竞争情况下的物理法多晶硅的生存空间（转）

    物理法（或者称冶金法）多晶硅，到底有没有自己的生存空间？目前市场如此紧缺的情况下，尚且还没有能够把握机会形成规模化生产，等到今后市场竞争激烈起来，会不会更加难以生存呢？

化学法多晶硅项目-----个个都是霸主
    我一直认为，物理法多晶硅的生产商们，在几年内将面临的竞争对手，不是物理法多晶硅的厂家相互之间的竞争，而是化学法生产多晶硅的厂家。
    国际上，七大巨头就不用去说了，他们最近都纷纷公布了自己的扩产计划。从这些巨头的产量看，在两年内，目前世界的多晶硅的产能将增加一倍。不过，这也并不是很吓人的，因为，多晶硅的市场可能用不了一年就会增加一倍。
    上面说的是世界的七大巨头，但没有包括中国的生产商。中国现在已经能够生产出多晶硅的只有四家，最早是峨嵋半导体，早就有了若干吨（不超过几十吨）的产量。这是中国最早的多晶硅霸主。
    之后是四川新光，也是几年前就宣布生产了几十吨，宣布了自己的1000吨计划，俨然是中国多晶硅新的霸主。但新光年年说明年要达到1000吨，到现在也没有达到，这次汶川地震，他们的厂房也受了影响，现在干脆停产了。
    洛阳中硅300吨的一期投产，是有目共睹的。一期的另外700吨则没有计划的那样顺利，停停开开；二期的2000吨现在洛龙开发区也正在风风火火地干着。不过，就算不算后来的，仅仅那三百吨，也足够在中国号称新的霸主了。
    而徐州中能，08年初宣布月产量达到了150吨，俨然又是一个新的多晶硅霸主。不过，听一个从中能那里买到货的拉晶厂说，他每月要拿100吨三氯氢硅来换3吨6N的多晶硅。
    除了上面四家实实在在有东西出来的厂家以外，中国的宣布要上马的其它的化学法多晶硅项目也如过江之鲫，几乎到了多如牛毛的程度。比如江西赛维、江苏顺天、宁夏银星、南京大陆、江苏阳光等几十家公司，宁夏说2000吨，顺天就说出3000吨，阳光说5000吨，赛维就说15000吨，而南京大陆则号称18000吨的已经奠基。照公布的产量和进度看，明年中国将可达到十几万吨的年产量。

