多晶硅产业技术创新战略联盟

  多晶硅材料是电子信息产业和光伏产业的基础物资。发展我国高纯多晶硅产业,对我国电子信息工业、光伏新能源产业的重要作用和战略地位是显而易见的。

  一、面临产业技术进步问题

  在下游光伏可再生能源快速发展的拉动下,我国多晶硅产业规模和技术水平在最近几年中有了很大提升。

  在短短三四年内,国内多晶硅的投产企业由2006年的2家发展至现今二十多家,年产量也从两三百吨发展至四万吨(2009年产量2万吨,2010年产量预计超过4万吨),使得我国光伏产业原材料的自给率由几乎为零提高至50%左右,为我国光伏产业的健康发展奠定了基础;部分企业的产能产量已经万吨级,步入国际大型多晶硅生产企业行列。

  技术方面,我国多晶硅产业仅仅用了几年时间从百吨级落后水平跨入万吨级规模化生产阶段,我国骨干多晶硅企业通过自主研发、系统集成创新、国外先进设备引进等方式,加以生产实践积累,尤其“十一五”在科技部支撑计划和“863”计划项目的支持下,国内多晶硅企业已基本掌握改良西门子法千吨级规模化生产关键技术,技术水平有很大提升。

  为了推动行业的技术进步,在科技部指导下,多晶硅产业技术创新战略联盟于2009年10月成立。联盟成员以企业为主体,联合多家大学、研究院所,采用产学研联合方式。其中涵盖了我国多晶硅产业的全部骨干企业, 2009年多晶硅产量占到国内总产量的85%。

  但目前,对比国际先进水平,也应当看到我国多晶硅产业规模化生产技术尚处于起步阶段,实际生产运行与国际成熟的先进水平仍有一定差距,“提质降耗”的任务还很艰巨,各技术环节如节能、降耗、综合利用等尚需优化。联盟面临产业技术进步的主要问题包括:

  (1)降能降耗,提高质量,降低生产成本,提高国际竞争力。同国外先进水平相比,我国多晶硅在能耗水平和产品质量上都有待提升,目前国内主要多晶硅生产企业的还原电耗普遍在120 kWh/kg·Si以上,综合电耗也高于220 kWh/kg·Si;而国外报道的资料,国外先进多晶硅生产企业的还原电耗在60 kWh/kg·Si左右,综合电耗在160 kWh/kg·Si左右。产品质量也有较大差距,国内已生产的多晶硅产品大多为太阳能级的2、3级产品,其质量还达不到半导体集成电路用多晶硅产品技术要求,与国外老牌多晶硅生产企业的产品质量差距较大。

  (2)必须重视环境保护,加强多晶硅副产物综合利用技术水平提升。目前国内多晶硅企业对四氯化硅综合利用更加重视,千吨级以上项目大多配有四氯化硅氢化装置以及氯化氢、氢气回收系统,副产物的回收率也普遍在95%以上。我国多晶硅生产企业在引进消化吸收、自主创新的基础上,摸索适合各企业特点的四氯化硅氢化技术,使四氯化硅转化成三氯氢硅循环还原利用,生产多晶硅。但与国外公司相比,瓦克化学、道康宁等本身是大化工集团公司,多晶硅副产物化工产品与产业链结合(如瓦克公司,多晶硅副产物的产品品种多达5000种以上),容易实现集团内部的“循环经济”,废物可以做到“零排放”。而我国多晶硅企业都是单独孤立建厂“各立门户”,废物不能自行完全循环利用,必须自行处理。与他们相比我国目前多晶硅生产的副产业综合利用技术水平还也较大差距,综合回收副产品趋同,必须加快技术研发,寻求实现资源相互利用、节能减排、相互促进的良性发展新模式。

  (3)积极推进低成本高效清洁的多晶硅制造新技术的创新和示范。目前我国太阳能多晶硅的现有生产技术主要是部分引进和模仿国外的改良西门子法。除了需要对我国技术进行革新和提升外,也亟待开发具有自主知识产权的高效、节能的太阳能多晶硅清洁生产新技术,为光伏产业的可持续发展和国家能源结构调整提供技术支撑。对此,为了加强技术创新并形成示范效应,联盟也吸收了英利集团等采用新工艺技术企业等作为联盟成员。

  二、围绕产业技术进步加快构建技术创新链

  产业技术创新战略联盟是多晶硅产业在快速发展的过程中通过产学研结合实践和探索中产生的一种新型的技术创新组织形态。通过一年多的运行,围绕目前我国多晶硅产业面临的技术状况和问题,联盟在不同层次推动技术合作,建立和不断完善保障机制。

