硅烷产业：小荷已露尖尖角

作者：危丽琼         文章来源：中国化工报    更新时间：2010-11-19

这是今年1月，工人在武汉日新公司工业园安装由非晶硅太阳能玻璃构成的厂房屋顶。硅烷气体附在玻璃上形成非晶硅薄膜吸收太阳能发电。这种太阳能一体化建筑在我国的市场潜力十分巨大。 （CFP 供图）
　　
    “2010年是中国硅烷气体凤凰涅磐的一年。我国在经历了几十年的艰苦磨练后，硅烷国产化终于在今年获得了突破。近两年上马的硅烷气体企业，终于在2010年破茧而出。”光明化工研究设计院总工程师孙福楠近日在接受CCIN记者采访时欣慰地说。

　　据了解，硅烷是易燃易爆、危险性大的特种气体，被认为是衡量一个国家气体产业是否先进的重要标志。由于我国不能规模化生产硅烷，长期以来全部依赖进口。直到金融危机前的半年，中国市场硅烷价格猛涨，甚至无货可用。这让饱受外国产品垄断折磨的中国企业家痛下了决心：一定要生产中国自己的硅烷。因此，2008年我国集中上马了一批硅烷生产企业。随着这批企业陆续投产，目前中国硅烷产业可称得上是“小荷已露尖尖角”。
　　
　　
　　受约束的不只是价格
　　
　　
　　孙福楠告诉CCIN记者：“硅烷是高科技领域必备的原材料。50年前，美国贝尔实验室展示了世界上第一块集成电路，开创了微电子技术的先河。其中硅烷尤其是高纯度硅烷，是制约集成电路可靠性和成品率的重要因素。硅烷的生产和使用由此进入人们的视野。此后，硅烷被广泛应用于半导体元器件、液晶显示器、硅材料太阳能电池等生产中。近年来十分热门的发光二极管（LED）生产更是离不开硅烷气体。”


　　但是，由于我国不掌握生产技术，在2008年以前，只能从国外进口硅烷气体。

　　孙福楠表示，硅烷气体生产技术含量非常高，中国此前不具备规模化生产硅烷的能力，国内高纯硅烷市场长期被美国和日本等发达国家垄断。为了技术保密，发达国家甚至都不在中国建厂。中国只能出高价格从国外购买产品，再千里迢迢运回国。

　　“如果能从国际市场上买到产品还好，就怕出高价也买不到。”孙福楠指出，从2007年下半年开始，国际市场硅烷供应趋紧。到2008年8月，国内硅烷供应已经极度短缺，市场无货，价格猛涨。国内硅烷市场价格高达3元/克，也就是300万元/吨，还买不到货。当时中国经济高速发展，各应用领域对硅烷的需求量很大，购买是论“吨”计，但却像黄金一样论“克”卖。当时许多非晶硅太阳能电池企业、节能玻璃生产企业因硅烷无货而“断炊”。

　　浙江大学半导体材料研究所研究员余京松告诉CCIN记者，中国不能自主规模化生产硅烷，直接导致多方面受制于人。其一，供应量由外国企业说了算。如果国际市场行情好，外商就会减少对中国的供应。如2007年前后，国际上多晶硅价格处于高位，跨国公司把更多的硅烷气体用于生产多晶硅，减少向中国市场供应硅烷的数量。更有国外企业要求中国买家先付款，但产品要到多年后再供应。

　　其二，价格由外国供应商掌握。余京松说：“按照比较理性的市场价格，硅烷的售价应为约100万元/吨，而国外企业对中国市场的硅烷卖价曾经高达300万元/吨。中国用户根本没有价格话语权，为了拿到产品，就必须给对方要求的高价格。”

　　其三，技术转让被人牵着鼻子走。“我国不少企业曾经尝试引进国外硅烷生产技术，但事实上这些引进的技术难以开花结果。有些引进设备最后就变成了一堆破铜烂铁。”余京松举例说，我国东北一家非晶硅太阳能电池企业，曾经从美国引进了全套设备和生产技术，但是这条生产线仅运行了半年，其核心部分——硅烷提纯系统便出现故障。该公司请求美方派技术人员来维修，美方却要求中方将提纯系统打包送往美国维修，等美方修好后再打包运回中国。双方都不能妥协，最后这条生产线便成为一堆废铁。美方这样做无非是怕自己的核心技术外泄。

　　“此外，引进国外技术除了意味着要引进全套的生产设备，还要被迫引进关键的原料和催化剂。如果关键原料控制在别人手里, 很难发展独立自主的硅烷产业。”余京松指出。
　　
　　
　　国内硅烷幼苗开始破土
　　
　　
　　“中国硅烷市场的缺货危机比金融危机来得更早一些。”余京松告诉CCIN记者，在金融危机前的半年，中国市场硅烷供应紧张到了极点，除了国际市场硅烷大多用于生产多晶硅减少对中国供应外，还有一个重要原因是中国举办奥运会，危险化学品难以在中国的所有港口靠岸。没有了进口货，中国就无硅烷可用了。

