2016年末，國際能源署(IEA)報告稱，光伏發電市場在2016年中增長了四分之一，而中國在其中發揮了關鍵性作用——中國生產了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業，在2015年中國成為全球最大太陽能裝機市場。

不久前，國家知識產權局正式發布“第十八屆中國專利獎”評審結果。經過江蘇省知識產權局推薦、國家知識產權局審核及社會公示，協鑫集團旗下江蘇中能硅業科技發展有限公司的發明專利《GCL法多晶硅生產方法》獲得中國專利優秀獎。

那么，中國專利優秀獎含金量如何?這個發明專利到底意味著什么?科工力量團隊找到了協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，協鑫集團旗下江蘇中能硅業科技發展有限公司的發明專利《GCL法多晶硅生產方法》獲得中國專利優秀獎。能具體解釋一下什么是GCL法多晶硅生產方法?

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，但在一些關鍵環節進行了重新設計。

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

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。中能硅業的GCL法生產的高純硅料，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流化床，通過連續熱裂解獲得小顆粒硅料，相對于GCL法能進一步降低能耗。中能硅業也已建成流化床法生產線并投入生產。

科工力量：能具體介紹下多晶硅和單晶硅的區別么?比如性能、生產成本、用途等等方面的不同?

范斌：改良西門子法、GCL法或者硅烷法生產出來的產品稱為高純硅料，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;將高純熔化后通過提拉法獲得單晶，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，因為單晶硅的內部缺陷較少，單晶硅太陽能電池的光電轉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：在光伏發電方面用的薄膜材料是多晶硅還是單晶硅?

范斌：光伏發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，但薄膜技術也在不斷進步，將來在國際市場上，薄膜太陽能電池占據更大市場份額也是有可能的。

從技術上說，兩者的性能其實是差不多的，主要是因為晶體硅產量大，有規模效應，成本相對較低，但隨著薄膜產量的不斷擴大，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，國內高品質硅材料100%依賴進口，那么現在國內企業在高品質多晶硅領域做的怎么樣了?高品質多晶硅工業化量產的難點在哪里?

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

電子級硅料量產的主要難點在于工藝流程中的品質控制。

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，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：據媒體報道，在2015年，協鑫集團就計劃兩年內投資21億元人民幣，其中一期建設年產5000噸半導體級多晶硅項目。這個項目現在運行的怎么樣了?對中國高品質多晶硅的國產化替代有多大意義?

范斌：2015年12月，協鑫集團旗下的江蘇鑫華半導體材料科技有限公司于徐州注冊成立，是為協鑫集團專門為生產電子級硅料成立的公司。目前鑫華半導體的生產設備還在建設之中。

科工力量：一直有人抨擊中國政府在光伏產業上的政策，認為政府扶持下會產能過剩，重蹈現在鋼鐵行業的局面。對這種說法您怎么看?

范斌：中國政府的正確引導，市場的殘酷競爭，技術的持續進步，在這三個因素的共同作用下，太陽能電池的發電成本持續下降，目前在山西，太陽能發電的度電成本已經降低到每度電0.5元，在新疆、內蒙等地已經降低到0.4元左右。在考慮環保因素之后，太陽能電力已經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，中國光伏產業在世界范圍內的統治地位已經不可動搖，光伏已經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電模式，不應以一兩年內的過剩來批評這個產業。事實上光伏產業在過去15年內一直是在緊缺和過剩之間震蕩，未來數年完全可能再一次出現緊缺。國家通過適當的補貼和要引導保持中國光伏產業的領先地位很有必要。

科工力量：有觀點認為光伏發電是噱頭，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致的。這些人說的是5年前的光伏產業，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：中國企業是如何將光伏發電的成本降下來的，為何美國和歐洲的企業做不到這一點?

范斌：主要是產業協同。國內的整個光伏產業鏈有成千上萬家企業在努力降低成本，歐美國家經濟僵化，固步自封，自然做不到。

近年來基于長期產業經驗和資源的積累，國內光伏企業在純粹的技術上也開始領先，我們的優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到光伏電站的建設，核心技術都被掌握在國外公司手里，中國光伏企業沒有核心技術，而且現有的都是落后產能。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：中國光伏產業的成長，很大程度上，政府的政策和資金扶持發揮了積極作用，那么中國光伏產業何時能斷奶呢?

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