2016年末，國(guó)際能源署(IEA)報(bào)告稱，光伏發(fā)電市場(chǎng)在2016年中增長(zhǎng)了四分之一，而中國(guó)在其中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用——中國(guó)生產(chǎn)了40%的世界太陽(yáng)能電池面板(美國(guó)公司僅有20%)，使太陽(yáng)能電池板的價(jià)格在8年里下降了近80%。同時(shí)，中國(guó)政府大力扶持光伏產(chǎn)業(yè)，在2015年中國(guó)成為全球最大太陽(yáng)能裝機(jī)市場(chǎng)。

不久前，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局正式發(fā)布“第十八屆中國(guó)專利獎(jiǎng)”評(píng)審結(jié)果。經(jīng)過(guò)江蘇省知識(shí)產(chǎn)權(quán)局推薦、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局審核及社會(huì)公示，協(xié)鑫集團(tuán)旗下江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司的發(fā)明專利《GCL法多晶硅生產(chǎn)方法》獲得中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。

那么，中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)含金量如何?這個(gè)發(fā)明專利到底意味著什么?科工力量團(tuán)隊(duì)找到了協(xié)鑫集團(tuán)中央研究院副總工程師范斌，和他聊了聊，為大家答疑解惑。


科工力量：不久前，協(xié)鑫集團(tuán)旗下江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司的發(fā)明專利《GCL法多晶硅生產(chǎn)方法》獲得中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。能具體解釋一下什么是GCL法多晶硅生產(chǎn)方法?

范斌：GCL法是改良西門子法的進(jìn)一步改進(jìn)，主干工藝流程是基于改良西門子法的，但在一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

科工力量：GCL法多晶硅生產(chǎn)方法相對(duì)以往的生產(chǎn)方法有何獨(dú)到之處，或者說(shuō)相對(duì)于改良西門子法和硅烷法有哪些優(yōu)勢(shì)?緣何能獲得中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)呢?

范斌：GCL法相對(duì)于改良西門子法的主要改進(jìn)是顯著降低了單位能耗。中能硅業(yè)的GCL法生產(chǎn)的高純硅料，每公斤電耗顯著低于采用改良西門子法的國(guó)內(nèi)外其他廠家。

目前所說(shuō)的硅烷法亦稱流化床法，簡(jiǎn)單說(shuō)就是將硅烷氣體通入反應(yīng)流化床，通過(guò)連續(xù)熱裂解獲得小顆粒硅料，相對(duì)于GCL法能進(jìn)一步降低能耗。中能硅業(yè)也已建成流化床法生產(chǎn)線并投入生產(chǎn)。

科工力量：能具體介紹下多晶硅和單晶硅的區(qū)別么?比如性能、生產(chǎn)成本、用途等等方面的不同?

范斌：改良西門子法、GCL法或者硅烷法生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品稱為高純硅料，通常純度在99.9999%以上(6個(gè)9)。將高純硅料熔化后直接澆鑄成立方硅錠，就得到了多晶硅;將高純?nèi)刍笸ㄟ^(guò)提拉法獲得單晶，就得到了單晶硅。顧名思義，多晶硅的硅錠中存在許許多多互相獨(dú)立的晶格，像是由許多小晶體拼接起來(lái)的，而單晶硅棒或者單晶硅片整體屬于同一個(gè)晶體。


由硅料澆鑄成多晶硅錠，每公斤約需要消耗6度電;由硅料提拉成單晶硅，每公斤維需要消耗30度電，因此多晶硅材料的成本低于單晶硅材料。從性能角度看，因?yàn)閱尉Ч璧膬?nèi)部缺陷較少，單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率高于多晶硅太陽(yáng)能電池，通常高兩個(gè)百分點(diǎn)左右。

科工力量：多晶硅的主要用途有哪些?

范斌：多晶硅就是用來(lái)做太陽(yáng)能電池的，沒(méi)有別的用途。

科工力量：在光伏發(fā)電方面用的薄膜材料是多晶硅還是單晶硅?

