“只要太陽不落下，恩菲的未來就會很光明”
——中國恩菲多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展回顧

特約記者 劉夢飛|文

“要打好節(jié)能減排和環(huán)境治理攻堅戰(zhàn)?！?/p>

“能源生產(chǎn)和消費革命，關乎發(fā)展與民生。”

“要大力發(fā)展風電、光伏發(fā)電、生物質能。要把節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)打造成新興的支柱產(chǎn)業(yè)?！薄?月5日國務院總理李克強《政府工作報告》

對于我國光伏產(chǎn)業(yè)來說，李克強總理的報告無異于一針“強心劑”，為產(chǎn)業(yè)復蘇點燃了希望；對于中冶集團子公司中國恩菲工程技術有限公司（以下簡稱“中國恩菲”）來說，這仿佛是對公司堅守新能源產(chǎn)業(yè)領域的認可和鼓勵；對于中國恩菲的多晶硅團隊而言，光伏產(chǎn)業(yè)的光明前景，早已成為他們?yōu)橹恍搞@研，傾注青春和熱血的生命意義。

中國恩菲的企業(yè)宣傳片里有這樣一句話：“只要太陽不落下，恩菲的未來就會很光明?！边@句話的含義，每一個恩菲人都深深懂得。當前我國多晶硅產(chǎn)業(yè)仍處乍暖還寒時分，中國恩菲的多晶硅團隊還奮斗在為重振行業(yè)而不懈努力的路途上，他們深知任重道遠，也堅信光伏產(chǎn)業(yè)撥云見日之時就在不遠的未來。

突破： 從首條技術裝備“中國制造”多晶硅生產(chǎn)線開始

有人這樣說，多晶硅是“上帝賜給人類的寶石”。其原因在于，多晶硅作為一種超高純材料，不僅是制造集成電路等半導體器件的關鍵基礎材料，也是當今光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的核心材料，更是國家鼓勵優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略材料，關乎全球化解能源危機的成敗。

過去很長一段時間以來，我國多晶硅生產(chǎn)技術幾乎全部依賴進口。一方面，我國雖然擁有豐富的硅礦資源，但卻受制于美、日、德等國技術封鎖和市場壟斷；另一方面，國內缺乏先進的多晶硅生產(chǎn)技術，在產(chǎn)多晶硅企業(yè)因生產(chǎn)水平低、規(guī)模小、成本和單耗高、副產(chǎn)物難循環(huán)等問題而備受詬病，導致中國信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展受制于人，舉步維艱。

阻力重重，唯有迎難而上。自20世紀90年代起，中國恩菲硅材料研發(fā)團隊就以振興民族產(chǎn)業(yè)為目標，聚焦多晶硅生產(chǎn)技術的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化：

1997年，中國恩菲以100噸多晶硅試驗示范線為起點，憑借完成干法回收、氫化等多項技術，獲得國家優(yōu)秀工程設計獎，為之后行業(yè)內對技術的不斷深入研究奠定了堅實的基礎；

2000年，中國恩菲率先在國內開展多晶硅高效節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)技術與裝備研究，獲國家發(fā)明專利“四氯化硅氫化制備三氯氫硅方法”授權；

2002年，中國恩菲完成“年產(chǎn)2000噸三氯氫硅新技術產(chǎn)業(yè)化項目”，使自主研發(fā)的“合成產(chǎn)物加壓冷凝技術”“加壓提純技術和尾氣干法回收技術”得到成功應用，并在節(jié)能環(huán)保方面取得顯著成效；

2003年，中國恩菲年產(chǎn)300噸多晶硅項目開工建設。中國恩菲副總工程師、多晶硅材料制備技術國家工程實驗室主任嚴大洲回憶，那個時候，300萬噸規(guī)模在國外不算什么，但由于當時國內還沒有人實地見過如此規(guī)模的多晶硅生產(chǎn)線，一切幾乎都是從零開始。他說，中國恩菲的多晶硅團隊面臨行業(yè)景氣度低的困局，解決了融資困難等問題之后，在偃師廠區(qū)附近一個簡陋的招待所里一“扎”就是將近三年。因為資金有限，辦公環(huán)境也非常惡劣，辦公室是農民家的土屋，“工作時，旁邊還有拖拉機‘突突突’的聲音‘伴奏’”。