化学法的技术成熟吗？
    提到物理法，都说技术不成熟，仿佛化学法的技术很成熟似的。
    化学法的技术成熟吗？在WACKER，MEMC，三菱，HEMLOCK，应该是成熟的，但是，这些“成熟”的技术，是绝对不向中国企业转让的。所以，涌现出了一批技术“掮客”，都是号称从某某著名公司退休或跳槽，或之前在某某公司从事过西门子法多晶硅的工作，现在愿意向中国转让，可以，到目前为止，这种“技术掮客”类的公司还没有一个形成规模化生产的。新光是最早也是最典型的一个例子。
    其实化学法的工艺研发难度，绝对不会比物理法更小。这种试验所面临的风险，比物理法还要大得多，这也是为什么各地上面的多晶硅项目大部分雷声大、雨点小，往往奠基仪式举行过后，就不再有音讯的原因。
    我认为，前面的那些在中国的媒体上公布的已经开工建设的太阳能项目中，能够在两年内达产的产量，最多不会超过10000吨。原因是，化学法多晶硅的技术虽然在国外是成熟的，但因为技术封锁，目前没有哪一家能够从正规渠道买到技术。因此，所谓的转让技术，其实还是需要自己开发。事实上，国内唯一可以确信能够正常规模化投产的洛阳中硅，就是与中国有色金属研究总院合作开发的。目前，中硅也只有位于偃师的300吨的装置达到了正常生产，而同样位于偃师的二期700吨的线还在不断调试中，而三期在洛龙开发区的2000吨生产线还在进行忙碌的土建工作。
    徐州中能则采取了“挖角”的方式，从四川、洛阳广招人才，但传闻从峨嵋跑过去的几名技术人员则又被“抓”回了四川，尽管中能为了挽救这些技术“专家”，愿意拿出多达人民币五千万元来作为协商的筹码，但依然有传闻说今年五月下旬其中一名“专家”已经被判入狱（听说是五年，但有待证实）。其它的技术人员是否会遇到同样的问题，现在还不知道。但峨嵋自己的技术也是玄玄乎乎的，中能指望这些来自其它公司的“叛将”能够做到什么程度，也是很令人担心的。中能现在已经开始供货，但为什么要拿三氯氢硅来换多晶硅，也让人摸不着头脑。因为，三氯氢硅的生产，应该不是太难的事情。这是否意味着他们得到的技术不完整呢？
    江西赛维以自己强大的资金实力，借助“国外已经证明的成熟技术”，宣称要同时启动三套5000吨的多晶硅生产装置，六月份在上海的光伏与太阳能研讨会上，赛维的总裁佟为雪意气风发地展示了正在热火朝天地施工的15000吨多晶硅工地的照片；但对为什么要同时上三套5000吨的，而不是先上一套5000吨再扩建，或者直接上一套15000吨的，解释是希望用不同的工艺进行尝试比较，目前赛维心目中的首选工艺路线应当是常规的“改良西门子法”、“锌还原法”和“硅烷法”；但赛维的董事长彭小峰在该次会议的早些时候，却又大谈物理法，令人也有些云里雾里，摸不着头脑。也许，彭小峰准备拿出一套5000吨的装置来虚位以待，准备进行物理法多晶硅的试验，也不是不可能的。
    不过，目前，能够掌握“已经证明的成熟技术”的化学法多晶硅公司，应该只有那七家大公司，其它不少号称从这个那个公司跳槽出来，也掌握“技术”的一些所谓专家或者一些技术公司，可信度需要大打折扣，至少不能说自己“已经证明”了。而那些大的公司为什么要将技术给赛维，而且一干就是15000吨，为自己培养一个巨无霸型的竞争对手。这等于说，洪七公将打狗棒交给了欧阳锋，还奉送全套打狗棒法，外加降龙十八掌的掌法，还对这个老毒物说：“你如果华山论剑夺得头筹，咱俩共享霸主的名声”。
    ----有这个可能吗？
    除非洪七公知道西毒已经练蛤蟆功练得经脉错乱，存心要用正统武功让他走火入魔，毒气攻心。
    不管别人信不信，至少佟为雪是相信绝对有这个可能的。谁知道呢，多晶硅的江湖就是匪夷所思，比金庸和古龙笔下的武林复杂多了。因为比这更匪夷所思的事，早已在中原大地发生了。
    因此，国内的多晶硅的产能，不要被公布上马的数字所吓住。可以慢慢地等等看。时间，是检验诺言的最好的手段。

