多晶硅短缺有效緩解 工藝技術(shù)仍需改進(jìn)

　　多晶硅是集成電路、電子器件和太陽能電池的主要原材料。全球多晶硅產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的主流工藝是三氯氫硅氫還原法(或稱：改良西門子工藝)，用該工藝生產(chǎn)的多晶硅占世界總產(chǎn)量的85%，是多晶硅生產(chǎn)的主流工藝。近年來，中國多晶硅產(chǎn)業(yè)化取得長足進(jìn)步，已成為世界多晶硅生產(chǎn)大國之一。

　　中國多晶硅產(chǎn)能迅速擴(kuò)張

　　·關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)打破國外壟斷

　　·中國已成為世界多晶硅生產(chǎn)大國之一

　　我國多晶硅產(chǎn)業(yè)起步于上世紀(jì)60年代，在70年代曾盲目發(fā)展，小型生產(chǎn)廠家多達(dá)30余家。改革開放后，我國絕大部分多晶硅生產(chǎn)企業(yè)因虧損而相繼停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)，到1996年只剩下原峨嵋半導(dǎo)體材料廠和洛陽單晶硅廠2家。這些生產(chǎn)廠幾乎全部采用傳統(tǒng)西門子工藝，生產(chǎn)規(guī)模小，工藝技術(shù)落后、消耗大、成本高，全國的多晶硅總產(chǎn)能始終在年產(chǎn)數(shù)十噸規(guī)模上徘徊。

　　上世紀(jì)80年代，中國企業(yè)意識到多晶硅實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)必須解決關(guān)鍵技術(shù)、能耗、綜合回收利用和環(huán)保等問題。中國企業(yè)開始加大技術(shù)引進(jìn)力度，力求實現(xiàn)多晶硅大規(guī)模化生產(chǎn)，但由于多晶硅及相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的特殊戰(zhàn)略意義，發(fā)達(dá)國家對中國實行技術(shù)封鎖和市場壟斷，多年引進(jìn)努力收獲甚微。多晶硅日益成為下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

　　為改變這種局面，中國企業(yè)開始自主開發(fā)，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。受各種因素的影響，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展情況并不理想。2005年，我國多晶硅產(chǎn)量僅80噸，占世界年總產(chǎn)量的0.5%，且技術(shù)水平低，生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品單耗高、生產(chǎn)成本高，市場需求嚴(yán)重依賴進(jìn)口。

　　在此背景下，科技部組織實施了863攻關(guān)計劃、“十一五”支撐計劃和863重點攻關(guān)計劃，圍繞多晶硅生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的重大技術(shù)難題，實施重點攻關(guān)，取得了包括“24對棒節(jié)能還原爐、大型低溫加壓氫化、還原尾氣干法回收”等一系列攻關(guān)成果，以洛陽中硅高科技有限公司為代表，形成了擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，為多晶硅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展贏得主動權(quán)，2005年洛陽中硅高科技有限公司率先建成我國第一條年產(chǎn)300噸多晶硅產(chǎn)業(yè)化示范線，打破了國外的技術(shù)封鎖和市場壟斷，促使國外的單項技術(shù)和設(shè)備低價進(jìn)入中國。

　　在國家發(fā)改委組織實施的《高純硅材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重大專項》支持下，我國多晶硅產(chǎn)量突飛猛進(jìn)，2006年產(chǎn)量287噸，2007年1156噸，2008年達(dá)到4300噸，2009年達(dá)到20230噸。多晶硅作為光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料，在短短的5年內(nèi)，從打破技術(shù)封鎖和市場壟斷，到產(chǎn)業(yè)規(guī)模僅次于美國，完成了過去計劃經(jīng)濟(jì)時代幾十年要做而一直都未實現(xiàn)的事情，使我國成為世界多晶硅生產(chǎn)大國之一。

　　國內(nèi)市場仍供不應(yīng)求

　　·各大廠加速擴(kuò)產(chǎn)，多晶硅企業(yè)面臨激烈競爭格局

　　·應(yīng)防止多晶硅投資過熱和重復(fù)建設(shè)

　　2009年，全球多晶硅總產(chǎn)量達(dá)到84500噸，較2008年增長47.2%。其中，美國黑姆洛克公司以27500噸產(chǎn)量位列世界首位;瓦克化學(xué)電子公司位列世界次席，產(chǎn)量為16000噸。排名全球前五名的公司2009年產(chǎn)量合計達(dá)到71000噸，占世界總產(chǎn)量的68%。目前，各大廠仍在加速擴(kuò)產(chǎn)，根據(jù)其對外報道的擴(kuò)產(chǎn)計劃，2010年，多晶硅總產(chǎn)量達(dá)到114300噸，2011年將達(dá)到149400噸。

　　近年來，我國多晶硅材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，截止到2010年4月底，全國有25家企業(yè)先后從事多晶硅生產(chǎn)，投產(chǎn)規(guī)模達(dá)到5.7萬噸/年。目前還有近18家企業(yè)正在建設(shè)多晶硅項目或擴(kuò)建2期、3期、4期工程，在建能力5萬噸/年。包括已投產(chǎn)規(guī)模和規(guī)劃能力，到2010年底，我國多晶硅行業(yè)總產(chǎn)能將超過10萬噸/年，呈過熱狀態(tài)。當(dāng)然，國際金融危機(jī)讓許多新進(jìn)多晶硅計劃受到影響，部分新建多晶硅企業(yè)的資本募集與擴(kuò)廠計劃受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，預(yù)期停工與進(jìn)度延緩等問題開始顯現(xiàn)，少數(shù)實力強(qiáng)大的企業(yè)仍依計劃進(jìn)行。新進(jìn)的多晶硅企業(yè)將直接面對供過于求的多晶硅市場，其量產(chǎn)狀況、產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)成本將面臨嚴(yán)酷的考驗。新生的多晶硅企業(yè)，面臨激烈競爭局面。