正是經(jīng)過這樣的艱苦努力，2004年，國內首套12對棒還原爐問世。2005年10月，中國首條完全依靠自主研發(fā)技術，全部采用國產(chǎn)化設備建設的多晶硅生產(chǎn)線順利投產(chǎn)，這意味著在中國恩菲多晶硅團隊的努力下，我國終于掌握了多晶硅規(guī)?；a(chǎn)技術，扭轉了對外依賴的困局。

探索： 真正實現(xiàn)多晶硅產(chǎn)業(yè)清潔生產(chǎn)

此后，通過“研—產(chǎn)—電—硅”強強聯(lián)合，中國恩菲多晶硅團隊邁開了在多晶硅規(guī)模化生產(chǎn)道路上行進的腳步，為尋找安全、高純、環(huán)保、低成本、大規(guī)模多晶硅生產(chǎn)工藝而不懈努力。

以年產(chǎn)300噸多晶硅項目為開篇之作，在國家部委和地方省市兩級政府的大力支持下，中國恩菲承擔完成了國家科技部863計劃“24對棒節(jié)能型多晶硅還原爐成套裝置研究”項目，該項目于2007年研制成功，單爐產(chǎn)量提高5倍，能耗接近國際先進水平；在此基礎上，完成國家“十一五”科技支撐計劃“24對棒加壓還原爐”項目，成功研發(fā)第三代還原爐，單爐產(chǎn)量達到6噸以上，能耗指標達到國際先進水平；此后，又先后完成第四代、第五代還原爐的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，成為國際單爐產(chǎn)量最高、單位能耗最低的節(jié)能工藝與裝備，解決了多晶硅生產(chǎn)高能耗問題。技術推廣后，我國多晶硅規(guī)模提高了千倍，單爐產(chǎn)量提高10倍，能耗降低了66%，市場需求自給率達到50%。

與此同時，緊緊圍繞世界主流工藝的發(fā)展，以嚴大洲為代表的中國恩菲研發(fā)團隊開展了一系列科技攻關項目，共承擔16項國家級科研與產(chǎn)業(yè)化項目。如，國家信息產(chǎn)業(yè)部“太陽能電池用多晶硅材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目”，國家科技部“十一五”科技支撐計劃項目“多晶硅材料產(chǎn)業(yè)關鍵技術開發(fā)”中“大型三氯氫硅合成、提純工藝技術與關鍵裝置研究”“高效加壓還原爐系統(tǒng)研究”“大型低溫加壓四氯化硅氫化技術與裝置研究”等三項重大課題，國家科技部“863”重點科技攻關項目“多晶硅副產(chǎn)物利用關鍵技術研究”。通過“高性能氣相二氧化硅制備工藝技術研究”和“氣相二氧化硅表面處理及尾氣循環(huán)利用技術研究”兩個課題，實現(xiàn)利用多晶硅生產(chǎn)副產(chǎn)物四氯化硅生產(chǎn)高品質氣相二氧化硅的關鍵技術突破，實現(xiàn)大規(guī)模多晶硅生產(chǎn)線中物料的完全閉路循環(huán)。此項技術不但能降低多晶硅生產(chǎn)的物料消耗，也從根本上實現(xiàn)了副產(chǎn)物的綜合利用，真正實現(xiàn)多晶硅產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)……

歷經(jīng)十多年攻關，解決了一系列困擾行業(yè)多年的難題，中國恩菲在多晶硅高效節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)的關鍵技術、裝備與理論研究方面取得重大突破，最終形成了具有國際競爭力的技術和產(chǎn)品，消除了制約我國信息產(chǎn)業(yè)化和新能源產(chǎn)業(yè)的瓶頸。

但是，在國家大力推進節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的今天，身為民族多晶硅產(chǎn)業(yè)的開拓者，中國恩菲并沒有停歇，在技術研發(fā)和成本降低方面的努力從未停止。對此，嚴大洲這樣說：“技術創(chuàng)新沒有止境，更何況電子信息領域的技術日新月異，我們過去一直在追趕，現(xiàn)在是實現(xiàn)超越的時候了。”