化学法多晶硅的成本、污染和安全
    除了技术原因外，成本，也是化学法的问题。现在国内化学法生产多晶硅的成本大约为每吨50万到70万之间，与电费的高低和回收技术的成熟度有关。而现在国内的化学法的6N多晶硅的出长批发价格是每吨275万元，利润空间很大。这个巨额利润是由于供求不平衡造成的，一旦供求达到大致的平衡，近几年的价格将在100万人民币每吨左右，而今后还会下降。这是化学法所面临的最大的问题。
    但是，物理法一旦规模生产的工艺成熟，生产成本大约在每吨15万元人民币左右（以每度0.85元的电价计算），甚至还可能更低。而且，投资一个1000吨的西门子法的工厂，资金规模在12亿人民币以上，而投资一个1000吨的物理法多晶硅侧工厂，资金规模在4亿元人民币左右。所以，从成本上来说，物理法有没有生存的空间，是不言而喻的。
    现在的不少拉单晶的厂家采用物理法和化学法掺料的方式，这是在物理法多晶硅没有达到技术规格之前的一种权宜之计，但也能提前为物理法多晶硅提供一些市场。
    除了西门子法外，最近还有不少公司在尝试用硅烷法、锌还原法来生产多晶硅，就像赛维所宣称的那样。
    这些方法同样是化学法。成本虽然可以比西门子法低，但低得有限，与物理法相比，成本的差别还是很大的。硅烷法的气体原料目前还是依赖进口，而锌还原的技术也还在探索之中。
    除了上面说的成本、技术和投资的问题外，还有一个环保和安全的问题。三氯氢硅的回收，四氯化硅的处理，硅烷的爆炸，这些问题如何解决，还没有很好的方法。
    西门子法的三氯氢硅在与氢气还原的时候，每次反应只有15%不到的参与了反应，剩下的与生成的氯化氢、四氯化硅等气体混在一起，成为有毒、腐蚀和易燃的气体。在对金属硅反应生产三氯氢硅的过程中，也有一些酸碱和腐蚀的液体产生。这些气体的回收技术，国外是封锁的，回收难度大，成本也高。在产量不大的时候，有些公司采取了直接排放的方式。今年三月份，美国华盛顿邮报对洛阳中硅的污染报道，就使得中国国家环保总局采取了行动。该报道也导致中国的几个太阳能公司在美国的股价应声而跌。
    硅烷法则还面临一个爆炸的问题。硅烷是一种极易爆炸的气体。目前，美国采取的方法是用氢气来稀释气体，降低硅烷的含量。但这样，不仅成本增加，在还原时的效率大大降低，时间延长，使得生产成本大幅上升。
    在环保方面，物理法有着先天的优势。它在整个处理过程中，没有任何排放。这是由于其技术路线确定的。化学法，是将硅先变成三氯氢硅，再将三氯氢硅分馏后，还原成硅。所以，反应量大。而物理法，则主要采用真空排气、定向凝固等物理法过程来除杂，因此没有污染。就算夹杂了一些化学处理方法，因为这些化学药剂只与硅中的杂质反应，而不与硅发生反应，而硅中的杂质含量都在千分之几以下，所以，物理法是个很环保的生产工艺。
    再加上物理法所消耗的电能只有化学法的十分之一，如果折算成二氧化碳的排放的话，每年还能产生不少二氧化碳排放指标。
    综上所述，目前所有这些生产多晶硅的方法，包括中国国内正在进行的西门子法的试验，从技术水平上来说，都差不多是站在同一个起跑线上，化学法走的稍微快一些；而从投资和成本的角度来说，各种化学法都不如物理法；而如果从环保和能源效率的角度来说，物理法将占据绝对的优势。

物理法的工艺成熟吗？
    物理法面临的最大问题是工艺不成熟的问题。现在，只有BSI和ELKEM能够批量生产。而能够全部用物理法的硅料直接生产出电池的，好像只有BSI公司，该公司目前生产的应该是5N的多晶硅，用这种材料100%地做成电池，可以达到13.3% 的光电转换效率，而其它的公司，如ELKEM，DOW CONNING，则全部是拿这些料来与化学法的多晶硅进行掺料使用，纯度也是5N的水平。
    国内也有不少作出5N的厂家，但其中的杂质含量则差异很大。曾经听过日本一家公司的采购人员说过，到中国某个厂家买过5N的产品，回去化验，发现是6N的，大喜过望，又买了几十吨，却发现连4N都不到，失望之余，连呼上当。
    我相信国内那家公司不是有心要骗他们，99%的可能是他们自己也搞不清楚自己生产的硅到底是几个N的。
    物理法的目标是做到6N，也就是杂质要做到1个ppm以下，但那一个ppm的杂质，是硼，是磷，还是铁，或者是哪几种杂质混合的，每种杂质的比例又是多少，这种种不同的组合，所得到的硅材料的性能是大不一样的。由于物理法的极限又刚好在6N附近，因此，材料的质量稳定性，其实，也就是硅中各种杂质的含量的稳定性，就是十分重要的。
    只有明白了每种杂质------尤其是施主和受主杂质以及那些对材料的有害杂质的含量，并且能将其控制在一定的范围内，才能说物理法的工艺成熟了。
    从目前来看，物理法的工艺还不能就说是成熟了。这，其实也就是物理法面临的最大的问题。如果这个问题解决了，物理法也就不会有什么争议了。
    那么这个问题什么时候解决呢？
    如果CSI采用BSI的冶金法多晶硅材料所生产的电池能够稳定在13.3%的效率以上，那么，至少在光电转换效率在13%左右的量级，可以说是成熟了。
    那么，光电转换效率能达到15%的物理法多晶硅的工艺的成熟，会是什么时候呢？其实我已经在前面的一篇博文《物理法多晶硅何时能够大规模生产？》里说过了，现在我的看法也没有变。

