我国硅材料和光伏产业发展的战略思考

汪 光 裕

中科院上海微系统所研究员、上海光电子行业协会副理事长

 本文主要阐明：

 一、光伏发电在可再生能源中的战略地位、硅材料在光伏产业中的地位

1、21世纪面临化石能源面临枯竭和环境污染日益严重两大压力，可再生能源的利用已成为当前人类最迫切的任务。报告通过进一步分析目前人类可能利用的几种可再生能源可开产量及局限性，指出太阳能是最具战略意义和长期持续利用的理想可再生能源。报告还对太阳能利用中的光伏发电与光热发电进行了比较，从而阐述光伏发电在可再生能源中的战略地位。

2、硅材料是21世纪能源和信息的重要基石，但不是唯一的基石。晶体硅是太阳能电池中使用最成熟、最广泛、最重要的半导体材料，但晶体硅不是一种最好的光伏材料，这是由它的半导体能带结构先天不足决定的，存在着禁带宽度与太阳光谱匹配问题和光电间接跃迁等问题。近几年非晶硅薄膜硅太阳电池有所发展，它的原子短程有序和长程无序的排列结构导致了硅的禁带宽度和光电跃迁机理，虽然有利于太阳光发电，但由于非晶态的不稳定性造成了产业化的困难，还有待进一步工作。

二、低成本、低污染、低能耗的硅材料生产工艺

1、开发低成本、低污染和低能耗硅材料是光伏发电与常规化石能源竞争的关键。世界各国从来没有停止过探索。报告首先介绍当前比较热门的冶金法提纯多晶硅生产工艺的现状和存在问题，以及其它几种可能的低成本多晶硅生产新工艺。

2、硅烷也是一种重要的硅材料。在80年代前它主要用于高质量多晶硅和集成电路；90年代后大量硅烷用于TFT；最近薄膜硅太阳电池的发展，硅烷用量剧增。硅烷也是半导体、信息产业和能源产业的重要基础原料，但我国至今基本依靠进口。报告简单介绍三种硅烷制作流程。

3、对于目前国内硅产业界最普遍采用的改良西门子法多晶硅生产工艺，为了降低

能耗和污染，必须对该生产流程中放出的主要副产物SiCl4进行氢化后反复循环利用，报告简单比较了三种氢化反应的热力学条件，并简单介绍了其它产业技术动态（36对棒还原炉、准单晶浇铸、金刚石线锯切片等）。

三、非硅太阳能电池电池及柔性薄膜基板

除硅作为光伏材料外，化合物晶体和薄膜太阳能电池、有机塑料电池和氧化物电池等

最近进展很快，新概念太阳电池相继出现。21世纪光伏发电还刚起步，评论哪种材料和哪种光伏电池将占优势，目前可能还时过早，可能是共同担负起未来新能源。

四、光伏发电配套材料国产化动态

主要包括电极银浆、背板和PET膜、光伏玻璃和、ZAO靶材等。

五、可再生能源发电与智能电网

主要介绍光伏等新能源的特点、公共电网对光伏发电的基本要求、分布式电站是当时光伏应用的重要方向、光伏并网发电的标准，以及智能电网的特点。

六、我国半导体级硅材料需求的紧迫性

去年我国多晶硅产量已跃居世界首位，但只能用于太阳能电池。半导体级硅材料不仅是能源产业，更是信息产业的重要基石。它需要更高的质量和更多的品种，应该提高到增强国家高科技产业核心竞争力和国防安全的高度来认识。报告简单介绍作者最近参与的上海市硅材料产业发展研究软课题的内容。

    七、结束语：光伏产业前途光明，任重道远。目前我国硅材料与国外仍有较大差距，应该加强科研。