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多晶硅:从受制于人到自主创新
来源:鲍勃体育下载   上传时间:2024-02-29 08:29:41

  硅是地球上储量排在第二位的富集元素,我国有着非常丰富的硅资源。多晶硅是一种超高纯材料,来源于工业硅,即冶炼后的天然硅石或二氧化硅。用于集成电路多晶硅的纯度含硅99.999999999%%以上,即11N以上,而用于太阳能电池的硅纯度要求达到7N以上。10年来,我国多晶硅产业在研发、生产、应用方面都取得了辉煌的成就。

  10年前,先进的技术大多分布在在美、日、德3个国家7个公司的10家工厂中,一直对中国实行技术封锁和市场垄断。2002年,世界多晶硅产量20350吨,我国多晶硅产量50吨,占世界总产量的0.25%%,且技术水平低、生产规模小、产品单耗高、生产所带来的成本高。多晶硅市场需求全部依赖进口,我国信息产业和新能源的产业高质量发展严重受制于人。

  为此,国家出台一系列政策鼓励发展多晶硅产业。洛阳中硅高科技有限公司成立,以中国恩菲工程公司为技术依托,“研、产、电、硅”强强联合,2003年开始自主研发12对棒节能型多晶硅还原炉,并于2004年2月通过了鉴定。以此为基础,在国家发改委重点行业结构调整专项资金的支持下,依靠自主研发技术和全套国产化设备,建成了我国首条300吨多晶硅产业化示范线月顺利投产。多晶硅规模化生产技术体系的形成,打破了国外多年的技术封锁和市场垄断。2006年中国多晶硅产量达到286吨,同比增加257%%,国外的单项技术和设备开始步入中国。伴随着海外太阳能光伏产业市场扩大,多晶硅产业开始了爆炸式发展。

  2007年是我国多晶硅规模化生产元年。以自主研发技术为基础,中硅高科千吨级扩建项目投产,四川新光年产千吨级项目建成投产。当年全国多晶硅总产量1130吨,增幅295%%,我国规模化生产多晶硅的序幕就此打开。

  2008年,在太阳能行业加快速度进行发展和高额利润的驱动下,国内掀起了一波建设多晶硅项目的高潮,在建项目达20多个,总投资额约200亿元。一大批新建和扩产项目相继投产,包括徐州中能、洛阳中硅三期、东汽峨嵋、重庆大全、江苏顺大、亚洲硅业、宜昌南玻、通威股份、特变电工、宁夏阳光、江西赛维LDK、无锡中彩等,投产规模累计达到2万吨。当年中国多晶硅总产量4500吨,增幅298%%,但中国多晶硅需求70%%以上依然依赖进口。多晶硅价格创历史上最新的记录,达到500美元/公斤,加速了各类资本进入。

  2009年,在全球金融危机的影响下,多晶硅价格暴跌,而中国多晶硅投产规模继续增长至8万吨,产量2.023万吨;2010年投产规模12万吨,产量4万吨;2011年投产规模16.5万吨,产量8.267万吨,占全球多晶硅产量23万吨的35.9%%,首次超过美国,变成全球多晶硅生产大国。我国蒸蒸日上的多晶硅企业初分为如下四类:

  第一类是规模超万吨企业,中硅高科、保利协鑫和塞维LDK的产能和产量已进入世界前10位;第二类是产能规模在3000吨及以上的6家企业,包括重庆大全、亚洲硅业、宜昌南玻、陕西天宏、四川永祥、乐电天威;第三类是产能规模在1000~3000吨和规模小于1000吨的企业各16家;第四类是从事新硅烷法或物理法多晶硅生产技术探讨研究与产业化的企业约30家,但这一些企业短期内形成规模生产的技术尚不过关。

  全球多晶硅产业化生产的基本工艺有三氯氢硅氢还原法(或称改良西门子工艺)和硅烷法两种工艺,前者占世界总产能的90%%。经过安全、环保、质量、能耗、成本和规模化生产等多因素综合比较,经市场淘汰,三氯氢硅氢还原法变成全球主流工艺。该工艺技术在近几年获得大幅度的提高,我国99%%的多晶硅产量来源于此,其各项技术成就如下:

  1.多晶硅还原炉。还原炉的大小、多少和能耗决定了多晶硅生产企业的生产规模和生产所带来的成本,目前国内有9对棒、12对棒、18对棒、24对棒、30对棒、36对棒等各种大小的还原炉。产业化主流设备为24对棒节能还原炉,单炉产量最高可达7吨以上,是10年前单炉产量300公斤的23倍;还原直接电耗也由300kwh/公斤降低到50~60kwh/公斤;综合能耗也由400kwh/公斤降低到90~120kwh/公斤。目前正在研究和试用的还原炉有36对棒、48对棒、60对棒等更大型的还原炉,节约能源的效果会更显著。

