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“落后”的光伏产业出了个专利优秀奖?我们找专家聊了聊

放大字体  缩小字体 时间:2017-03-02  来源:科工力量  浏览:1659
核心提示:2016年末,国际能源署(IEA)报告称,光伏发电市场在2016年中增长了四分之一,而中国在其中发挥了关键性作用中国生产了40%的世界太
2016年末,国际能源署(IEA)报告称,光伏发电市场在2016年中增长了四分之一,而中国在其中发挥了关键性作用——中国生产了40%的世界太阳能电池面板(美国公司仅有20%),使太阳能电池板的价格在8年里下降了近80%。同时,中国政府大力扶持光伏产业,在2015年中国成为全球最大太阳能装机市场。

不久前,国家知识产权局正式发布“第十八届中国专利奖”评审结果。经过江苏省知识产权局推荐、国家知识产权局审核及社会公示,协鑫集团旗下江苏中能硅业科技发展有限公司的发明专利《GCL法多晶硅生产方法》获得中国专利优秀奖。

那么,中国专利优秀奖含金量如何?这个发明专利到底意味着什么?科工力量团队找到了协鑫集团中央研究院副总工程师范斌,和他聊了聊,为大家答疑解惑。


科工力量:不久前,协鑫集团旗下江苏中能硅业科技发展有限公司的发明专利《GCL法多晶硅生产方法》获得中国专利优秀奖。能具体解释一下什么是GCL法多晶硅生产方法?

范斌:GCL法是改良西门子法的进一步改进,主干工艺流程是基于改良西门子法的,但在一些关键环节进行了重新设计。

科工力量:GCL法多晶硅生产方法相对以往的生产方法有何独到之处,或者说相对于改良西门子法和硅烷法有哪些优势?缘何能获得中国专利优秀奖呢?

范斌:GCL法相对于改良西门子法的主要改进是显著降低了单位能耗。中能硅业的GCL法生产的高纯硅料,每公斤电耗显著低于采用改良西门子法的国内外其他厂家。

目前所说的硅烷法亦称流化床法,简单说就是将硅烷气体通入反应流化床,通过连续热裂解获得小颗粒硅料,相对于GCL法能进一步降低能耗。中能硅业也已建成流化床法生产线并投入生产。

科工力量:能具体介绍下多晶硅和单晶硅的区别么?比如性能、生产成本、用途等等方面的不同?

范斌:改良西门子法、GCL法或者硅烷法生产出来的产品称为高纯硅料,通常纯度在99.9999%以上(6个9)。将高纯硅料熔化后直接浇铸成立方硅锭,就得到了多晶硅;将高纯熔化后通过提拉法获得单晶,就得到了单晶硅。顾名思义,多晶硅的硅锭中存在许许多多互相独立的晶格,像是由许多小晶体拼接起来的,而单晶硅棒或者单晶硅片整体属于同一个晶体。


由硅料浇铸成多晶硅锭,每公斤约需要消耗6度电;由硅料提拉成单晶硅,每公斤维需要消耗30度电,因此多晶硅材料的成本低于单晶硅材料。从性能角度看,因为单晶硅的内部缺陷较少,单晶硅太阳能电池的光电转化效率高于多晶硅太阳能电池,通常高两个百分点左右。

科工力量:多晶硅的主要用途有哪些?

范斌:多晶硅就是用来做太阳能电池的,没有别的用途。

科工力量:在光伏发电方面用的薄膜材料是多晶硅还是单晶硅?

范斌:光伏发电方面用的薄膜材料既不是多晶硅也不是单晶硅,而是非晶硅、铜铟镓硒、碲化镉、钙钛矿等等。

科工力量:那单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池有什么区别?

范斌:市面上太阳能电池分为薄膜太阳能电池和晶体硅太阳能电池两种,晶体硅太阳能电池从硅片切出来,可以是单晶硅,也可以是多晶硅,统一都叫晶体硅。差别在于一个性能好一些,但成本高一些,而另一个成本低一些,但性能差一些。而薄膜太阳能电池就是用其他一些工艺在玻璃上做出一层薄膜,这个和晶体硅太阳能电池就没什么关系了。

科工力量:那晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池孰优孰劣?