  (1)完善联盟机制建设,在战略层面推进多晶硅企业的技术合作。联盟成立伊始,就积极推进国内多晶硅企业之间打破技术封锁,形成相互信任合作的关系。通过完善联盟条约、探索企业合作模式,建立具有法律约束力的合作关系,解决信用和利益保障问题;通过围绕产业技术创新链合作关系的建立,打通技术创新成果推广应用的渠道,实现技术与效益紧密结合;通过对优势企业、大学、科研院所的有效组合,打造拥有自主知识产权和具有较强竞争力产学研联合体,提升行业核心竞争力。

  (2)在技术合作层面上,针对我国多晶硅产业化规模刚刚形成,国内多晶硅企业技术来源各不相同,技术水平参差不齐,各有优势劣势的特点,产业联盟在技术创新层次联盟首先积极开展了共性技术交流活动。从2009年11月至2010年9月,共组织了七次深入的面对面式技术交流活动。这几次交流活动具有技术性、开放性、持续性的特点,即①各企业每次均针对性的派出多名一线的技术和管理人员参加交流活动,交流内容技术性、专业性强;②各承办单位和参加单位都抱着开放、学习的态度,更加开放的对同行敞开大门,交流经验心得、探讨共性问题;③技术交流活动是持续进行的,承办单位由联盟理事成员轮流“坐庄”,采用一期一个主题的方式,分别围绕不同主题展开讨论、交流经验。通过联盟开展的实质性的深入技术交流活动,围绕多晶硅生产节能、降低物耗、能耗,多晶硅产品工艺过程检测、安全环保等关键技术,积极探讨、互相交流、深入学习,平等付出,使各联盟企业都收益非浅,工艺技术改善提升,真正发挥联盟作用,推动了联盟企业共同技术进步取得了切实有效的成果。

  (3)积极筹划建设多晶硅产业技术创新平台。针对目前多晶硅产品质量评价体系、标准较为混乱、不统一的局面,联盟积极联合上下游企业和检测机构,建设标准、评价、质量检测体系、知识产权服务等科技创新公共服务平台,促进成员单位的发展,提升我国多晶硅产业的整体竞争力。

  (4)推进共性技术项目的研发。针对行业面临共同的技术瓶颈问题,联盟以成员的共同技术创新需求为基础,立足解决的是产业技术创新的共性问题,不是个别企业技术问题,以次为基础提炼合作公关项目。项目明确技术创新目标(技术、产品、工艺生产线、标准等等),对任务进行分工,明晰责、权、利;公关成果通过联盟契约进行共享,约束企业的责任,保障企业利益。

  三、加强联盟的组织机构和运行机制建设

  多晶硅产业技术创新战略联盟运作过程中,不断完善组织运行机制建设,联盟成立了理事会、专家技术委员会和秘书处。理事会是战略联盟的决策机构;专家技术委员会为理事会咨询机构;秘书处为联盟常设执行机构。联盟重视加强常设机构专职人员队伍建设,配置五名专业人员专职服务于多晶硅产业技术创新战略联盟工作,联盟秘书处在秘书长领导下,下设办公室及科技部,处理联盟日常工作事宜,工作内容包括制定联盟年度工作计划;制定内部管理制度;联盟成员管理工作;技术交流活动组织;技术创新课题组织、协调;定期向理事会提交工作报告;管理联盟成员年费的使用,并定期向理事会做财务报告;处理其它日常工作;执行理事会会议的决议等。从而使联盟工作开展更规范、更有效,更好地服务于联盟成员企业,实现行业科技技术创新目标。

  同时多晶硅产业技术创新战略联盟根据科技部要求,积极探索建立联盟“信用机制、责任机制和利益机制”,发挥联盟优势、服务于行业整体实力的提升。一方面,对于国家科技创新任务和行业面临的共性技术瓶颈问题,联盟共同提炼对行业有重大影响的共性技术和关键课题,进行产学研联合重点攻关,并积极探索形成联合的组织机制和协作运行模式;另一方面,联盟内部企业与企业之间也开展合作,由联盟内企业提出需要共同研发的课题,共同出资成立联盟开发基金,项目及课题经专家技术委员会论证,委托联盟承担单位产学研合作开展课题研究,研究成果共享相互协作,共同技术进步与创新,发挥行业技术创新的引领和带动作用。