  2.副产物四氯化硅利用氢化技术。自主开发了冷氢化技术,消化吸收再创新地实现了高温氢化技术产业化,以及氯氢化技术产业化,转化率明显提高,能耗降低50%%。将多晶硅副产物四氯化硅转化为三氯氢硅原料,返回系统使用;少量不能氢化返回的低品质四氯化硅经提纯后用于气相白炭黑生产,副产物循环利用率99%%以上,实现了闭路循环,有效地解决了副产物污染问题,明显降低了生产成本。

  3.还原尾气干法回收技术。成功研发了具有自主知识产权的多晶硅尾气回收系统,单条线吨及以上规模多晶硅项目建设需求,系统能耗低于引进技术20%%,回收利用率99%%以上,实现清洁生产。

  4.高效提纯技术。开发了高效筛板塔、高效填料塔、热偶合技术,实现了高效、节能提纯产业化,电子级产品可达总产能的20%%。已有用户试用,初步奠定产业化基础。

  5.软实力明显提升。建立了多晶硅产业国家核心标准体系,建成了多晶硅制备技术国家工程实验室公共研发平台,拥有一大批技术、管理人才,为产业高质量发展奠定坚实基础。

  我国已形成三氯氢硅氢还原生产多晶硅的主流工艺,产能位居前6名的公司制作的多晶硅占全国产量的80%%。经过近年来的努力,企业综合耗能和生产所带来的成本降低了60%%以上,副产物的回收利用率在98.5%%以上,实现了清洁生产,大规模的公司的能耗和成本已达到国际领先水平。我国多晶硅生产已能满足国内下游企业需求的50%%,为我国光伏产业参与国际竞争打下了良好基础。

  2011年以来,一方面在欧债危机的影响下,欧洲各国调整光伏补贴政策;另一方面,美国、欧盟对中国光伏实施“双反”贸易调查,限制打压中国光伏产品出口。中国光伏企业面临着减产、停产、破产的严峻局面。多晶硅市场上,美、韩企业在国家政治、经济政策的支持下,乘机向我国市场低价倾销,导致我国多晶硅行业全面亏损,43家多晶硅工厂已停产37家,仅6家企业维持生产,产业形势严峻。

  扭转这种局面最好的办法是加快国内光伏发电市场开发,使中国制造的清洁能源在国内发挥作用,让中国由最大光伏制造国变为最大应用国,造福子孙后代。

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  12月26日,“2023中国电子报编辑选择奖”获奖名单正式出炉。本次评选采用企业自荐和编辑推荐两种方式,综合考量影响力、创新性、成长性等多重维度,围绕企业、技术、产品、解决方案等赛道评出20个奖项。

  12月21日,全国工业与信息化工作会议在京召开。会议坚持以习新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的二十大和二十届二中全会精神,深入学习贯彻习关于新型工业化的重要论述,认真落实中央经济工作会议和全国新型工业化推进大会部署要求,总结2023年工作,部署2024年任务。

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  学习贯彻习新时代中国特色社会主义思想主题教育开展以来,全国工信系统牢牢把握“学思想、强党性、重实践、建新功”的总要求,多措并举扎实推进主题教育高质量开局、高标准起步。

  北京3月5日电 第十四届全国人民代表大会第一次会议5日上午在北京人民大会堂开幕。近3000名新一届全国人大代表肩负人民重托出席盛会,认真履行宪法和法律赋予的神圣职责。

  11月22—23日,2023全球数字贸易创新大赛总决赛在杭州举行。大赛是第二届全球数字贸易博览会重要活动之一,今年为首次举办。大赛设置人工智能元宇宙和区块链Web3.0两个赛道,吸引了近200家优秀企业及项目团队参与,其中,100余家入围半决赛,24家进入总决赛。

  10月19日,由工业与信息化部、江西省人民政府共同主办的2023世界VR产业大会在江西南昌开幕。江西省委书记、省人大常委会主任尹弘,工业与信息化部副部长徐晓兰,江西省委常委、南昌市委书记李红军出席开幕式并致辞。开幕式由江西省委副书记、省政府省长叶建春主持。

  9月7日-8日,由四川省人民政府、工业与信息化部主办的2023世界显示产业大会在四川省成都市召开。四川省委副书记、省长黄强,工业和信息化部党组成员、副部长张云明,重庆市政府党组成员、副市长江敦涛,德国联邦经济发展和对外贸易协会主席米夏埃尔·舒曼出席开幕式并先后致辞。

  5月8日-10日,由工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台、广东省人民政府共同主办的2023世界超高清视频产业高质量发展大会在广州召开。5月9日,广州市委副书记、市长郭永航,中央广播电视总台副台长胡劲军,国家广播电视总局副局长朱咏雷,工业与信息化部总工程师赵志国,广东省委副书记、省长王伟中出席开幕式并先后致辞。

  11月17日,由工业与信息化部、安徽省人民政府共同主办的2022世界集成电路大会在安徽省合肥市召开。安徽省委书记、省人大常委会主任郑栅洁出席会议。安徽省委副书记、省长王清宪,工业与信息化部党组成员、副部长王江平出席开幕式并致辞。

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