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套用每年回顧行業(yè)的習(xí)慣用語(yǔ)：對(duì)于多晶硅-光伏行業(yè)來說，2020年是不平凡的一年。無意間回想才發(fā)現(xiàn)，這“不平凡”我竟已不經(jīng)意間寫了10年。“不平凡”不是簡(jiǎn)單地寫作習(xí)慣和照搬套用，而是中國(guó)的多晶硅-光伏行業(yè)在短短20年時(shí)間里的風(fēng)云變幻、沉浮輪轉(zhuǎn)。

值此“十三五”收官、“十四五”啟動(dòng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，站在“兩個(gè)一百年”的交匯關(guān)口，回望行業(yè)的發(fā)展歷程，在興替得失間，希望能夠?yàn)橄乱欢温吠痉e蓄穩(wěn)健前行的力量。

在江蘇徐州博物館，展出著距今已有2000年的漢代石刻《伏羲捧日》。石刻生動(dòng)展示了4000年前先民對(duì)太陽(yáng)的敬畏。自古，人類對(duì)于帶來光明和溫暖的太陽(yáng)就懷有無限崇拜，太陽(yáng)被賦予了豐富的想象成為神話故事的核心，后羿射日、夸父逐日、太陽(yáng)神阿波羅等，不勝枚舉。

太陽(yáng)向地球源源不斷地輸送豐富、潔凈的能源，人類對(duì)太陽(yáng)能的利用也有著非常悠久的歷史。早在周代，我國(guó)人民就能采用凹面鏡的聚焦性向日取火——這是我國(guó)乃至世界上對(duì)太陽(yáng)能最早的使用。《周禮·秋官司寇》中有“司烜氏掌以夫燧取明火于日”的記載；《淮南子·天文訓(xùn)》中有“故陽(yáng)燧見日，則燃而為火”；《論衡》中有“驗(yàn)日陽(yáng)燧，火從天來”，“遂”即“陽(yáng)燧”，《古今注》中提到，“陽(yáng)燧，以銅為之，形如鏡，照物則影倒，向日則火生。”陽(yáng)燧就是古代的太陽(yáng)灶。西晉時(shí)代，有人利用凸透鏡的聚焦特性，把冰削磨成凸透鏡，以之取火。但由于古代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平十分低下，在人類社會(huì)相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)歷史時(shí)期內(nèi)，太陽(yáng)能除了用作取火外，始終處于自然利用的初級(jí)階段，主要用以晾曬對(duì)象?！斗N樹說》中提到，收藏麥子“宜烈日中乘熱而收，用蒼耳葉或麻葉碎雜其中，則免化蛾。”在醫(yī)療方面，《黃帝內(nèi)經(jīng)》和《本草綱目》記載著公元前3世紀(jì)～5世紀(jì)就掌握的日光療法?！断丛┘洝分袑懙?，“驗(yàn)尸骨傷損處，用糟醋潑罨尸首，于露天以新油傘覆，欲見處迎日隔傘看，痕印見。”讓光線通過油傘，使有利觀察的射線充分集中，這與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上用紫外線檢查傷痕的原理相同。在軍事方面，公元前3世紀(jì)，希臘科學(xué)家阿基米德利用許多磨亮的金屬盾牌，聚集陽(yáng)光燒毀了攻擊西西里島東部西拉修斯港的一支羅馬艦隊(duì)，為保衛(wèi)家園立下了赫赫戰(zhàn)功。

這是古代利用太陽(yáng)能的概貌。進(jìn)入現(xiàn)代，人類開始了將太陽(yáng)能作為能源和動(dòng)力的探索。

在太陽(yáng)內(nèi)部，進(jìn)行著劇烈的由氫聚變成氦的核反應(yīng)，并不斷向宇宙空間輻射出巨大能量。太陽(yáng)內(nèi)部的熱核反應(yīng)足以維持6×1010年之久，相對(duì)人類歷史的有限年代而言，可以說是取之不盡、用之不竭的寶貴能源。地面上的太陽(yáng)輻射，會(huì)隨時(shí)間、地理緯度、氣候而變化，雖然實(shí)際可利用量較低，但可利用的資源仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滿足現(xiàn)在人類全部能耗及2100年后規(guī)劃的能源利用量。就全球而言，美國(guó)西南部、非洲、澳大利亞、中國(guó)西藏、中東等地區(qū)的全年總輻射量或者日照總時(shí)數(shù)最大，是世界上太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)。

