【文章內(nèi)容簡介】 另外，光伏發(fā)電在 通訊、氣象、長距離管線、鐵路、公路等領域也得到了廣泛應用。從以上方面可以看出， 國家在太陽能光伏發(fā)電方面投入力度是很 大的， 預計 國內(nèi) 未來 幾年 將迎來光伏發(fā)電的應用高潮 ， 光伏產(chǎn)業(yè)將得到較大的發(fā)展 。 六 國內(nèi)光伏 產(chǎn)業(yè) 市場 及 存在的問題 中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于 二十 世紀 七十 年代起步， 九十 年代中期進入穩(wěn)步發(fā)展時期。太陽 能 電池及組件產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。到 去 年 年 底，中國光伏電池總產(chǎn)量超過 2500MW，光伏組件總產(chǎn)量超過 4000MW。2021 年國家提出 建設社會主義新農(nóng)村，農(nóng)村電氣化便成為光伏發(fā)電應用的主要市場入口。 我國 至 2021 年， 太陽能 光伏 電池的累計裝機 容量 達到 140MW。 我國太陽能電池產(chǎn)業(yè)盡管 發(fā)展很快，但技術(shù)進步卻不明顯，創(chuàng)新能力不 強，自主創(chuàng)新的核心技術(shù)很少，產(chǎn)品的總體質(zhì)量不如歐美日等發(fā)達國家和地區(qū)，包括設備制造在內(nèi)的總體技術(shù)水平與發(fā)達國家有比較明顯的差距。為此， 怎樣避免太陽能電池項目的盲目建設、重復建設， 加強企業(yè)間縱橫向聯(lián)系， 努力 擴大 國內(nèi)市場 ， 增大科技力量的投 17 入，提高全行業(yè)的技術(shù)進 步， 增強市場競爭能力， 成為光伏產(chǎn)業(yè)當前的首要任務。 我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目前處于歷史發(fā)展的特殊時期，存在著制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不利因素和障礙，具體表現(xiàn)在： 主要市場目前在國外（ 98%以上出口）， 國內(nèi)光伏市場偏小，國內(nèi)裝機容量需求發(fā)展緩慢。 去 年我國總裝機容量只 有 140MW， 占世界 總 裝機容量的 %， 遠比不上 亞洲 的 小國 家 日本和 韓國， 與 中國 在世界上 的大國地位不符， 參 見 圖 1— 6。 太陽能電站 建設成本仍然偏高。如建設太陽能 獨立發(fā)電系統(tǒng) ，初 期 投資 每千瓦 5～ 6 萬元 ；建設太陽能 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) ，初期 投資 每千瓦 3～ 5 萬元 ， 發(fā)電成本 達到每度 2～ 4 元 。太陽能光伏發(fā)電商業(yè)化市場的 發(fā)展受到 極大 限制。 圖 1— 6： 2021年部分國家光伏裝機 總 量所占世界比例 13 %20 %1 %36 %3 %21 %6 %其 他 國 家 總 和 和 日 本韓 國 （ %） 0 中 國 （ %） 德 國 國美 國 國 西 班 牙 18 國家制定的光伏發(fā)電發(fā)展目標偏低。 如： 2021 年全國裝機 容量預計只有 40MW,只 占世界 當年裝機容量的一百三 十 九 分之一 ； 2021年為 60MW，占世界 年 裝機容量的七 十分之一 。 盡管鼓勵光伏發(fā)展的相關政策已經(jīng)出臺，但無具體的可操作性，如：無并網(wǎng)電價等。 