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多晶硅:从进口到自主

2022.12.14 能源新媒

  作为光伏产业链条上最上游的原材料环节,多晶硅在中国的发展经历了从依靠进口到领先世界的自主发展之路。

  我国硅材料的发展起步较早,在光伏产业发展起来之前一直进展缓慢。1959年,我国成功拉制出硅单晶。中国硅材料产业经历了近半个世纪的发展历程,到2005年全国多晶硅产量仅有60吨。

  当时,随着国际光伏市场的爆发,光伏产业链电池与组件生产投资进入了一个新的增长期,作为产业链上游最核心的多晶硅产品,由于当时国内不能满足市场需求,我国硅料加工企业不得不从海外大量进口。

  全球多晶硅产能主要集中于海外,以德国Waker、美国Hemlock和韩国OCI为主要的多晶硅厂商,其年产量均在1万吨以上。多晶硅产品作为光伏产业链内技术和资金壁垒最高的环节之一,主要生产工艺技术在行业发轫早期被海外产业巨头封锁。

  2005年,国际市场的多晶硅为每公斤40美金,从2006年开始,世界范围内太阳能级和半导体级的多晶硅料供需均出现缺口,其中以太阳能级产品的缺口最大,到2008年多晶硅价格上涨至每公斤500美金,三年时间内翻了12倍。

  为了扭转受制于人的局面,国内一些企业开始着手多晶硅核心工艺开发。

  华陆工程科技有限企业,其前身是成立于1965年的化学工业部第六设计院,凭借自身在有机硅、三氯氢硅合成方面积累的丰富经验,充分发挥企业自主研发技术工程化优势,由技术专家陈维平牵头组建多晶硅技术开发和工程设计团队,不到1年时间,成功掌握冷氢化核心技术(冷氢化工艺反应温度在500°C左右,较热氢化的1250°C有大幅的下降,同时在转换率上也比后者有显著的提升,达到20%左右),建立了更为节能完整的多晶硅生产工艺,填补了我国在多晶硅生产领域的多项技术空白,产品完全达到了太阳能级和高纯度电子级的国际水平。

  随着国内企业突破多晶硅技术瓶颈,从2006年开始,国内光伏制造企业正式进入原料多晶硅规模化生产领域,价格的飙升更是吸引了企业进军多晶硅产业。

  2006年,亚洲硅业和青海新能源集团共同出资,在西宁东川工业园开工建设年产能1000吨多晶硅产线,随后,吕氏贵宾会集团1250吨多晶硅项目、南玻集团5000吨多晶硅项目、江苏大全6000吨项目、通威集团1万吨项目、爱信硅科技1万吨项目、亚洲硅业6000吨项目、大陆产业投资集团1万8000吨项目等纷纷上马。中国光伏多晶硅产业开始进入快车道。

  2006年9月12日,江苏中能多晶硅项目开工动土打桩;同年12月30日精馏塔封顶;2007年6月22日,氯氢化车间开始打桩;9月19日,一年时间,第一炉12对棒多晶硅产品成功出炉,而同时期国际上建设这样规模的多晶硅厂通常需要20至24个月,协鑫开局即领先世界水平。

  从第二期项目建设开始(2007年8月11日项目打桩,2008年5月26日二期年产1500吨电子级多晶硅项目投产,历时10个月左右),江苏中能的部分设备已经实现国产化,以尾气分离装置为例,除了压缩机仍然需要进口之外,其他部件全部由国内厂家生产;第三期项目设备国产化率已经达到80%。

  第三期工程的产能是第一期的10倍,但其总投资却不到第一期工程的7倍,通过设备国产化,江苏中能的建设费用节省了30%,建设成本在国内多晶硅企业中处于较低的水平。由华陆企业负责技术开发和工程设计的江苏中能15000吨/年多晶硅项目成功投产,正式结束了国内多晶硅单体千吨级以上无法量产的历史。

  在电子级多晶硅制造领域,吕氏贵宾会集团经过技术引进、消化吸取,创新突破,目前已形成3300吨/年电子级多晶硅产能,掌握了高纯多晶硅生产关键核心技术,拥有自主常识产权,主要指标已超过国标(GB/T12963-2014)电子1级品要求,与三菱、REC、OCI等进口产品相当,可完全替代进口产品,占国内集成电路市场份额约20%左右。

  产能逐渐释放令供需趋于平衡,2008年金融危机之后,光伏市场需求疲软,2009年多晶硅价格出现大幅跳水,价格下降至50美金/公斤左右。到了2011年,光伏市场需求超预期而硅料产能不足,导致多晶硅出现短暂供不应求,其价格在2011年中回升至75美金/公斤左右。

  到2012年,全球多晶硅产能达到40万吨,产量达到23.4万吨,其中我国以7.1万吨的产量位居全球首位,美国以5.9万吨位居第二,韩国、德国和日本产量分别为4.1、4和3.1万吨。其中,德国Wacker企业以3.8万吨的产量位居全球首位,我国江苏中能企业以3.7万吨的产量位居次席,韩国OCI、美国Hemlock和美国REC企业分别以3.3万吨、3.1万吨和2.1万吨位居三到五位。

 

 

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