引領： 以國家工程實驗室為依托

2008年，國家發(fā)改委批準設立“多晶硅材料制備技術國家工程實驗室”——這是國家多晶硅材料制備技術領域的唯一一家國家級重點工程實驗室，嚴大洲擔任實驗室主任。該實驗室依托中國恩菲，聯(lián)合清華大學、天津大學等高等院校和國內多晶硅生產(chǎn)企業(yè)，共同研究突破技術瓶頸，培養(yǎng)、凝聚研發(fā)人才。按ASTM標準，實驗室配備了先進的多晶硅檢測儀器和分析工具，建設了包含氯硅烷分離提純技術、多晶硅高效還原技術等在內的六個研發(fā)平臺和一個測試分析中心，目前實驗室已通過國家CNAS認證，形成了持續(xù)研發(fā)能力。針對制約我國多晶硅生產(chǎn)現(xiàn)狀和需求，實驗室開發(fā)研究大規(guī)模、低單耗、高品質的高純多晶硅清潔生產(chǎn)工藝，形成了具有國際先進水平的萬噸級規(guī)模多晶硅生產(chǎn)技術體系，提升了產(chǎn)業(yè)核心競爭力。此外，以該實驗室平臺為基礎，中國恩菲建設了國家多晶硅檢測中心，通過了CMA計量認證，可對外提供檢測服務，涵蓋多晶硅生產(chǎn)的原料、中間物、產(chǎn)品、環(huán)保類等58個大項檢測，服務全行業(yè)。

依托國家工程實驗室，研發(fā)團隊緊緊圍繞“多晶硅高效節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)新技術、裝備與產(chǎn)業(yè)化”專題，共申請專利151項，獲授專利權55項，有效實現(xiàn)了多晶硅技術的創(chuàng)新與專利保護同步發(fā)展。

自主創(chuàng)新引領技術進步的過程中，研發(fā)團隊還主編了我國首部《多晶硅企業(yè)能源消耗限額》、《太陽能級多晶硅》和《多晶硅工廠設計規(guī)范》等3項國家標準和一項SEMI標準，建立了能耗和質量控制要素、技術指標和評定方法，提高了我國多晶硅行業(yè)標準化水平，進一步完善了行業(yè)標準體系，為多晶硅產(chǎn)品升級、安全生產(chǎn)和節(jié)能減排提供了技術支撐，為民族多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了突出貢獻，帶動了太陽能光伏和相關制造業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)了顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。

環(huán)保： 多晶硅生產(chǎn)告別“三高”

一段時間以來，多晶硅生產(chǎn)都被冠以“高能耗、高排放、高污染”的“帽子”且飽受詬病。對此，專家表示，對行業(yè)的判斷應從實際出發(fā)、從國家能源戰(zhàn)略的角度出發(fā)。

業(yè)內專家測算，從光伏全產(chǎn)業(yè)鏈來看多晶硅的能耗問題，光伏發(fā)電的電耗從硅石冶煉成工業(yè)硅，提純成9N多晶硅，再做成切片，制成電池、組件，直到整個光伏電站現(xiàn)場安裝完畢，2009年全產(chǎn)業(yè)鏈消耗電能為2．59千瓦時/峰瓦，這幾年，隨著技術進步，多晶硅及鑄錠切片等環(huán)節(jié)生產(chǎn)能耗大幅降低，現(xiàn)在只需1．0千瓦時/峰瓦。以安裝在北京這樣光照條件下的地區(qū)為例，按全年1200小時有效光照條件計算，每峰瓦太陽電池一年可以發(fā)1．2千瓦時電，由此可以計算出光伏發(fā)電的能量回收期為1．0/1．2 = 0．83年，也就是說，這些消耗的能源在不到1年的時間內即可全部收回。目前，國內生產(chǎn)的太陽能組件的合理使用壽命25年，之后發(fā)電效率衰減到80%，雖然衰減，但是仍然可以持續(xù)使用至30年甚至更多。消耗一份能源，可獲得20倍以上的回報，從長遠來看，多晶硅是清潔能源的制造者，而非高能耗的“替罪羊”。