第二節(jié) 光伏 產(chǎn)業(yè)鏈 概覽 及 產(chǎn)業(yè)鏈 上游 狀況 一 光伏產(chǎn)業(yè)鏈 概覽 光伏產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)業(yè)鏈 可分為以下幾個部分，多晶硅 硅 料生產(chǎn)、晶硅鑄錠、硅片切割、太陽能電池片制造 、電池組件封裝、太陽能電池應用系統(tǒng) 等 。 為了簡單敘述，我們將光伏 產(chǎn)業(yè)鏈 劃分為上游、中游、下游三個 層次。從 光伏 生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)量看，整個產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)上小下大的“塔形”結(jié) 構(gòu)， 參 見圖 1— 7。 圖 1— 7： 光伏 產(chǎn)業(yè)鏈廠家 數(shù)量 塔形分布 圖 產(chǎn)業(yè)鏈 最上游的是太陽能多晶硅 硅 料 制備，這個環(huán)節(jié)技術(shù)門檻高， 設備要求嚴格， 資金投入大， 具有一定 的 壟斷性， 世界上只有少數(shù) 公司掌握 和擁有多 晶硅 尖端 制備技術(shù) 。 我國 的 多晶硅生產(chǎn)盡管采用 19 與 國際一流公司相同的工藝技術(shù)，但是，在核心技術(shù)掌握方面，還是遠遠不夠的。 產(chǎn)業(yè)鏈 中游 環(huán)節(jié)是 硅錠制備及 硅片 切割、晶圓生產(chǎn) 。整個工藝流程要 經(jīng)過硅錠制造、晶體 切斷 成片 、外徑滾磨 修整 、平邊、切片、倒角、 表面 研磨、腐蝕、 精細 拋光、清洗、 分檢 包裝等階段 ， 技術(shù)難度和資金投入 僅次于 多 晶硅 硅料 的制造。 圖 1— 8： 太陽能 光伏產(chǎn)業(yè)鏈示意圖 光伏產(chǎn)業(yè)鏈最 下游 是太陽能電池 及組件 制造， 這個 環(huán)節(jié) 是電池組件封裝，技術(shù)含量相對較低，進入門檻低，屬于勞動力密集型產(chǎn)業(yè)，目前國內(nèi)有 400 多 家企業(yè)從事這方面的生產(chǎn)。 二 國內(nèi)多晶硅企業(yè)狀況 和 行業(yè)中 存在 的問題 目前 ， 國內(nèi)涉及多晶硅生產(chǎn)的 公司 有 洛陽中硅高科技有限公司 、江蘇 中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司 、 四川峨 嵋半導體材料廠 、 四川新光硅業(yè)科技有限公司 、 江蘇 大全集團 、 無錫中彩 集團 有限公司 、 南玻硅 20 材料有限公司 、 川投能 源 股份有限公司 、樂山電力 股份有限公司 、 岷江水利電力股份有限公司 、通威股份 有限公司 、東方電氣 集團有限公司 、特變電工 股份有限公司 、江蘇陽光 股份有限公司 等。 我國當今 一期建設單廠規(guī)模在 1000 噸以上的企業(yè)有 ： 南玻硅材料有限公司 、東方電氣 集團有限公司 、特變電工 股份 有限公司 、江蘇陽光 股份 有限公司 、江蘇中能 硅業(yè)科技發(fā)展有限公司 、 四川 新光硅業(yè)科技有限公司 ，其中 前 五 家的單廠規(guī)模都在 1500 噸，為全國最大。 最新數(shù)據(jù)分析顯 示， 今 年我國多晶硅產(chǎn)能將逾 4 萬噸，而在 2021年這一數(shù)字僅為 4000 噸。這也就意味著在新一輪的投資狂潮下，我國多晶硅產(chǎn)能將實現(xiàn)一年翻十倍的壯舉。 到目前為止，國內(nèi)有近 50家公司正在建設、擴建和籌建以西門子改良法為技術(shù)路線的多晶硅生產(chǎn)線，總建設規(guī)模超過 10 萬噸，總投資超過 1000 億，其中一期規(guī)模超過 4 萬噸，投資超過 40 億， 在建 多晶硅項目總數(shù)逾 20 個 ,其中，最大的項目為南京大陸投資集團、美國 PPP 公司 、 SCC 公司 、西圖 集團等 共同投資建設托克托縣多晶硅項目，總投資 180 億元，建設規(guī)模為年產(chǎn)多晶硅 18000噸 。