范斌：光伏發(fā)電方面用的薄膜材料既不是多晶硅也不是單晶硅，而是非晶硅、銅銦鎵硒、碲化鎘、鈣鈦礦等等。

科工力量：那單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電池有什么區(qū)別?

范斌：市面上太陽(yáng)能電池分為薄膜太陽(yáng)能電池和晶體硅太陽(yáng)能電池兩種，晶體硅太陽(yáng)能電池從硅片切出來(lái)，可以是單晶硅，也可以是多晶硅，統(tǒng)一都叫晶體硅。差別在于一個(gè)性能好一些，但成本高一些，而另一個(gè)成本低一些，但性能差一些。而薄膜太陽(yáng)能電池就是用其他一些工藝在玻璃上做出一層薄膜，這個(gè)和晶體硅太陽(yáng)能電池就沒(méi)什么關(guān)系了。

科工力量：那晶體硅太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電池孰優(yōu)孰劣?

范斌：目前市場(chǎng)上的主流是晶體硅，目前市場(chǎng)上90%的市場(chǎng)份額都是晶體硅太陽(yáng)能電池，但薄膜技術(shù)也在不斷進(jìn)步，將來(lái)在國(guó)際市場(chǎng)上，薄膜太陽(yáng)能電池占據(jù)更大市場(chǎng)份額也是有可能的。

從技術(shù)上說(shuō)，兩者的性能其實(shí)是差不多的，主要是因?yàn)榫w硅產(chǎn)量大，有規(guī)模效應(yīng)，成本相對(duì)較低，但隨著薄膜產(chǎn)量的不斷擴(kuò)大，薄膜太陽(yáng)能電池的成本降低也是指日可待的。

科工力量：平時(shí)用來(lái)加工芯片的電子級(jí)硅到底是單晶硅還是多晶硅?

范斌：電子級(jí)硅只能是單晶硅，多晶硅不能用于電子產(chǎn)品。而且電子級(jí)硅的純度高于太陽(yáng)能級(jí)硅，通常在9至12個(gè)9。

科工力量：在2015年前，國(guó)內(nèi)高品質(zhì)硅材料100%依賴進(jìn)口，那么現(xiàn)在國(guó)內(nèi)企業(yè)在高品質(zhì)多晶硅領(lǐng)域做的怎么樣了?高品質(zhì)多晶硅工業(yè)化量產(chǎn)的難點(diǎn)在哪里?

范斌：這里指的應(yīng)該就是電子級(jí)硅料?國(guó)內(nèi)以前的電子級(jí)硅料主要靠進(jìn)口，原因是國(guó)內(nèi)芯片也主要靠進(jìn)口，因此對(duì)電子級(jí)硅料的需求不大，商業(yè)價(jià)值不高?，F(xiàn)在隨著國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)量的增加，對(duì)電子級(jí)硅料的需求也開(kāi)始增加，商業(yè)價(jià)值漸漸凸顯。

電子級(jí)硅料量產(chǎn)的主要難點(diǎn)在于工藝流程中的品質(zhì)控制。

科工力量：有人說(shuō)粗硅的提純類似于煉鋼，是高污染高能耗行業(yè)，對(duì)于這個(gè)您怎么看?

范斌：沒(méi)錯(cuò)，粗硅就是高污染高能耗。

科工力量：據(jù)媒體報(bào)道，在2015年，協(xié)鑫集團(tuán)就計(jì)劃兩年內(nèi)投資21億元人民幣，其中一期建設(shè)年產(chǎn)5000噸半導(dǎo)體級(jí)多晶硅項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)在運(yùn)行的怎么樣了?對(duì)中國(guó)高品質(zhì)多晶硅的國(guó)產(chǎn)化替代有多大意義?

