江西星火有机硅厂是中国蓝星（集团）股份有限公司下属的国家重点国防化工和化工新材料生产大型企业，有机硅单体产量为亚洲最大、世界第三。图为江西星火有机硅厂厂区全景。 （杜燕青 供图）
硅产业在国民经济中占有重要位置，特别是近年来快速发展的战略性新兴产业对硅材料的需求越来越大。与此同时，高端硅材料对高科技产业发展的支撑作用日益明显。由此业内专家断言：中国硅产业将迎来一个大有作为的发展黄金期。目前我国硅材料在产业规模、产品种类等方面，已经取得突出成果，不过，大而不强的问题依然困扰产业发展，亟待通过技术创新实现产业升级，在高端硅材料、光伏材料等行业有所突破，真正实现中国硅产业的崛起。
发展成果与问题并存
本世纪以来，我国硅产业异军突起，除单晶硅、多晶硅、有机硅、光伏电池、石英玻璃等已确立了大国地位之外，在高科技属性的光纤、光学、光电子、微电子、集成电路、半导体等领域的生产与应用也取得重大突破。目前高纯石英加工已具有4N中端产品生产能力，特别在石英坩埚、石英大管制造，石英光电LCD/LED制造，石英器皿器件制造等，都取得了长足进步。其中，石英玻璃体量较大，目前市场规模已达30亿元。
特别值得一提的是，经过近几年的建设，我国光伏业已跃居世界首位，在全球具有无可匹敌的实力。整体表现为：光伏产品质优价廉，在光伏电站设计、按照和运用等方面积累了丰富经验，光伏元件包括光伏组件和逆变器都通过多项国际认证，且产品保质期长、材料性能好。
从具体数字上可以直观地看出我国光伏业的实力和地位：2012年全球多晶硅产能42.9万吨/年，其中我国为20.1万吨/年，2013年还将有5.7万吨/年产能建成投产。我国硅产业在全球的占比（国内企业数/全球总企业数）：硅材料生产企业59/105家、晶硅硅片生产企业226/256家、太阳电池生产企业157/275家、太阳能光伏组件企业497/1353家。其中太阳能电池产量连续6年保持第一。
专家指出，这些年我国硅产业的发展成果值得肯定，但毋庸讳言的是，我国硅产业与国外发达国家相比，仍处于较落后的地位。行业落后特征主要表现为：产业对外依赖度过高、装置开车率过低、资源与能源消耗偏高、产品档次低等。特别是产品加工装置单套能力过小，如目前全国单晶炉约有1.7~2万台，除相对落伍的62炉和70炉基本被淘汰之外，其他多被收购，致使产能过剩依然严重，单晶炉开工率不足1/4，仅有少数大企业维持较高负荷率，小规模企业绝大多数停产。
另外，受制于硅产业明显的上下游联动作用，下游低迷可通过逆向传导给上游，由此引发整个产业链陷入低迷状态。例如，在早几年多晶硅疯狂颠覆期，用于拉晶的石英坩埚一只难求，巨大的市场诱惑力和赚钱效应引发一轮大规模扩能潮，而随着多晶硅步入低迷，石英坩埚风光不再，目前陷入泥潭不能自拔。而石英坩埚是拉动晶体硅的主要耗材，占单晶消耗的12%。
逆势崛起重在技术创新
业内专家认为，我国硅产业发展不能停滞不前，要争取国际领先，根本出路在于科学选择突破方向，应重点主攻原料加工、生产工艺和装备制造三大领域，从而提升产品档级。
国化低碳工程技术中心总工程师仲伟科经研究认为，石英玻璃未来发展方向主要为：一是精细熔融石英陶瓷坩埚，多晶铸锭用石英陶瓷坩埚，大尺寸高纯石英管、棒。它们将大规模应用于光伏产业和电子半导体产业等领域。
二是照明光源市场。随着国家限制普通白炽灯的生产和销售，石英卤素灯需求量或将发生井喷，而基础设施建设对石英高强度气体放电灯(HID)或有较大拉动，预计今后有20%的年均增速，而汽车金卤灯用的石英管，国内产品将有较大替代空间。另外，石英紫外线杀菌灯系列被广泛用于医院、学校等公共场所。
三是信息产业领域。石英材料是信息产业基础材料，可用于制作大口径石英炉管，立式系统(VTR)可用于扩散、氧化、CVD、LPCVD等，用于晶片承载器的各种石英舟，以及各种高纯石英运载系统石英棒、石英架、石英悬臂等。
四是石英光纤。这是一种以高折射率的纯石英玻璃材料为芯，以低折射率的有机或无机材料为包皮的光学纤维，趋势是替代塑料光纤。
五是球形硅微粉。球形硅微粉具有绝缘性能、化学稳定性良好，对模具的磨损小、易分散等优点，主要用于大规模集成电路封装、航空航天、精细化工等。
然而，业内对我国硅资源利用状况也存有担忧。有关资料显示，脉石英(水晶)在我国大陆资源储量很少, 仅占硅质原料保有资源储量的0.93%，且主要分布在江苏、湖北、安徽、陕西、新疆等少数地区。因此，研发加工中低品位硅矿石相关技术更具紧迫性。
成都理工大学教授汪灵表示，我国对高纯石英原料的需求逐年扩大，但高品位硅石原矿逐渐减少，这就要求科研部门及行业必须抓紧研发相应先进技术，使用中低品位原矿制备高纯石英，当务之急是重点攻克高纯石英加工的原料选择技术、工艺技术、装备技术和质量检测技术。“当然，这需要从国家层面调动和组织力量，进行集中攻关。”汪灵说。
作为硅产业重要组成部分，当前光伏产业正遭遇寒霜期，是弃是保，这令行业非常纠结。但总体上看，坚持产业发展、力求逆势做强应当是主流观点。对此，多位专家认为，应当在光伏低迷中看到其中蕴含的潜力和增长性；业内当痛定思痛，寻求突围之路。
