2016年末，國際能源署(IEA)報告稱，光伏發(fā)電市場在2016年中增長了四分之一，而中國在其中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用——中國生產(chǎn)了40%的世界太陽能電池面板(美國公司僅有20%)，使太陽能電池板的價格在8年里下降了近80%。同時，中國政府大力扶持光伏產(chǎn)業(yè)，在2015年中國成為全球最大太陽能裝機市場。

不久前，國家知識產(chǎn)權(quán)局正式發(fā)布“第十八屆中國專利獎”評審結(jié)果。經(jīng)過江蘇省知識產(chǎn)權(quán)局推薦、國家知識產(chǎn)權(quán)局審核及社會公示，協(xié)鑫集團旗下江蘇中能硅業(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》獲得中國專利優(yōu)秀獎。

那么，中國專利優(yōu)秀獎含金量如何?這個發(fā)明專利到底意味著什么?科工力量團隊找到了協(xié)鑫集團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》獲得中國專利優(yōu)秀獎。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一步改進，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)進行了重新設(shè)計。

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

范斌：GCL法相對于改良西門子法的主要改進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內(nèi)外其他廠家。

目前所說的硅烷法亦稱流化床法，簡單說就是將硅烷氣體通入反應(yīng)流化床，通過連續(xù)熱裂解獲得小顆粒硅料，相對于GCL法能進一步降低能耗。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)出來的產(chǎn)品稱為高純硅料，通常純度在99.9999%以上(6個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^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立的晶格，像是由許多小晶體拼接起來的，而單晶硅棒或者單晶硅片整體屬于同一個晶體。


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，因為單晶硅的內(nèi)部缺陷較少，單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率高于多晶硅太陽能電池，通常高兩個百分點左右。

科工力量：多晶硅的主要用途有哪些?

范斌：多晶硅就是用來做太陽能電池的，沒有別的用途。

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：那單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池有什么區(qū)別?

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

科工力量：那晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池孰優(yōu)孰劣?

范斌：目前市場上的主流是晶體硅，目前市場上90%的市場份額都是晶體硅太陽能電池，但薄膜技術(shù)也在不斷進步，將來在國際市場上，薄膜太陽能電池占據(jù)更大市場份額也是有可能的。

從技術(shù)上說，兩者的性能其實是差不多的，主要是因為晶體硅產(chǎn)量大，有規(guī)模效應(yīng)，成本相對較低，但隨著薄膜產(chǎn)量的不斷擴大，薄膜太陽能電池的成本降低也是指日可待的。

科工力量：平時用來加工芯片的電子級硅到底是單晶硅還是多晶硅?

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

科工力量：在2015年前，國內(nèi)高品質(zhì)硅材料100%依賴進口，那么現(xiàn)在國內(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)的難點在哪里?

范斌：這里指的應(yīng)該就是電子級硅料?國內(nèi)以前的電子級硅料主要靠進口，原因是國內(nèi)芯片也主要靠進口，因此對電子級硅料的需求不大，商業(yè)價值不高?，F(xiàn)在隨著國內(nèi)芯片產(chǎn)量的增加，對電子級硅料的需求也開始增加，商業(yè)價值漸漸凸顯。

電子級硅料量產(chǎn)的主要難點在于工藝流程中的品質(zhì)控制。

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

范斌：沒錯，粗硅就是高污染高能耗。

科工力量：據(jù)媒體報道，在2015年，協(xié)鑫集團就計劃兩年內(nèi)投資21億元人民幣，其中一期建設(shè)年產(chǎn)5000噸半導(dǎo)體級多晶硅項目。這個項目現(xiàn)在運行的怎么樣了?對中國高品質(zhì)多晶硅的國產(chǎn)化替代有多大意義?

范斌：2015年12月，協(xié)鑫集團旗下的江蘇鑫華半導(dǎo)體材料科技有限公司于徐州注冊成立，是為協(xié)鑫集團專門為生產(chǎn)電子級硅料成立的公司。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：一直有人抨擊中國政府在光伏產(chǎn)業(yè)上的政策，認為政府扶持下會產(chǎn)能過剩，重蹈現(xiàn)在鋼鐵行業(yè)的局面。對這種說法您怎么看?

范斌：中國政府的正確引導(dǎo)，市場的殘酷競爭，技術(shù)的持續(xù)進步，在這三個因素的共同作用下，太陽能電池的發(fā)電成本持續(xù)下降，目前在山西，太陽能發(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，太陽能電力已經(jīng)有能力與燃煤電站展開競爭。

更重要的是，從國家之間競爭的角度看，中國光伏產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)的統(tǒng)治地位已經(jīng)不可動搖，光伏已經(jīng)成為像高鐵一樣的國家名片。太陽能電力必然是未來的主流發(fā)電模式，不應(yīng)以一兩年內(nèi)的過剩來批評這個產(chǎn)業(yè)。事實上光伏產(chǎn)業(yè)在過去15年內(nèi)一直是在緊缺和過剩之間震蕩，未來數(shù)年完全可能再一次出現(xiàn)緊缺。國家通過適當?shù)难a貼和要引導(dǎo)保持中國光伏產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先地位很有必要。

科工力量：有觀點認為光伏發(fā)電是噱頭，存在成本高的問題，是沒有前途的，對此您怎么看?

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

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

范斌：主要是產(chǎn)業(yè)協(xié)同。國內(nèi)的整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈有成千上萬家企業(yè)在努力降低成本，歐美國家經(jīng)濟僵化，固步自封，自然做不到。

近年來基于長期產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗和資源的積累，國內(nèi)光伏企業(yè)在純粹的技術(shù)上也開始領(lǐng)先，我們的優(yōu)勢就更是壓倒性的了。

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

范斌：這種觀點就像說中國人不會做飯一樣，不值一駁。

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

范斌：實際上已經(jīng)斷得差不多了，國家補貼從前年開始就一直拖欠，目前大量的項目已經(jīng)是在無補貼的情況下經(jīng)濟運行。估計3年內(nèi)各種補貼就會完全消失。