呂錦標,2003年3月加入?yún)f(xié)鑫集團,2007年從集團上??偛縼淼交I建中的江蘇徐州多晶硅生產(chǎn)基地,一呆就是7年,他見證了協(xié)鑫進軍光伏行業(yè)、布局多晶硅基礎(chǔ)材料生產(chǎn)的全過程,在他的眼中,協(xié)鑫乃至中國光伏企業(yè)的多晶硅生產(chǎn)之路正是整個中國光伏行業(yè)從弱到強的縮影。
“想去參觀人家的工廠,對方直接回絕,門都沒有”
2004-2005年前后,全球的光伏市場已經(jīng)開始“爆發(fā)”,國內(nèi)也已經(jīng)有一些企業(yè)借著這股東風在組件生產(chǎn)上小有作為。
雖然國內(nèi)組件生產(chǎn)商已經(jīng)可以在全球市場上跟跑,但最頭痛的問題是材料受制約。所謂“兩頭在外”,就是指主要原材料多晶硅需要從國外巨頭進口,生產(chǎn)出的組件產(chǎn)品需要出口到國外市場,中國光伏企業(yè)僅僅是扮演了代加工的角色。
世界范圍內(nèi),能夠生產(chǎn)多晶硅料的企業(yè)屈指可數(shù),產(chǎn)量也十分有限。而且當時半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)有成熟的市場,光伏卻是新興的闖入者,所以,硅料廠商一定是優(yōu)先保障半導(dǎo)體企業(yè)的需求后才輪到光伏。
光伏企業(yè)只能和半導(dǎo)體企業(yè)搶多晶硅料。當時,世界范圍內(nèi)多晶硅料的年產(chǎn)量約在3萬噸,其中只有不足1萬噸可以供給光伏企業(yè)。半導(dǎo)體行業(yè)所用的多晶硅料比光伏級多晶硅純度要高,成本也更高,但國際上老牌的多晶硅生產(chǎn)企業(yè)都和半導(dǎo)體企業(yè)有長期的供貨協(xié)議,即便是光伏級多晶硅料的市場價格已經(jīng)達到三四百美金,而半導(dǎo)體級多晶硅料只有幾十美金,他們也不會對半導(dǎo)體企業(yè)停供,兩者的長協(xié)合同是非常牢固穩(wěn)定的。
那時,協(xié)鑫正在著手進入光伏行業(yè),也看到了中國光伏制造核心材料受制于人的痛點。
其實,早在上世紀五六十年代,中國著手研究半導(dǎo)體,其間就有一些多晶硅生產(chǎn)企業(yè)興起,到七十年代末,全國已經(jīng)有十五六家多晶硅生產(chǎn)企業(yè)分布在上海、重慶、四川、江西等地,但關(guān)鍵的生產(chǎn)技術(shù)卻一直控制在德國、美國、日本等國無法實現(xiàn)突破。
國內(nèi)企業(yè)要生產(chǎn)多晶硅料,就一定要突破關(guān)鍵技術(shù)。雖有這樣的認知,但2006年前后真正進入行業(yè)才意識到,國外的技術(shù)封鎖是多么嚴苛,根本沒有技術(shù)交流的渠道。
多晶硅料的生產(chǎn)工藝主要有有四個步驟:第一步生產(chǎn)原料三氯氫硅;第二步是將三氯氫硅提純;第三步將提純后的三氯氫硅進入還原爐還原,得到純高度的多晶硅;最后一步也是最關(guān)鍵的部分,在還原過程中會產(chǎn)生大量包括四氯化硅等在內(nèi)的尾氣,要將尾氣轉(zhuǎn)化成三氯氫硅再循環(huán)利用,這是最難的一步,也是我們尋求技術(shù)突破的關(guān)鍵。只有實現(xiàn)了四氯化硅到三氯氫硅的循環(huán),才能實現(xiàn)大規(guī)模、低成本的多晶硅生產(chǎn)。
德國瓦克公司是當時世界領(lǐng)先的多晶硅生產(chǎn)企業(yè),從1959年開始就已經(jīng)是超純多晶硅的工業(yè)級生產(chǎn)商。瓦克在江蘇張家港投資了一個有機硅工廠,我們通過商務(wù)渠道去母公司溝通,希望去參觀人家的德國多晶硅工廠,對方直接回絕,門都沒有。此后,我們的工程師利用出差的機會到了德國,瓦克的多晶硅廠就在一個小鎮(zhèn)里面,廠區(qū)四周都是大片樹林植被的圍墻,根本就進不了那個區(qū)域,更不用說參觀了,什么都看不到。
新疆協(xié)鑫6萬噸多晶硅項目
“最大的收獲是買到了還原爐,至少知道這是個什么東西,然后才有了后面的國產(chǎn)設(shè)備”
雖然參觀、交流都沒能成功,但我們卻在當?shù)卣业搅艘患覟橥呖斯S提供設(shè)備支持的私營企業(yè)。
這家企業(yè)主要生產(chǎn)還原三氯氫硅的還原爐,產(chǎn)量也不大。老板叫謝斯納,年過七十卻特別能喝酒,53度的茅臺用紅酒杯干,干幾杯答應(yīng)發(fā)爐子,但還是屢屢爽約。謝斯納的廠主要生產(chǎn)12對棒還原爐,正適用于千噸級產(chǎn)線,當時中國大陸扎堆上十幾個項目。
我們從謝斯納的工廠買了還原爐,2007年第四季度協(xié)鑫在江蘇徐州建成了第一條1500噸/年的多晶硅產(chǎn)線,用的就是這些爐子。