而多晶硅生產(chǎn)是否會造成污染，則與生產(chǎn)技術和工藝密切相關。中國恩菲以節(jié)能環(huán)保為出發(fā)點，以產(chǎn)品品質為核心，以節(jié)能降耗為理念，結合現(xiàn)有工藝流程，不斷優(yōu)化工藝路線，能夠通過節(jié)能技術有效解決多晶硅生產(chǎn)的高污染問題。對于多晶硅生產(chǎn)并非高污染的最好例證，就是國外對待多晶硅產(chǎn)業(yè)的態(tài)度并不同于鋼鐵、有色冶煉等，到目前為止，國際上美、日、德七大傳統(tǒng)多晶硅企業(yè)都沒有對外轉讓技術，更沒有在中國建廠，其原因一方面在于技術壟斷，另一方面則源于本國發(fā)展多晶硅并不需要付出自身環(huán)境和能耗的代價。

在多晶硅生產(chǎn)過程中，副產(chǎn)物的處理至關重要，社會上對四氯化硅的“妖魔化”令行業(yè)發(fā)展受到重大負面影響。為了對付“四氯化硅”，嚴大洲帶領研發(fā)團隊研究了四氯化硅低溫加壓氫化工藝條件和催化機理，研究確定了最佳催化劑體系，成功設計了大型低溫加壓氫化裝置，將副產(chǎn)物就地轉化成三氯氫硅原料返回系統(tǒng)，借此技術，多晶硅生產(chǎn)成本降低35%，四氯化硅回收率99%以上。國家科技部組織院士專家驗收的結論為：技術取得重大突破，從根本上解決了四氯化硅綜合利用難題，實現(xiàn)閉路循環(huán)和清潔生產(chǎn)，達到國際先進水平。

此外，中國恩菲多晶硅研發(fā)團隊首創(chuàng)了具有自主知識產(chǎn)權的多晶硅尾氣干法物理回收分離新工藝，打破了傳統(tǒng)濕法回收造成大量物料浪費、投資和運行成本高、環(huán)保負擔重的局限。

堅守： 只要太陽不落下，恩菲的未來就會很光明

2012年起，美、韓、德等國對上游多晶硅市場實施大幅低價傾銷策略，嚴重影響企業(yè)生存；光伏終端產(chǎn)品遭遇美歐“反傾銷、反補貼”調查，形成毀滅性打擊；受金融危機、歐債危機影響，各國下調光伏補貼電價，削減裝機規(guī)模，下游市場急劇萎縮——面對企業(yè)庫存積壓、大面積虧損和減產(chǎn)、停產(chǎn)，甚至破產(chǎn)的艱難境地，曾有人用“哀鴻遍野”來形容行業(yè)發(fā)展的嚴峻形勢。

在市場的寒冬中，嚴大洲及多晶硅團隊仍然致力于通過技術改造和持續(xù)研發(fā)，以多晶硅制備技術國家工程實驗室為平臺，不斷降本降耗，提升品質，節(jié)省投資。在研發(fā)了低溫氫化第六代技術和第五代還原爐之后，36對棒、48對棒、60對棒還原爐、硅烷法流化床反應器等研究開發(fā)仍在進行，在沉寂中積淀力量，待時而飛。

黑暗過去，終見曙光。隨著光伏“雙反”的順利解決和國內光伏扶持政策的陸續(xù)實施，我國多晶硅產(chǎn)業(yè)開始緩慢復蘇。對此，嚴大洲和團隊這樣說，“太陽能是清潔、可持續(xù)發(fā)展的能源，是人類夢寐以求的能源終極目標。在這個大背景下，能做一些基礎性的工作，我們感到很欣慰。雖說在國際貿易戰(zhàn)線上，中國的光伏產(chǎn)業(yè)包括多晶硅產(chǎn)業(yè)受到殘酷打壓，但這是發(fā)展中必須經(jīng)歷的過程，我們要通過這個過程改進技術、降低能耗，為人類廣泛應用太陽能打下良好基礎?！?/p>

2012年，中國恩菲完成的“多晶硅高效節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)新技術、裝備與產(chǎn)業(yè)化”項目榮獲國家科學技術進步獎二等獎，成為史上首個多晶硅領域的科技進步獎項，實現(xiàn)歷史零的突破。

2014年，恩菲人逆境求強，勇?lián)袠I(yè)責任，技改提升，降本增效，突破困局，終迎希望曙光。

2015年，他們未曾止步，他們相信，只要堅定信念，共同努力，中國多晶硅產(chǎn)業(yè)的春天馬上就將到來。

發(fā)展新能源，恩菲人在路上。中