而云南愛硅信科技有限公司總規(guī)劃 每年 10000噸多晶硅項目，總投資也逾 100 億元 , 到 2021 年一期 工程都將建成投產(chǎn)，其他的產(chǎn)能可能在 2021～ 2021 年間實現(xiàn)。 我國多晶硅生產(chǎn)工藝起步于上世紀五、六十年代中期，生產(chǎn)廠家達 20 余家，但因技術(shù)和工藝不過關，這些企業(yè)均存在生產(chǎn)規(guī)模小、工藝技術(shù)落后、環(huán)境污染嚴重、能耗大、成本高等問題。在當前的多晶硅生產(chǎn)公司中，絕大多數(shù)為后起之秀，原有的 20 多家生產(chǎn)廠家中 21 僅剩峨眉半導體廠與洛陽中硅 高科技有限公司 、 四川新光硅業(yè)科技有限公司 是從中保留或變身而成。 多晶硅的生產(chǎn)目前采用最 多的是“ 改良西門子法 ”，見表 1— 5。改良西門子法，即 閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法 ， 主要工藝過程包括 ： HCl合成、 SiHCl3 合成 （工業(yè)硅粉與 HCl 氣體 反應 ） 、 SiHCl3 精餾提純、SiHCl3 的氫還原、尾氣的回收和 SiCl4 的氫化分離。該方法通過采用大型還原爐，降低了單位產(chǎn)品的能耗 。 通過采用 SiCl4 氫化和尾氣干法回收 利用 工藝，明顯降低了原輔材料的消耗。 其特點為閉路循環(huán)系統(tǒng)， 各環(huán)節(jié)的廢 氣 全部回收利用 ， 解決了傳統(tǒng)西門子法生產(chǎn)多晶硅過程中存在的原料消 耗高、能耗高、環(huán)境污染嚴重 等問題。 改良西門子 工藝中的 主要化學反應如下： Cl2 + H2 → 2HCl↑ 2Si + 7HCl → SiHCl3 + SiCl4 + 3H2↑ SiHCl3 + H2 → Si + 3HCl↑ SiCl4 + H2 → SiHCl3 + HCl↑ 表 1— 5： 多晶硅 的 生產(chǎn)方法 及原理 西門子法 三氯氫硅氫還原 國內(nèi)少數(shù)廠家用 改良西門子法 閉環(huán)式 西門子法 80%以上廠家采用 硅烷法 硅烷熱分解 日本小松、 美國 Asimi 和 SGS公司采用 氣液沉積法 氣 — 液直 接轉(zhuǎn)化 日本 Tokuyama 公司應用 流化床反應爐法 硅烷氣流化床直接分解 美國聯(lián)合碳化合物公司發(fā)明， 美國 MEMC 公司采用 冶金法（物理法） 多次水平區(qū)熔單向凝固 日本川崎制鐵公司、 福建南安三晶 應用 重摻硅廢料提純法 采用化學提純定向凝固結(jié)合方式 美國個別公司研究應用 22 是否閉環(huán)生產(chǎn) ， 是決定該工藝能耗高低和原料利用率的決定性因素，也是降低產(chǎn)品成本的關鍵。 根據(jù) 有關 介紹，西門子改良法千噸級以下生產(chǎn)線一般沒有投入成熟的尾氣處理工藝，達不到閉環(huán)生產(chǎn)和循環(huán)利用物料，環(huán)境排放不過關，生產(chǎn)成本居高不下。四氯化硅是 多晶硅生產(chǎn)中產(chǎn)生量最大的副產(chǎn)物，未經(jīng)處理回收的四氯化硅是一種具有強腐蝕性的有毒有害液體 （或氣體） ，對安全和環(huán)境 危害極 大 。 四氯化硅作為多晶硅生產(chǎn)中必然 的副產(chǎn)物 ， 就國內(nèi)多晶硅工藝技術(shù)而言 ，嚴重制約著 多晶硅的產(chǎn)量。