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中国光伏20年:江湖风云录(十一)
2021-04-12 09:18:02   来源:中国有色金属报    点击:

 
责编·作者:云翀
 
  套用每年回顾行业的习惯用语:对于多晶硅-光伏行业来说,“2020年是不平凡的一年”。无意间回想才发现,这“不平凡”,我竟已写了10年,从专职光伏记者,到投资多晶硅、光伏产业的工程公司职工,10年来,多晶硅-光伏行业始终牵动着我的思绪。这“不平凡”,绝非简单地写作习惯和照搬套用,而是从本世纪初至今,中国的多晶硅-光伏行业在短短20年时间里,风云变幻、沉浮轮转,已极尽浓缩了其他行业几十年甚至上百年的发展轨迹。
 
  “一切向前走,不能忘记走过的路;走得再远、走到再光辉的未来,也不能忘记走过的过去,不能忘记为什么出发。”值此“十三五”收官、“十四五”开局的关键节点,站在“两个一百年”的交汇关口,回望行业的发展历程,希望能在兴替得失间以笔承史,为下一段路途积蓄稳健前行的力量。
 
  以为纪念、以为祝愿。
 
  缘起:光伏诞生
 
  (19世纪~20世纪60年代)
 
  8.中国硅产业初启
 
  ③“游击队打败了正规军!”
 
  1958年夏,第九次全国公安会议在上海召开。会上,依据当时国际技侦技术的发展态势,公安部提出要大力提高技侦技术。1958年9月,天津市公安局决定在天津新生玛钢厂成立601实验所,目的是建立一个公安技侦器材基地,研制小型发报机、步话机等。实验所成立后,首先成立了化学提纯组,并开始从烟筒灰中提取锗的实验工作。当时,为解决原料不足的问题,还曾经掀起一股“全体职工齐动员,家家搜集烟筒灰,支援601”的全民生产热潮。随后,开始从石英石中制备硅的实验研究,研究人员利用硫-铝还原法从石英石中制取粉末状多晶硅。但如何进一步熔炼出硅单晶,尚无任何进展。
 
  化学提纯方法有局限,能否采用物理方法试试?于是,601试验所成立了物理提纯组,仅靠着一本俄文版的《半导体冶金学》,研究工作艰难开展。据了解,根据国外文献记载,硅单晶是用专门的硅单晶炉来进行拉制的,这炉子究竟什么模样?没人知道。当时,是靠着实验所的科研人员去北京有色冶金研究总院取经后,照猫画虎“学”出来的。终于,1959年9月15日,著名的“天津硅”诞生了,这是新中国第一颗“具有生产使用价值”的硅单晶,成为了共和国10年大庆的一份贺礼。
 
  不过,按照当时国外的资料,硅单晶的纯度需要达到至少5个9才能派上用场,所以,硅单晶拉制成功后,进一步提纯的攻关又开始了。后来,601试验所不惜重资买来一台高频炉。不过,令人意想不到的是,高频炉买回来后,立刻被物理提纯组给拆掉研究,并在此基础上造出一台区熔炉。1960年秋,物理提纯组最终成功将一根硅单晶的纯度提至7个9。1961年秋,由国防科委和国家科委联合举办的“全国硅材料研讨会”在北京召开。7个9的硅单晶赴会,立刻又引起很大轰动!聂荣臻元帅闻知此事后笑着说:“这可是游击队打败了正规军!”
 
  ④加速实现工业化
 
  1960年3月,国家计委、冶金部正式批准在天津组建703厂(冶金部规定,硅的代号为703),中科院在北京建立半导体研究所开始正式研发太阳能电池。同年,在河北建立工业性专业化研究所——第十三所(河北半导体研究所)。我国的半导体工业体系初步建成。同年,黄昆、王守武、王守觉(王守武的弟弟)、林兰英开始研究平面光刻技术,并在1963年研发出5种硅平面器件,应用在了109丙型计算机上。1965年,王守觉在一块约1平方厘米大小的硅片内,刻蚀了7个晶体管、1个二极管、7个电阻和6个电容的电路,我国第一块集成电路由此诞生……半导体领域的科研成就令人振奋,工业化的大幕也徐徐拉开。
 
  上世纪60年代初,在当时美苏军事竞备和我国面临的国际形势的背景下,为发展中国的军工科技基础材料,在加强大三线建设的同时,设立了739(峨眉半导体厂)、740(洛阳单晶硅厂)、741(华山半导体)三大半导体材料企业。洛阳单晶硅厂始建于1965年,是经周恩来总理批准国内最早成立的国有大型硅材料生产企业。同样,1965年5月,“三线”建设人员来到峨眉半导体厂(代号“739”),当年8月15日,多晶硅工序试车成功,产出第一炉多晶硅,当年10月全面投产。随后,氩气氛外热式无位错区熔硅单晶拉制成功;拉制出第一根砷化镓单晶;试制成功大直径区熔硅单晶;国内首次研究成功用于MOS集成电路的中子嬗变掺杂硅单晶……在建设发展的过程中,培养了一大批硅材料制造人才,对推动后来中国光伏行业单晶硅片的发展起到了积极的作用,有人用“我国多晶硅、单晶硅技术孕育和保存了火种”来形容这三家单位不可替代的历史地位。
 
  ⑤光伏迈步
 
  几乎与前文提到的霍夫曼不分前后,1958年~1965年,我国研发的P+/N太阳能电池效率突飞猛进。当时,新中国人造地球卫星工程,也就是代号“651”科研任务正在全面推进。其中,研制光伏电池、协助中国空间技术研究院发射卫星是对于发达国家而言都非常前沿的任务。但是,之前的科研成果显示,P+/N太阳能电池在空间中运行时会遭遇电子辐射,会造成电池衰减,使电池无法长时间在空间运行。1967年,研发团队发现,N+/P太阳能电池具备更佳的耐辐射性,尤其是高阻的N+/P太阳能电池,由此,高阻N+/P太阳能电池结构正式被“651”任务采纳。
 
  资料显示,1968年7~11月,中科院半导体所306组团队完成太阳能电池的批量生产,总投片数5690片,成品3350片,电池成品率为62%。但出于稳妥考虑,1970年4月24日,人造卫星“东方红一号”卫星上天,却并没有采用光伏这项当时最前沿的技术作为电源,而是用了化学电池。“东方红一号”卫星最终在太空中工作了28天。11个月后,基于“东方红一号”设计的备用卫星“实践一号”发射,这个采用了光伏发电的卫星最终在轨道上运行了8年。这个项目,也在1978年的全国科学大会上获得了重大成果奖。
 
  这就是中国光伏发电的起源。
 
 

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