其實,無論是在國內(nèi)還是國際上,裝備的升級都要依靠工廠的生產(chǎn)探索,技術(shù)的改進也消化在裝備中的。比如還原爐,在購買時設(shè)備廠商會提供諸如加壓、控溫等環(huán)節(jié)的基本技術(shù)參數(shù),但在設(shè)備運行過程中一定會涉及到參數(shù)的優(yōu)化,這就關(guān)系到裝備的變更升級。例如哪里需要挪個孔、哪個需要挪個位置,在工廠不斷優(yōu)化生產(chǎn)的過程中,裝備才會升級。后來,在2008年第二條1500噸/年產(chǎn)線投產(chǎn)的時候,國內(nèi)的企業(yè)就已經(jīng)可以生產(chǎn)還原爐。當時,我們已經(jīng)著手從12對棒放大到18對棒、24對棒、36對棒,放大后設(shè)備布局不一樣,需要我們的技術(shù)人員和國內(nèi)企業(yè)重新計算,但我們已經(jīng)可以做到了。
現(xiàn)在想來,找德國最大的收獲是買到了還原爐,至少知道這是個什么東西,然后才有了后面的國產(chǎn)設(shè)備,當然也有來自日本和美國的一些裝備。
現(xiàn)在,無論是江蘇還是新疆的工廠,設(shè)備國產(chǎn)化率都已經(jīng)超過了95%,與進口設(shè)備相比,國產(chǎn)設(shè)備采購和后續(xù)運行、維護成本要低30%以上。
“業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)一直觀察著中國的多晶硅生產(chǎn),認為中國從上世紀六七十年代開始就進行嘗試,始終沒有成功,肯定做不起來,但我們就是成功了,我們做到了”
技術(shù)突破并不是在哪一個節(jié)點上突然就有了怎樣的巨變,而是通過一點一滴的嘗試逐步實現(xiàn)的。
其實在2007年第一條徐州產(chǎn)線上馬的時候,最關(guān)鍵的工藝流程四氯化硅向三氯氫硅轉(zhuǎn)化并沒有完全突破,氫化處理工藝是在同步研究和中試的。所以,當時的很多工藝嘗試也是在第一條產(chǎn)線上試運的,從這個角度講,首條1500噸/年的產(chǎn)線在一定程度上也起到了試驗場的作用。
既然沒有現(xiàn)成的工藝包,外出取經(jīng)也沒能成功,我們就只能自己研究摸索。從上世紀五十年代開始的研究雖然沒有重大的技術(shù)突破,但卻積累了部分專業(yè)人才。當時,為了突破這最關(guān)鍵的一環(huán),國內(nèi)化工、半導(dǎo)體、電子、電力等行業(yè)的工程師以及化工設(shè)計院、裝備制造企業(yè)都參與其中。后來,國內(nèi)精細化工行業(yè)的工程師從有機硅制備中得到啟發(fā),最終沖破了氫化這道技術(shù)難關(guān)。多晶硅生產(chǎn)過程產(chǎn)生的尾氣非常多,實現(xiàn)了從四氯化硅到三氯氫硅的循環(huán),我們才可以真正控制成本并且實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)從而擴大規(guī)模。
在兩條1500噸/年的產(chǎn)線上馬后,國內(nèi)的技術(shù)已經(jīng)不斷走向成熟。在2008年全球金融危機前,協(xié)鑫接連擴產(chǎn),連上三條5000噸/年規(guī)模的產(chǎn)線,總規(guī)模達到18000噸/年,一躍成為亞洲第一大多晶硅生產(chǎn)商。
這時候國際上的一流企業(yè)包括那些曾經(jīng)把我們的技術(shù)交流人員拒之門外的公司是非常震驚甚至懷疑的。其實,業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)一直觀察著中國的多晶硅生產(chǎn),認為中國從上世紀六七十年代開始就進行嘗試,始終沒有成功,肯定做不起來。但我們就是成功了,我們做到了。
現(xiàn)在,協(xié)鑫在對國外技術(shù)和設(shè)備引進吸收、集成再造并國產(chǎn)化的基礎(chǔ)上,對氯氫化、反歧化、高效化學(xué)氣相沉積等關(guān)鍵技術(shù)進行大量自主創(chuàng)新,獨創(chuàng)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的GCL法多晶硅超大規(guī)模清潔生產(chǎn)技術(shù)。這一工藝法完全實現(xiàn)了物料的全循環(huán)利用,與目前國際三大多晶硅生產(chǎn)企業(yè)Hemlock、OCI、瓦克所采用的工藝相比,流程更短、物料和能量利用率更高,不僅極大地降低生產(chǎn)成本,而且實現(xiàn)多晶硅的清潔生產(chǎn)、綠色制造,完全零排放,總體技術(shù)水平已經(jīng)處于國際領(lǐng)先地位。
呂錦標口述 姚金楠/整理