中國(guó)是世界光伏產(chǎn)業(yè)大國(guó)，但由于多晶硅制造技術(shù)落后，不得不從美國(guó)、德國(guó)等進(jìn)口多晶硅。為了突破國(guó)外的技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)光伏強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)，寧夏發(fā)電集團(tuán)獨(dú)辟蹊徑，大膽研發(fā)，用10026次實(shí)驗(yàn)掌握了冶金物理法多晶硅新技術(shù)，形成了世界上第一條冶金物理法太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)鏈。
“中國(guó)制造”破除光伏技術(shù)迷信
在2010冶金法太陽(yáng)能多晶硅制備技術(shù)國(guó)際研討會(huì)上，中國(guó)工程院院士張懿曾擔(dān)憂地指出，目前制約我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，是現(xiàn)有多晶硅制備工藝技術(shù)成本高、環(huán)境污染較重、缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
西門(mén)子法技術(shù)主要被美、德等國(guó)壟斷，如果沒(méi)有自己的技術(shù)路線，我國(guó)只能淪為光伏產(chǎn)業(yè)的“世界工廠”！這時(shí)候，“中國(guó)風(fēng)電先行者”、寧夏發(fā)電集團(tuán)董事長(zhǎng)劉應(yīng)寬坐不住了，多晶硅制造難道就沒(méi)有第二條路可走？
2006年12月，年過(guò)六旬的他毅然掛帥成立了九人攻關(guān)小組，帶著突破國(guó)外技術(shù)封鎖的決心，在一個(gè)租用的四面透風(fēng)的簡(jiǎn)易工棚內(nèi)，用土煉鋼爐開(kāi)始了科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
然而，這個(gè)理想在當(dāng)時(shí)成為業(yè)內(nèi)人士的“笑談”。很多企業(yè)和專(zhuān)家質(zhì)疑，“發(fā)達(dá)省份投資幾十億元都搞不出來(lái)的東西，寧夏能搞出來(lái)？”“只有西門(mén)子法才行得通，如果冶金物理法能做出多晶硅，發(fā)達(dá)國(guó)家早就做了，還能輪到中國(guó)？”
劉應(yīng)寬說(shuō)：“說(shuō)我們是門(mén)外漢的確不假，但是光伏產(chǎn)業(yè)涉及我國(guó)能源安全，如果沒(méi)有核心技術(shù)我們只能做發(fā)達(dá)國(guó)家的‘打工仔’。寧夏發(fā)電集團(tuán)的多晶硅提煉實(shí)驗(yàn)，是在失敗中找到出路的。”
實(shí)際上，攻關(guān)小組的一些科研人員以前連多晶硅都沒(méi)見(jiàn)過(guò)一眼，一切都要從零開(kāi)始。面對(duì)一個(gè)完全陌生的領(lǐng)域，從化硅、提純、冶煉、除雜，不懂就看國(guó)內(nèi)外多晶硅文獻(xiàn)，沒(méi)有設(shè)備就自己動(dòng)手制造，寧夏發(fā)電集團(tuán)攻關(guān)小組在劉應(yīng)寬的帶領(lǐng)下進(jìn)行了上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)。
僅用一年半時(shí)間，他們就發(fā)明了“渣洗”“氣洗”等新技術(shù)，不可思議地掌握了冶金物理法多晶硅提純方法，獲得了6N級(jí)(純度達(dá)到99.9999%)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅和光電轉(zhuǎn)換率達(dá)17.2%的太陽(yáng)能電池片，超過(guò)了太陽(yáng)能電池商業(yè)化生產(chǎn)效率15%的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，建成了西北首座330千瓦太陽(yáng)能光伏高壓并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)電站。
為太陽(yáng)能發(fā)電提供更經(jīng)濟(jì)的“路線圖”
從銀川到太陽(yáng)山，從紅寺堡到高沙窩，到處都能看見(jiàn)寧夏發(fā)電集團(tuán)太陽(yáng)能電站。這些電站沒(méi)用一塊進(jìn)口電池板，全部是靠自己研發(fā)的技術(shù)工藝以及制造的電池建成的，一排排電池板閃爍著“中國(guó)制造”的光芒。
寧夏發(fā)電集團(tuán)正在用核心技術(shù)引領(lǐng)中國(guó)走向太陽(yáng)能利用的春天。截至目前，寧夏發(fā)電集團(tuán)已建成的太陽(yáng)能電站有23兆瓦，其他在建的電站規(guī)模達(dá)到100兆瓦。其中，在一片荒漠上建起的紅寺堡50兆瓦電站成為我國(guó)最大的一個(gè)太陽(yáng)能電站。
今年6月，由寧夏發(fā)電集團(tuán)承擔(dān)的我國(guó)首個(gè)農(nóng)村屋頂光伏發(fā)電試點(diǎn)工程也將啟動(dòng)。寧夏中衛(wèi)市永康鎮(zhèn)1000戶(hù)農(nóng)民將在自家屋頂上裝備完全自主產(chǎn)權(quán)的太陽(yáng)能電池板，每年發(fā)電427萬(wàn)千瓦時(shí)，每戶(hù)農(nóng)民將因此多增收800多元。