理論上 ， 每 生產(chǎn) 一噸多晶硅副產(chǎn) 噸四氯化硅，而實際 生產(chǎn) 中往往大于 此值 ,一般在 15 噸左右 。因此 ， 如何處理四氯化硅 是國內(nèi)多晶硅企業(yè)面臨的嚴重 問題 。 四氯化硅目前的消耗 途徑有 以下幾種 ：即制備氣相法白炭黑技術(shù)、熱氫化制備三氯氫硅技術(shù)和氯氫化制備三氯氫硅技術(shù)以及 SiCl4醇解 等，見表 1— 6。 表 1— 6： 四氯 化硅 利用及 方式 及 優(yōu)缺點 氣相法白炭黑用途廣泛、附加值高 市場空間有限 樂山吉必盛、洛陽中硅 、德國瓦克、日本德山等 四氯化硅和氫氣在 1250℃ 左右的溫度下反應生成三氯氫硅和氯化氫 反應溫度高、工藝復雜、裝置操作難、副產(chǎn)二氯硅烷、轉(zhuǎn)化率低、能耗高 能耗高，發(fā)達國家已淘汰。新光硅業(yè) 裝置單一、投資小、占地少；反應溫度低、操作穩(wěn)定；對原料純度要求低，轉(zhuǎn)化率高、能耗低 技術(shù)目前不是很成熟，氫化轉(zhuǎn)化率很低 四川永祥、洛陽中硅、江蘇中能 、德國瓦克 SiCl4 + 4HOR →Si(OR)4 + 4HCl 產(chǎn)品 23 應用廣泛 MQ 樹脂 用途較廣泛 市場空間有限 雖然 目前國內(nèi)多晶硅硅料生產(chǎn)廠家 都 是采用改良西門子法， 但在閉路循環(huán)處理四氯化硅方面 做的不太好。 一些廠家利用地方政府招商引資提供的方便條件 一哄而上，將環(huán)境因素拋于腦后， 以 至 于產(chǎn)能 擴張 提高 很快 、環(huán)境 問題置之不顧、生產(chǎn)成本居高不下 、 市場競爭能力提升不上去 ， 從而導致了擴產(chǎn)不增收， 和世界上其他大的多晶硅硅料生產(chǎn)商根本無法抗衡。國際上多晶硅 廠商 的生產(chǎn)成本在 每公斤 25 美元左右，而國內(nèi)的生產(chǎn)成本是 每公斤 60 美元 左右 ， 就現(xiàn)在多晶硅的市 場售價 70 美元而言，利潤空間不 大。 所以，對當前中國的多晶硅硅料生產(chǎn)廠家來說，如何真正實現(xiàn)閉環(huán)生產(chǎn)， 努力降低生產(chǎn)成本， 擺脫惡性競爭，按 著 常規(guī) 正常 發(fā)展是至關重要的。 總之 ， 國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè) 的興起， 源 自 2021 年以來 國內(nèi)外太陽能電池行業(yè)呈爆炸式的 發(fā)展 ，造成全球多晶硅原料緊缺，價格 也 隨之暴漲，每公斤價格達到 500 美元 。 但 去年 次貸 危機 的到來 ，使得國內(nèi) 多晶硅企業(yè)受到較大沖擊。這次 危機使全球經(jīng)濟 衰退，對多晶硅的需求也明顯減少，價格 下 跌， 跌至 目前的 每公斤 60～ 70 美元 。 隨著硅料暴利時代 的 結(jié)束 ， 國內(nèi)多晶硅 生產(chǎn)企業(yè) 將面臨 一 次 洗牌 過程 。 三 全球 生產(chǎn)多晶硅企業(yè) 情況 目前，全球多晶硅材料的生產(chǎn)由 七 家 國際 大公司所主導，除 美國Hemlock 和 德國 瓦克之外，還包括美國 MEMC 公司 、挪威的 REC 公 24 司 以及日本的三菱 公司 、住友鈦 公司 和德山 公司 。預計 今 年上述 七 家公司的多晶硅產(chǎn)量之和約占全球總產(chǎn)量的 70%，如果以銷售收入計算，七 家公司的銷售收入之和更將占全球銷售收入的 80%以上。根據(jù)各家公司的擴產(chǎn)計劃 預測 ，到 2021 年， 七 大多晶硅巨頭總產(chǎn)能將達到 每年 萬噸。 盡管 多晶硅的 價格 從 每 公斤 500 美元 下跌 到 每 公斤 70美元，所幸的是，太陽能產(chǎn)業(yè)的 多晶硅需求量還在繼續(xù)