有专家给记者算了一笔账：硅矿石到冶金级硅的能耗为7~8千瓦时/千克，冶金级硅到高纯硅的能耗为100千瓦时/千克，到硅片过程的能耗为20千瓦时/千克（按每千克硅材料生产150瓦太阳电池）以上部分0.85千瓦时/瓦，硅片到太阳电池的过程约为0.3千瓦时/瓦，太阳电池到光伏组件则为0.2千瓦时/瓦，合计起来约为每瓦光伏系统耗电少于两度，即使在太阳辐照介于两类和三类之间的北京，1千瓦光伏发电系统年发电1100千瓦时，两年内就能够回收生产光伏组件的能量，而光伏组件的寿命至少也是25年。光伏能源的投入产出比数据足以佐证其有着巨大生命力。
国家发改委能源研究所研究员耿志成对光伏产业进行了战略解读。他说：“进入2013年以来，国家有关部门先后发布12个光伏产业政策，其中包括3月1日国家电网出台的《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》、7月15日国务院出台的《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》等，其密集程度是空前的，这说明国家对于光伏产业的重视程度，产业发展一定是前途光明。”他认为，世界能源结构正由高碳向低碳和无碳转变，能源供应将发生重大调整，包括光伏在内的新能源发展空间很大。
国家新能源工程技术研究中心副主任李仲明分析判断，至2020年，我国能源消耗总量增速将可能大于GDP增速，故改变能源结构迫在眉睫。光伏应用领域将向社会各领域过渡。为此，大规模提高太阳能电池性能是当务之急。行业要尽快开发新的电池工艺和结构，提效硅基薄膜、铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）、聚光电池效能。鉴于硅材料在太阳能电池成本比重为50%，改善供应和改进电池工艺，促进光伏组件和系统成本大幅度下降是主攻方向。因此，产业链每个环节对提高效率、降低成本都很重要，其产品要加速向高效、向薄片、向大规模转换。“光伏发电不能靠补贴过日子，盈利的产业才能持久。” 李仲明的话值得深思。
而上述专家的观点也为一些生产企业所认可。北京雅博石光照明器材有限公司总经理杨军认为，中国已为最大多晶硅生产与使用国，今后的增长点在于光伏、光纤，其中光纤预计每年保持增速20%~30%。“鉴于光纤加工难度大，只有高技术含量、高纯度产品才有前途。”杨军告诉记者。
打造产业基地恰逢其时
我国硅产业特别是高端硅材料面临巨大的市场机遇。比如高纯石英管、棒等产品，2009年市场需求量约为5万吨，产量仅为2.5万吨，而2012年同类产品市场消费量已经超过15万吨；球形硅微粉需求增长也很快，目前年消费量达6万吨左右。可见，我国硅产业过剩的是中低端产品，高端产品将长期处于供不应求状况。
针对当前存在的产能过剩、低端产品同质化竞争严重等普遍性问题，我国硅产业亟待由生产大国向制造强国转变。目前行业已初步达成了共识，今后要避免盲目扩能，摒弃分散布局，整合各路资源，将资金与技术优先向资源丰富地区聚集，打造若干个硅产业高地，加速培养我国造现代化硅产业基地。
近期我国的一些硅产业基地建设已有实际性进展。日前，河北四方通信设备有限公司与上海交通大学签署协议，拟联手打造现代光纤产业集群工程。该工程以石英光纤和塑料光纤为主导，以光缆、光纤传感器、桌面云系统终端等为链条，产品将应用于武器装备、航空航天、石化、智慧城市及光纤通信网络需求等诸多领域。建设周期自2013年10月至2018年9月。
球形硅微粉生产基地也初具规模。目前安徽蚌埠中凯电子材料有限公司建有一套1200吨/年的工业生产装置，采用中国建材国际工程有限公司与蚌埠玻璃工业设计研究院合作研发出火焰法技术。
尤其值得一提的是，江苏东海硅产业基地初具规模。在“中国水晶之都”的东海境内，石英储量3亿吨，纯度达99.99％，水晶储量超过30万吨，储存量占全国70%以上。目前全县拥有硅工业企业近千家，形成了石英玻璃制品、高纯硅微粉、高纯压电晶体、新型电光源、高纯晶体硅等几大完整的产业链体系，产品种类达上千种。
据记者了解，东海硅产业目标定位是打造“国际知名的水晶之都、国家重要的硅材料产业基地、世界级石英加工中心”，把硅工业打造成为千亿规模产业，把光伏产业打造成为百亿特色产业，以高标准、新定位抢占硅产业发展高地。力争到2015年，硅材料产值达到800亿元，产值超亿元的企业达到30家；力争到2020年，硅材料产值达到1500亿元，培育3~5家百亿规模企业。
近年来，东海凭借丰富的硅资源和渐成气候的硅产业巨大吸引力，除外来投资陡增之外，还不断引入了新工艺、新技术和新装备，提升了硅产业的科技含量和规模水平。如国务院国资委管理的中材集团江苏硅材料、美国纳斯达克上市公司晶澳太阳能、北京雅博集团组建的江苏石光光伏、台玻集团投资兴建的台玻东海玻璃等，都以数亿或数十亿资金的投入，在东海共同打造我国硅重要的产业基地。
2013年9月27日，河北廊坊霸州市康仙庄乡小辛庄村，安装在居民曹卿田自家小院中的“屋顶光伏电站”开始并网运行。这是目前河北地区并网容量最大的居民分布式光伏项目，占地约300平方米，共安装峰值250瓦的光伏组件200块，总装机容量为50千瓦。 （CFP 供图）
