量的0.25%%。经过几年的技术积累，2006年开始，我国多晶硅产业的产能、产量几乎年年翻番。到了10年之后的2011年，我国多晶硅产量为82768吨，占全球多晶硅23万吨产量的35.9%%，成为世界第一的多晶硅生产大国。从原来的“七巨头”到现在的“新四大”，多晶硅国际市场竞争格局已经发生了翻天覆地的变化。目前，已有4家中国企业跻身全球多晶硅企业前10位，关键技术、产业规模与国际大企业相当。中国保利协鑫GCL后来居上，与美国海默洛克、德国瓦克、韩国OCI比肩，共同占据全球多晶硅供应量的半壁江山。

最后，在价格方面，我国多晶硅产能的释放结束了国际多晶硅巨头的暴利时代。2005年以前，多晶硅的市场价格仅仅在30美元/公斤左右。但随着全球太阳能光伏电池产量的快速增加，作为其主要原料的多晶硅由供过于求转向供不应求。国内太阳能电池企业“等米下锅”，国际多晶硅巨头坐地起价。2008年，多晶硅价格最高已接近500美元/公斤，3年时间涨幅高达16倍左右，成本在30美元/公斤的国外技术先进厂商的利润率竟超过1000%%。但随着我国多晶硅产能的持续释放，多晶硅价格开始回归理性，一路走低至2009年的70美元/公斤。目前，多晶硅价格更是跌至接近生产成本的25美元/公斤，我国太阳能电池企业终于不再扮演光伏产业链中赚取“加工费”的低端角色。

回首过去10年，我国多晶硅产业取得的辉煌成就来之不易。为了守住胜利果实，争取更快更好发展，我们必须清醒地认识到，当前形势依然严峻，国外多晶硅企业为了占领市场正在不惜成本对我进行低价倾销，旧日国际巨头也正在试图发展“脱硅”等新技术以重新夺回优势。现在还不是停下脚步休息的时候，我国多晶硅产业还应继续在技术创新、规模化生产、合理布局、发挥产业协同效应等方面加快步伐。