　　2009年9月，國務(wù)院出臺38號文，把多晶硅列為產(chǎn)能存在過剩可能的產(chǎn)業(yè)，對防止多晶硅投資過熱和重復(fù)建設(shè)，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展，起到了良好作用。

　　多晶硅行業(yè)產(chǎn)能情況包含四種狀態(tài)，實際產(chǎn)量、已建產(chǎn)能、在建產(chǎn)能和規(guī)劃產(chǎn)能。截至2009年12月底，中國實際產(chǎn)量20230噸，已建產(chǎn)能57360噸，在建產(chǎn)能79400噸，規(guī)劃產(chǎn)能18萬噸。

　　受國際金融危機(jī)影響，多晶硅價格回歸正常，在目前的條件下，那些不具備技術(shù)和資金實力、沒有環(huán)保措施的企業(yè)，所宣稱的產(chǎn)能實際難以真正實現(xiàn)。已投產(chǎn)的部分企業(yè)，因為副產(chǎn)物回收困難，生產(chǎn)系統(tǒng)問題等，多晶硅成本高于市場價格，被迫停產(chǎn)或勉強(qiáng)維持生產(chǎn)。在市場競爭激烈的條件下，生產(chǎn)系統(tǒng)不完善、質(zhì)量措施、檢測系統(tǒng)不齊全的企業(yè)，多晶硅產(chǎn)品難以得到市場認(rèn)同，產(chǎn)品銷售困難。2009年已有多家多晶硅企業(yè)出現(xiàn)巨額虧損，生產(chǎn)經(jīng)營困難。

　　2009年，國內(nèi)市場需求約4萬噸，進(jìn)口約2萬噸，50%依賴進(jìn)口。預(yù)計2010年需求5萬噸，產(chǎn)量3.5萬噸，仍有30%依賴進(jìn)口。截止到2010年4月底，國內(nèi)市場基本處在供不應(yīng)求狀態(tài)，價格穩(wěn)中有升。

　　生產(chǎn)工藝需持續(xù)改進(jìn)

　　·產(chǎn)學(xué)研合作提升多晶硅品質(zhì)

　　·應(yīng)持續(xù)降低多晶硅生產(chǎn)綜合能耗，探尋副產(chǎn)物綜合利用途徑

　　多晶硅作為太陽能和信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，支撐著兩大產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中有重大帶動作用。但我國多晶硅規(guī)?；a(chǎn)剛剛開始，基礎(chǔ)還很薄弱，為此，2008年12月，國家發(fā)改委批準(zhǔn)了在中硅高科設(shè)立“多晶硅制備技術(shù)國家工程實驗室”，聯(lián)合清華大學(xué)、天津大學(xué)、中國恩菲工程公司和國內(nèi)多晶硅同行，共同研究解決制約多晶硅材料大規(guī)模、低單耗、高品質(zhì)、清潔生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，培養(yǎng)、凝聚研發(fā)人才。在中硅高科建設(shè)氯硅烷分離提純、多晶硅還原、四氯化硅氫化、還原尾氣干法回收、氯硅烷生產(chǎn)白炭黑、多晶硅高純后處理等6個研發(fā)平臺和一個測試分析中心，以實驗室平臺為基礎(chǔ)，建設(shè)國家多晶硅檢測中心，服務(wù)全行業(yè)，形成持續(xù)研發(fā)能力。

　　針對多晶硅生產(chǎn)最關(guān)鍵的還原工序，應(yīng)繼續(xù)研究大型48對棒加壓還原爐系統(tǒng)技術(shù)，使還原直接電耗由120kWh/kg～180kWh/kg降低到60kWh/kg～80kWh/kg，單爐產(chǎn)量7000kg以上，綜合電耗控制在160kWh/kg之內(nèi)。與此同時，還要研究高效提純技術(shù)，穩(wěn)定多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量，綜合利用副產(chǎn)熱能，降低多晶硅生產(chǎn)綜合能耗。

　　針對副產(chǎn)物的循環(huán)使用，應(yīng)完善高溫、低溫加壓氫化技術(shù)，研究進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化率技術(shù)，實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，轉(zhuǎn)化利用副產(chǎn)物。此外，還應(yīng)探尋多晶硅副產(chǎn)物的綜合利用，研究多晶硅副產(chǎn)物含B、P雜質(zhì)的氯硅烷回收制備氣相白炭黑技術(shù)，全回收氯硅烷，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

　　標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立也刻不容緩。應(yīng)修訂多晶硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，制定多晶硅生產(chǎn)節(jié)能、排放國家標(biāo)準(zhǔn)，制定多晶硅產(chǎn)業(yè)化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和《多晶硅生產(chǎn)企業(yè)能耗限額》國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范多晶硅產(chǎn)業(yè)。同時，還應(yīng)研究多晶硅及生產(chǎn)過程的檢測分析標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備和規(guī)范，加快國家多晶硅檢測中心建設(shè)，提供測試分析能力，提供權(quán)威、公正檢測結(jié)果，服務(wù)全行業(yè)。