目前，我國(guó)是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的“世界工廠”，卻不是“世界市場(chǎng)”，絕大部分產(chǎn)品裝在了歐美國(guó)家的屋頂上，原因是太貴，我們用不起。寧夏發(fā)電集團(tuán)最終要建立從硅石、工業(yè)硅、高純硅、多晶硅、單晶硅、切片、電池生產(chǎn)、組件封裝一直到太陽(yáng)能電站的完整產(chǎn)業(yè)鏈，最大程度地實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的低成本化。
據(jù)寧夏發(fā)電集團(tuán)副總工程師盛之林介紹，與改良西門(mén)子法相比，冶金物理法要經(jīng)濟(jì)、低耗和環(huán)保得多，成本低20%到30%，而且仍具有很大的下降空間；能耗僅相當(dāng)于前者的一半不到；而且冶金法不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，屬環(huán)境友好型。
劉應(yīng)寬說(shuō)：“我們要找到最經(jīng)濟(jì)的太陽(yáng)能發(fā)電路線，讓更多中國(guó)企業(yè)和家庭能夠用得起，而冶金法使太陽(yáng)能發(fā)電低成本成為可能。隨著冶金法技術(shù)成熟，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅成本越來(lái)越低，可以帶動(dòng)太陽(yáng)能發(fā)電的成本不斷下降。據(jù)樂(lè)觀地估計(jì)，在2015年到2020年太陽(yáng)能發(fā)電將達(dá)到現(xiàn)有上網(wǎng)電價(jià)水平，那時(shí)太陽(yáng)能將有可能成為主力能源。”
從能源發(fā)展的實(shí)際來(lái)看，缺電可能成為影響我國(guó)發(fā)展的一個(gè)重要因素。如果要保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng)，在2020年我國(guó)發(fā)電量需求可能超過(guò)8萬(wàn)億千瓦時(shí)，核電、水電、風(fēng)電等發(fā)電資源的潛能都處于有限的狀態(tài)，只有太陽(yáng)能發(fā)電資源潛力巨大。
技術(shù)輸出讓中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)少走彎路
冶金物理法的誕生，為我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電帶來(lái)了第二條技術(shù)路線，使昔日只能花大價(jià)錢(qián)引進(jìn)國(guó)外西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅的歷史一去不復(fù)返。
在2010年寧夏召開(kāi)的冶金法太陽(yáng)能多晶硅制備技術(shù)國(guó)際研討會(huì)上，寧夏發(fā)電集團(tuán)以開(kāi)放的姿態(tài)，將科研成果“冶金法制備太陽(yáng)能級(jí)多晶硅技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”向國(guó)內(nèi)外企業(yè)公開(kāi)，希望通過(guò)“技術(shù)輸出”與其他企業(yè)展開(kāi)廣泛合作，使我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)模得以低成本迅速擴(kuò)張。來(lái)自美國(guó)、意大利、日本等國(guó)家的十多個(gè)太陽(yáng)能企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)參加研討會(huì)，很多外國(guó)專(zhuān)家不再懷疑和否定，而是對(duì)寧夏發(fā)電集團(tuán)豎起了大拇指。
據(jù)了解，為進(jìn)一步擴(kuò)大冶金法太陽(yáng)能級(jí)多晶硅在我國(guó)的生產(chǎn)規(guī)模，提升太陽(yáng)能發(fā)電水平，寧夏發(fā)電集團(tuán)參與發(fā)起成立了中國(guó)冶金法太陽(yáng)能多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所、上海普羅新能源有限公司、廈門(mén)大學(xué)等眾多國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)和高等院校參與其中。
目前，由聯(lián)盟企業(yè)所承擔(dān)的冶金法多晶硅項(xiàng)目正在被科技部列入“863”計(jì)劃的“十二五”規(guī)劃，我國(guó)太陽(yáng)能企業(yè)發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力正在逐步增強(qiáng)。
隨著國(guó)際能源局勢(shì)越來(lái)越緊張，世界各國(guó)都在尋找太陽(yáng)能發(fā)電的低成本路線，誰(shuí)先掌握性?xún)r(jià)比高的核心技術(shù)，誰(shuí)就能站在新能源發(fā)展的制高點(diǎn)。寧夏發(fā)電集團(tuán)的成功，在業(yè)內(nèi)掀起了一股“冶金法熱”，而他們對(duì)技術(shù)理論的開(kāi)放，給眾多企業(yè)指點(diǎn)了迷津。