將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能、合理開發(fā)太陽(yáng)能資源對(duì)于解決能源危機(jī)、緩解氣候變化具有重要影響。在上世紀(jì)末，就有專家估計(jì)，21世紀(jì)是可再生能源的世紀(jì)、太陽(yáng)能的世紀(jì)。“如果實(shí)施強(qiáng)化可再生能源的發(fā)展戰(zhàn)略，到21世紀(jì)中葉，可再生能源可占世界電力市場(chǎng)的3/5、燃料市場(chǎng)的2/5。在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換中，太陽(yáng)能處于突出位置。”美國(guó)的馬蒂奇博士曾經(jīng)在能源替代趨勢(shì)的研究結(jié)果中表明，太陽(yáng)能在21世紀(jì)將進(jìn)入快速發(fā)展的階段，并在2050年達(dá)到30%的比例，僅次于核能；到21世紀(jì)末，將取代核能成為第一位的能源。如今看到這個(gè)“預(yù)言”，感嘆良多，感悟更多。

我國(guó)是世界上太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家之一。全國(guó)總面積2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)，年輻射量在5000兆焦／平方米以上。北緯36°以北地區(qū)，除東北北部、東部以外，年平均日照時(shí)數(shù)都在2600小時(shí)以上，而錫林浩特、呼和浩特、銀川、西寧、拉薩一線以西北的內(nèi)陸地區(qū)，年平均日照時(shí)數(shù)更是超過3000小時(shí)，是中國(guó)日照最多的地區(qū)，發(fā)展光伏發(fā)電的優(yōu)質(zhì)條件可謂得天獨(dú)厚。

雖然我國(guó)是名副其實(shí)的太陽(yáng)能資源大國(guó)，但在光伏發(fā)電行業(yè)卻起步甚晚。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈包括上游硅料、硅片環(huán)節(jié)，中游電池片、電池組件環(huán)節(jié)和下游的應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)節(jié)。從全球范圍來看，產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游環(huán)節(jié)所涉及企業(yè)數(shù)量依次大幅增加，光伏市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)鏈呈金字塔結(jié)構(gòu)。其中，上游的多晶硅材料是信息產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，由石英砂加工的冶金級(jí)硅精煉而來，用于制造基于晶體硅的電池組件。石英砂是自然界中最常見、應(yīng)用最廣泛的非金屬礦物原料。我國(guó)石英砂礦藏種類多樣、儲(chǔ)量豐富，但受制于高純石英砂制備技術(shù)被發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷并限制出口，很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，我國(guó)石英砂的提純和規(guī)?；_采都處在非常艱難的探索階段。相應(yīng)地，硅料的生產(chǎn)也因產(chǎn)業(yè)起始端的制約而難以自主，更何況到本世紀(jì)初，多晶硅材料制備都因技術(shù)和市場(chǎng)受制于人而“一頭在外”。產(chǎn)業(yè)鏈的中游，是相對(duì)門檻較低、規(guī)模效應(yīng)凸顯的電池片及電池組件制備，我國(guó)雖然起步較晚，但卻在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了較大的國(guó)際影響力。與上游相對(duì)應(yīng)，則是國(guó)內(nèi)難以維系的光伏應(yīng)用市場(chǎng)。近年來，中國(guó)成為全球裝機(jī)量最大的國(guó)家，但即便如此，和龐大的生產(chǎn)能力相比，應(yīng)用環(huán)節(jié)的健康發(fā)展仍然任重道遠(yuǎn)。

20年，和其他在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期得到國(guó)家大力扶持，甚至有外國(guó)專家指路而發(fā)展起來的行業(yè)不同，中國(guó)的多晶硅-光伏行業(yè)在成長(zhǎng)的道路上少了學(xué)習(xí)和青春的溫柔過渡，有的是歷盡世事、飽經(jīng)滄桑的歷練和捶打。

從無人問津的冷門行業(yè)到資本競(jìng)逐的價(jià)值熱土，從政策荒蕪的偏僻一隅到“大力”支持的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，從不計(jì)后果的“瘋狂試錯(cuò)”到輾轉(zhuǎn)騰挪地艱難求生，從對(duì)外依賴的被動(dòng)無助到自主研發(fā)……這近20年的“吸睛”經(jīng)歷，中國(guó)多晶硅-光伏行業(yè)給人“橫空出世”之感，但梳理發(fā)展歷程不難發(fā)現(xiàn)，在國(guó)家國(guó)防科工、資源能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“隱線”里，始終不乏其重要的影響。