范斌：2015年12月，協(xié)鑫集團(tuán)旗下的江蘇鑫華半導(dǎo)體材料科技有限公司于徐州注冊(cè)成立，是為協(xié)鑫集團(tuán)專門為生產(chǎn)電子級(jí)硅料成立的公司。目前鑫華半導(dǎo)體的生產(chǎn)設(shè)備還在建設(shè)之中。

科工力量：一直有人抨擊中國(guó)政府在光伏產(chǎn)業(yè)上的政策，認(rèn)為政府扶持下會(huì)產(chǎn)能過(guò)剩，重蹈現(xiàn)在鋼鐵行業(yè)的局面。對(duì)這種說(shuō)法您怎么看?

范斌：中國(guó)政府的正確引導(dǎo)，市場(chǎng)的殘酷競(jìng)爭(zhēng)，技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，在這三個(gè)因素的共同作用下，太陽(yáng)能電池的發(fā)電成本持續(xù)下降，目前在山西，太陽(yáng)能發(fā)電的度電成本已經(jīng)降低到每度電0.5元，在新疆、內(nèi)蒙等地已經(jīng)降低到0.4元左右。在考慮環(huán)保因素之后，太陽(yáng)能電力已經(jīng)有能力與燃煤電站展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。

更重要的是，從國(guó)家之間競(jìng)爭(zhēng)的角度看，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)的統(tǒng)治地位已經(jīng)不可動(dòng)搖，光伏已經(jīng)成為像高鐵一樣的國(guó)家名片。太陽(yáng)能電力必然是未來(lái)的主流發(fā)電模式，不應(yīng)以一兩年內(nèi)的過(guò)剩來(lái)批評(píng)這個(gè)產(chǎn)業(yè)。事實(shí)上光伏產(chǎn)業(yè)在過(guò)去15年內(nèi)一直是在緊缺和過(guò)剩之間震蕩，未來(lái)數(shù)年完全可能再一次出現(xiàn)緊缺。國(guó)家通過(guò)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼和要引導(dǎo)保持中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先地位很有必要。

科工力量：有觀點(diǎn)認(rèn)為光伏發(fā)電是噱頭，存在成本高的問(wèn)題，是沒(méi)有前途的，對(duì)此您怎么看?

范斌：這種觀點(diǎn)是信息更新太慢導(dǎo)致的。這些人說(shuō)的是5年前的光伏產(chǎn)業(yè)，卻不知道這幾年光伏的巨大進(jìn)步。詳見(jiàn)上一條答案。

科工力量：中國(guó)企業(yè)是如何將光伏發(fā)電的成本降下來(lái)的，為何美國(guó)和歐洲的企業(yè)做不到這一點(diǎn)?

范斌：主要是產(chǎn)業(yè)協(xié)同。國(guó)內(nèi)的整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈有成千上萬(wàn)家企業(yè)在努力降低成本，歐美國(guó)家經(jīng)濟(jì)僵化，固步自封，自然做不到。

近年來(lái)基于長(zhǎng)期產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和資源的積累，國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)在純粹的技術(shù)上也開(kāi)始領(lǐng)先，我們的優(yōu)勢(shì)就更是壓倒性的了。

科工力量：有觀點(diǎn)認(rèn)為從多晶硅的生產(chǎn)到光伏電站的建設(shè)，核心技術(shù)都被掌握在國(guó)外公司手里，中國(guó)光伏企業(yè)沒(méi)有核心技術(shù)，而且現(xiàn)有的都是落后產(chǎn)能。對(duì)此您怎么看?

范斌：這種觀點(diǎn)就像說(shuō)中國(guó)人不會(huì)做飯一樣，不值一駁。

科工力量：中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)，很大程度上，政府的政策和資金扶持發(fā)揮了積極作用，那么中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)何時(shí)能斷奶呢?

范斌：實(shí)際上已經(jīng)斷得差不多了，國(guó)家補(bǔ)貼從前年開(kāi)始就一直拖欠，目前大量的項(xiàng)目已經(jīng)是在無(wú)補(bǔ)貼的情況下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。估計(jì)3年內(nèi)各種補(bǔ)貼就會(huì)完全消失。