　　这时候国内一些有见识的企业家意识到中国必须搞自己的硅烷。中国有资金、有场地和劳动力，搞硅烷产业具备一定的基础，但是技术上比较欠缺。为了搞硅烷生产，浙江、江苏、山东、东北等地的很多企业家积极开始寻求中国自主知识产权的技术。

　　据了解，目前国际上生产硅烷的方法主要有硅化镁法，氢化锂还原三氯氢硅法，氢化铝钠还原四氟化硅法和UCC法（氯硅烷经氢化和二次歧化反应)。其实我国早在几十年前就掌握其中的硅化镁法生产硅烷技术。

　　据余京松介绍，早在1967年，浙江大学就通过硅化镁法成功制备了硅烷，拥有独立自主的知识产权。中国的第一瓶5千克重硅烷气体就是由浙江大学采用硅化镁法生产的。之后，该技术得到了一定的应用。在20世纪80年代，中国采用该技术的浙江大学半导体厂、开化601厂和保定单晶硅厂等几家单位最具代表性。“遗憾的是，后来随着国外生产的硅烷凭着价格优势纷纷进入国内市场，国内硅烷企业受到极大冲击，无法生存纷纷停产。”余京松说。

　　“在经历了金融危机前夕的市场极度紧张后，国内企业又开始重新采用硅化镁法生产硅烷，并在技术细节和成本控制上有了进一步的改进。”余京松说，目前我国已经建成的硅烷年产能约100吨。其中浙江金华美晶硅电子有限公司年产能5吨左右，南京华特硅材料有限公司年产能约为10吨，安徽滁州市硅谷特种气体有限公司年产能约15吨，南京亚格泰新能源材料有限公司年产量约为15吨，浙江赛林硅业有限公司年产能50吨。除了上述几家企业已经投产外，还有浙江中宁硅业有限公司和河北六九硅业有限公司引进美国生产线的大型硅烷项目也已经建成。

　　孙福楠欣慰地说，这些已投产的硅烷企业虽然产能不大，但解决了国产硅烷的有无问题，国产硅烷企业如雨后春笋般涌现的可喜局面为业界带来了信心。金融危机后，我国提出了扩大内需、扶持太阳能产业的“金屋顶”计划等对策，使半导体、太阳能、LED等领域出现了发展高峰，因此对硅烷的需求大幅增加。硅烷气体企业只要有好产品这个“金刚钻”，就一定能揽到下游市场这“瓷器活”。
　　
　　
　　长高长大的路还很长
　　
　　
　　“现在我国硅烷产业的发展才刚刚开始，严格地说只是有个苗头和趋势。无论是生产技术、产品质量还是产业配套方面，与国际水平都还有较大差距。国外还没有把它当成威胁。”在肯定国内硅烷产业发展势头的同时，孙福楠也这样提醒业内人士。

　　在生产技术方面，余京松告诉CCIN记者，我国曾经尝试引进氢化锂还原三氯氢硅法，但其关键原料氢化锂掌握在外商手中，只能作罢。而全套引进UCC工艺生产线的投资又十分巨大，曾有企业尝试过但未成功。目前中国已经投产的企业基本都采用了硅化镁法，建设年产能50吨的硅烷生产装置大约投资6000万元。在建的2个投资数以亿元计的大型项目则采用了氢化铝钠还原四氟化硅法。

　　孙福楠认为，硅化镁工艺是中国具有自主知识产权的技术，具有投资小、工艺成熟、上马快的优势。但与国外的先进工艺相比，它生产成本高，不能形成量产，企业规模小，产品质量更无法与国外产品相抗衡。当务之急是在质量方面狠下功夫，将生产工艺的细微之处处理好。年产几十吨的企业应在提高质量的同时降低成本，千方百计进入非晶硅太阳能电池的使用行列，拓宽自己的生存空间。

　　河北六九硅业有限公司和浙江中宁硅业有限公司分别投资30亿元和13亿元进军硅烷生产，引进了美国工艺技术的硅烷生产线，硅烷年产能在千吨级的规模。他们除了生产瓶装硅烷以外，还计划采用硅烷生产优质多晶硅。余京松表示，这些企业正在摸索和打通工艺路线。“因为有一些小小的技术细节并不是用钱可以买来的，例如反应釜的搅拌器设置、四氟化硅合成的工艺条件摸索等。打通复杂工艺的全流程还需要一个不断探索和改进的过程。”

　　另外，在配套装备方面，我国也欠缺很多。南京亚格泰新能源材料有限公司董事长陈关夫指出，硅烷气体生产出来后还必须要有精密的钢瓶、阀门等设备与之配套，这样硅烷产品才能被运送到客户手上。所以除了硅烷生产技术要跟上外，我国硅烷盛装设备的制造技术也要跟进。

二○一○中国国际创意设计展十一月十三日在北京举行。图为展会上，观众正在观看LED灯。硅烷为该灯的生产原料之一。   （CFP 供图）