一、緣起：光伏誕生（19世紀(jì)~20世紀(jì)60年代）

1839年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾首次發(fā)現(xiàn)光生伏特效應(yīng)。1883年，通過使用硒鍍?cè)谝粋€(gè)薄層的黃金上面來形成發(fā)電設(shè)備——太陽(yáng)能電池。這歷時(shí)近半個(gè)世紀(jì)的研發(fā)成果，效率只有1%，而這微不足道的1%，造就了光伏行業(yè)今日發(fā)展。

1.初識(shí)光伏

現(xiàn)代人利用太陽(yáng)能的歷史可以追溯到400年前。1615年、1878年，太陽(yáng)能抽水泵和太陽(yáng)能印刷機(jī)相繼在法國(guó)誕生。據(jù)了解，目前可知的最早有關(guān)光伏發(fā)現(xiàn)的資料記錄于1839年，亞歷山大·貝克勒爾以金屬電極放置于電解溶液中展開研究，發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)進(jìn)入介質(zhì)后，在光線下會(huì)產(chǎn)生微小電流，于是被稱為光生伏特效應(yīng)。

1873年，英國(guó)工程師史密斯在測(cè)試水中的電報(bào)電纜材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)了硒的光電導(dǎo)性。

1877年，W.G.亞當(dāng)斯和R.E.戴伊在凝固的硒上觀察到光伏效應(yīng)，并發(fā)表了一篇關(guān)于硒電池的論文，標(biāo)題為《The action of light on selenium（光在硒中的行為效應(yīng)）》。論文發(fā)表在《Proceedings of the Royal Society（英國(guó)皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)）》，A25，113論文集。

1882年，托馬斯·愛迪生電力試驗(yàn)獲得成功，并建成了世界上第一座發(fā)電廠，開啟了電力行業(yè)的發(fā)展歷程。

1883年，查爾斯·弗瑞茲開發(fā)出通過使用硒鍍?cè)谝粋€(gè)薄層的黃金上面來形成發(fā)電設(shè)備——發(fā)出小于1%的效率的太陽(yáng)能電池。后來，人們就把能夠產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)的器件稱為光伏器件。雖然，弗瑞茲希望太陽(yáng)能電池可以和愛迪生的火力發(fā)電廠競(jìng)爭(zhēng)，但轉(zhuǎn)換效率過低，實(shí)用性欠缺。同年，太陽(yáng)能摩托被制造出來，據(jù)說可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)1.6馬力的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，但是這些動(dòng)力裝置都以聚光的方式采集陽(yáng)光，發(fā)動(dòng)機(jī)功率小、造價(jià)昂貴、實(shí)用價(jià)值不大。

1887年，“電磁波之父”海因里希·赫茲研究了紫外線光導(dǎo)性，發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。次年，世界上第一個(gè)太陽(yáng)能電池專利被授予。在這幾年間，世界上第一個(gè)基于外光電效應(yīng)太陽(yáng)能電池問世，相關(guān)專利也接踵而至。

1904年，德國(guó)物理學(xué)家霍爾瓦克斯發(fā)現(xiàn)銅與氧化亞銅結(jié)合在一起具有光敏特性，并制造出半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池。

1905年，愛因斯坦將論文《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)推測(cè)性觀點(diǎn)》郵寄給德國(guó)的《物理年鑒》，這是當(dāng)時(shí)國(guó)際物理學(xué)界聲望最高的雜志。16年后，愛因斯坦因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1916年，波蘭科學(xué)家楊·柴可夫斯基通過偶然的機(jī)會(huì)，不小心將原本應(yīng)該插入墨水瓶的鋼筆放到了正熔融錫的坩堝中，發(fā)現(xiàn)失誤趕緊把筆拔出時(shí)，他發(fā)現(xiàn)筆頭上竟然掛了一條細(xì)細(xì)的錫絲線。于是，他將鋼筆頭換成毛細(xì)管再次演練這個(gè)提拉方法，經(jīng)過研究證實(shí)，用這樣的方法拉出的單晶金屬直徑1毫米、長(zhǎng)可達(dá)150厘米。1918年，他將發(fā)明經(jīng)過進(jìn)行分析總結(jié)并公開發(fā)表，這種生長(zhǎng)單晶體金屬的提拉法也日益推廣開來，成為提純錫、鉛、鋅等金屬的重要方法。

第一次世界大戰(zhàn)的孕育和開始，對(duì)光伏行業(yè)造成了較大影響，但也使人民看到了以石油為代表的能源作為現(xiàn)代軍事、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的血液的重要作用。

1932年，奧德博爾特和斯托拉在硒化鎘中發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，硒化鎘至今還是仍在使用的光電材料。

1935年、1946年，安東·H·拉姆和羅素·奧爾相繼獲得“光電器件”和“光敏感設(shè)備”的專利。