范斌:目前市场上的主流是晶体硅,目前市场上90%的市场份额都是晶体硅太阳能电池,但薄膜技术也在不断进步,将来在国际市场上,薄膜太阳能电池占据更大市场份额也是有可能的。

从技术上说,两者的性能其实是差不多的,主要是因为晶体硅产量大,有规模效应,成本相对较低,但随着薄膜产量的不断扩大,薄膜太阳能电池的成本降低也是指日可待的。

科工力量:平时用来加工芯片的电子级硅到底是单晶硅还是多晶硅?

范斌:电子级硅只能是单晶硅,多晶硅不能用于电子产品。而且电子级硅的纯度高于太阳能级硅,通常在9至12个9。

科工力量:在2015年前,国内高品质硅材料100%依赖进口,那么现在国内企业在高品质多晶硅领域做的怎么样了?高品质多晶硅工业化量产的难点在哪里?

范斌:这里指的应该就是电子级硅料?国内以前的电子级硅料主要靠进口,原因是国内芯片也主要靠进口,因此对电子级硅料的需求不大,商业价值不高。现在随着国内芯片产量的增加,对电子级硅料的需求也开始增加,商业价值渐渐凸显。

电子级硅料量产的主要难点在于工艺流程中的品质控制。

科工力量:有人说粗硅的提纯类似于炼钢,是高污染高能耗行业,对于这个您怎么看?

范斌:没错,粗硅就是高污染高能耗。

科工力量:据媒体报道,在2015年,协鑫集团就计划两年内投资21亿元人民币,其中一期建设年产5000吨半导体级多晶硅项目。这个项目现在运行的怎么样了?对中国高品质多晶硅的国产化替代有多大意义?

范斌:2015年12月,协鑫集团旗下的江苏鑫华半导体材料科技有限公司于徐州注册成立,是为协鑫集团专门为生产电子级硅料成立的公司。目前鑫华半导体的生产设备还在建设之中。

科工力量:一直有人抨击中国政府在光伏产业上的政策,认为政府扶持下会产能过剩,重蹈现在钢铁行业的局面。对这种说法您怎么看?

范斌:中国政府的正确引导,市场的残酷竞争,技术的持续进步,在这三个因素的共同作用下,太阳能电池的发电成本持续下降,目前在山西,太阳能发电的度电成本已经降低到每度电0.5元,在新疆、内蒙等地已经降低到0.4元左右。在考虑环保因素之后,太阳能电力已经有能力与燃煤电站展开竞争。

更重要的是,从国家之间竞争的角度看,中国光伏产业在世界范围内的统治地位已经不可动摇,光伏已经成为像高铁一样的国家名片。太阳能电力必然是未来的主流发电模式,不应以一两年内的过剩来批评这个产业。事实上光伏产业在过去15年内一直是在紧缺和过剩之间震荡,未来数年完全可能再一次出现紧缺。国家通过适当的补贴和要引导保持中国光伏产业的领先地位很有必要。

科工力量:有观点认为光伏发电是噱头,存在成本高的问题,是没有前途的,对此您怎么看?

范斌:这种观点是信息更新太慢导致的。这些人说的是5年前的光伏产业,却不知道这几年光伏的巨大进步。详见上一条答案。

科工力量:中国企业是如何将光伏发电的成本降下来的,为何美国和欧洲的企业做不到这一点?

范斌:主要是产业协同。国内的整个光伏产业链有成千上万家企业在努力降低成本,欧美国家经济僵化,固步自封,自然做不到。

近年来基于长期产业经验和资源的积累,国内光伏企业在纯粹的技术上也开始领先,我们的优势就更是压倒性的了。

科工力量:有观点认为从多晶硅的生产到光伏电站的建设,核心技术都被掌握在国外公司手里,中国光伏企业没有核心技术,而且现有的都是落后产能。对此您怎么看?

范斌:这种观点就像说中国人不会做饭一样,不值一驳。

科工力量:中国光伏产业的成长,很大程度上,政府的政策和资金扶持发挥了积极作用,那么中国光伏产业何时能断奶呢?

范斌:实际上已经断得差不多了,国家补贴从前年开始就一直拖欠,目前大量的项目已经是在无补贴的情况下经济运行。估计3年内各种补贴就会完全消失。 
 

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