其它的竞争对手-----薄膜硅的硅烷？
    如果再广义一些，其实物理法还有其它的对手。目前，在各个研讨会上很热门的薄膜太阳能电池，就是一个。
    本来，这是属于太阳能电池范畴的事情，不是硅材料领域的。但是，由于薄膜硅太阳能电池，采用的是硅烷、四氯化硅或者三氯氢硅，而不会再用多晶硅，因此，这些薄膜的材料就会对物理法多晶硅的市场造成直接的侵犯。
    薄膜硅之所以能够得到大家的重视，就是由于现在硅材料太贵，而晶体硅的用硅量太多，比如现在常用的多晶硅电池片的厚度通常最薄也在160微米左右，而薄膜硅的厚度只有2~3微米，因此，似乎可以省去许多材料。
    但是，薄膜是要进行CVD沉积的，目前从工艺效率和环保的角度来说，最佳的原料气体应该是硅烷气。硅烷气的成本如果按照目前的进口到岸价，要达到近2000元/公斤，而如果国内可以达到批量生产的话，价格应当在300元/公斤左右。而考虑到硅烷的沉积效率，有人计算过，每瓦非晶硅薄膜太阳能电池所用的硅烷气的成本约为4元人民币，而目前每瓦多晶硅电池所用的硅材料的成本是25元左右。
    但是，上述的比较是假定硅烷为30万/吨、而多晶硅为300万/吨来比较的，而且，还没有计算硅烷气变成非晶硅薄膜的时候的用电和损耗。
    如果，每吨多晶硅的价格降到30万元一吨（这样，物理法的多晶硅生产厂依然可以保有50%以上的利润），则多晶硅电池的硅材料的成本将下降到2.5~3元/瓦，低于每瓦薄膜电池所用的硅烷气的成本。由于晶体硅电池的光电转换效率高，因此，在后续的电池成本、组件成本和安装成本的较量中，晶体硅还会占些上风。
    因此，只要多晶硅的成本下来，在成本方面是不必惧怕薄膜太阳能电池的。只有那些需要柔性薄膜，实现光伏建筑一体化等特殊用途，是晶体硅没有办法做到的。但是，在那种情形，薄膜硅的衬底也不能采用玻璃了，用什么材料，需要多高的成本，可能也要重新计算过再说。
    其实，说到薄膜太阳能电池，物理法多晶硅的那些与化学法相比的所有的短处，反倒成了长处。效率，物理法多晶硅至少已经可以达到13%了；光致衰减，现在几个国家的试验都表明没有衰减。而薄膜的，单层的转换效率只能在6~8%之间波动，而衰减怎么样都是存在的。没有办法，怎么说也是非晶硅啊，缺陷太多了。
    因此，那些对薄膜太阳能电池看好的人，可要谨慎一些。物理法多晶硅，可能会是你们最大的对手。

    综上所述，物理法多晶硅只要能够将自己的工艺稳定下来，生存的空间还是相当大的。而且，我们也欣喜地看到，国内，已经有公司可以在用自己的物理法多晶硅材料生产出效率较高、衰减较小同时也比较稳定的太阳能电池了。

总之，国人习惯是什么赚钱干什么，不管别人怎样。最后留下的只能是技术过关、规模够大的。