國際冶金法多晶硅的發(fā)展

考慮到光伏發(fā)電與火力發(fā)電最終要趨向一致（如果不是更低的話），硅的價(jià)格應(yīng)當(dāng)保持在10美元以下，這個價(jià)格是用西門子法無法達(dá)到的成本，同樣也是硅烷法無法達(dá)到的成本。這就是為什么冶金法得到多國的科學(xué)家和企業(yè)家青睞的原因之一。除了成本的原因外，冶金法受到青睞還有一個原因，就是純度。西門子法可以得到9N以上的純度，但光伏所需要的純度在7N以下，而且最合適的純度應(yīng)當(dāng)在6.5N左右。目前，光伏行業(yè)的下游工廠在購買了西門子法生產(chǎn)的多晶硅以后，還要進(jìn)行摻雜，摻雜的方法是在拉單晶或者是鑄造多晶時(shí)加入硼硅合金，這顯然造成了能源的雙重浪費(fèi)。而冶金法的理論提純純度，恰巧就在6~7N之間，冥冥中注定是為光伏所準(zhǔn)備的工藝。

國際上，從事冶金法多晶硅研究的科研機(jī)構(gòu)，包括夫瑯和費(fèi)研究所、日本東京大學(xué)、九州大學(xué)、挪威科技大學(xué)等。但是，與硅在半導(dǎo)體應(yīng)用發(fā)展早期的研究一樣，冶金法提純太陽能級硅的關(guān)鍵的技術(shù)進(jìn)展也是由企業(yè)為主導(dǎo)進(jìn)行的。日本的JFE（川崎制鐵）的試驗(yàn)從2001年就開始了，他們傾向于使用等離子體束和電子束對磷硼進(jìn)行去除，并取得了良好的效果。但是，他們的工藝成本一直高居不下，這使得JFE后來不得不放棄了冶金法多晶硅的研究。JFE的不少科學(xué)家后來分別到了新日鐵和夏普公司，繼續(xù)從事冶金法多晶硅的研究和應(yīng)用。但是，2012年中，新日鐵也傳出了要出售其冶金法多晶硅的部門資產(chǎn)的消息，2013 年初，夏普公司也開始在中國尋求技術(shù)合作。

歐洲的冶金法多晶硅的研究的企業(yè)代表是ELKEM公司。這是一家原本從事金屬硅和有機(jī)硅生產(chǎn)的公司。他們采用煉鋼中所用的合成渣洗的工藝，來代替日本人所用的等離子體束和電子束，然后再用酸洗（濕法冶金）加上在定向凝固的方法得到太陽能級的硅。他們得到了6N的純度，并在2008年建成了第一條2000噸年產(chǎn)能的生產(chǎn)線。另一個3000噸的生產(chǎn)線原計(jì)劃在2010年建成，但一場火災(zāi)和隨后的光伏蕭條延遲了這條生產(chǎn)線的建設(shè)。2011年初，這家公司被來自中國的藍(lán)星化工收購，盡管后者感興趣的是他們所擁有的歐洲有機(jī)硅市場份額，但ELKEM從事冶金法多晶硅提純的技術(shù)團(tuán)隊(duì)得以保留。

在北美，最早提出宣布冶金法多晶硅的是道康寧公司。2008年，他們宣布用一種“不同于西門子法的工藝”生產(chǎn)出了成本較低的多晶硅，這種多晶硅可以與道康寧旗下的HEMLOCK公司所生產(chǎn)的西門子法多晶硅混摻使用。由于HEMLOCK當(dāng)時(shí)是世界上產(chǎn)能最大的西門子法多晶硅公司，因此，道康寧對于冶金法的研究投入并不是太大也就不那么令人驚訝。

加拿大的TIMMINCO公司是從事鋁鎂和金屬硅生產(chǎn)的公司。他們旗下的BSI公司在2008年宣布采用一種“獨(dú)特的、成本很低的”工藝生產(chǎn)出了純度為6N的太陽能級硅，并銷售給了德國的Q-CELL公司和生產(chǎn)基地位于中國的CSI公司，前者是當(dāng)時(shí)世界上最大的光伏電池生產(chǎn)商。BSI公司采用的工藝是天然氣燃燒加熱進(jìn)行渣洗，然后粗略定向凝固后酸洗。在2008年下半年的金融海嘯后，TIMMINCO公司對于BSI在冶金法多晶硅的研發(fā)上的投入就越來越少，到了2011年，BSI的49%的股份被道康寧收購，但太陽能多晶硅的部門并未出售，這個部門堅(jiān)持到了2012年，由于一筆400萬美元的貸款未被銀行通過，他們被迫宣布將太陽能多晶硅的部門（內(nèi)部稱為HP1）的所有資產(chǎn)全部出售。

除了BSI外，加拿大還有一家6N SILICON公司采用鋁熔的方式也在進(jìn)行多晶硅的冶金法提純。該公司2010年被來自美國加州的CALISOLAR公司收購，后者還曾宣布過計(jì)劃于2011年在美國建立一個年產(chǎn)15000噸的冶金法多晶硅工廠，但2011年光伏市場的蕭條后，就沒有再聽到過該公司的消息。

中國冶金法多晶硅的產(chǎn)業(yè)狀況與中國西門子法多晶硅的進(jìn)程有些類似。這種類似主要表現(xiàn)在光伏高峰期的一哄而上和隨后低谷時(shí)期的銷聲匿跡。但不同的是，冶金法多晶硅由于是新技術(shù)，因此，真正大規(guī)模投產(chǎn)的企業(yè)很少，這也使得中國冶金法多晶硅企業(yè)所受的創(chuàng)傷不是那么嚴(yán)重。

從2005年起，中國就有大批的從事金屬硅生產(chǎn)的公司開始進(jìn)行冶金法多晶硅的提純工作；由于早期的這些公司沒有與學(xué)院派的科學(xué)家合作，因此，在取得了一定限度的（也曾經(jīng)是令人激動的）進(jìn)展后，就偃旗息鼓了。這期間，由于多晶硅的價(jià)格一度高得驚人，還引來了不少別有用心的逐利者；在2008年前，最多的時(shí)候，中國從事冶金法多晶硅的企業(yè)數(shù)量高達(dá)30多個。關(guān)于冶金法的各種五花八門和稀奇古怪的工藝讓人眼花繚亂，這些混亂和真假不一的信息，使得冶金法多晶硅技術(shù)發(fā)展受到了嚴(yán)重的傷害。

2008年金融海嘯后，中國從事冶金法多晶硅的企業(yè)數(shù)量銳減為個位數(shù)。2009年，又有不少新的公司進(jìn)入冶金法多晶硅的研究和生產(chǎn)，到了2011年第二季度，多晶硅價(jià)格的持續(xù)下跌再次使得中國不少企業(yè)對于冶金法多晶硅技術(shù)的研究失去了信心。其實(shí)，真正具有洞察力的企業(yè)家已經(jīng)認(rèn)識到，多晶硅市場價(jià)格的下跌，使得冶金法多晶硅的低成本優(yōu)勢比以往任何時(shí)候都更有價(jià)值，“成本為王”的時(shí)代，從這個時(shí)候才開始。