江西星火有機硅廠是中國藍星（集團）股份有限公司下屬的國家重點國防化工和化工新材料生產大型企業，有機硅單體產量為亞洲最大、世界第三。圖為江西星火有機硅廠廠區全景。 （杜燕青 供圖）
硅產業在國民經濟中占有重要位置，特別是近年來快速發展的戰略性新興產業對硅材料的需求越來越大。與此同時，高端硅材料對高科技產業發展的支撐作用日益明顯。由此業內專家斷言：中國硅產業將迎來一個大有作為的發展黃金期。目前我國硅材料在產業規模、產品種類等方面，已經取得突出成果，不過，大而不強的問題依然困擾產業發展，亟待通過技術創新實現產業升級，在高端硅材料、光伏材料等行業有所突破，真正實現中國硅產業的崛起。
發展成果與問題并存
本世紀以來，我國硅產業異軍突起，除單晶硅、多晶硅、有機硅、光伏電池、石英玻璃等已確立了大國地位之外，在高科技屬性的光纖、光學、光電子、微電子、集成電路、半導體等領域的生產與應用也取得重大突破。目前高純石英加工已具有4N中端產品生產能力，特別在石英坩堝、石英大管制造，石英光電LCD/LED制造，石英器皿器件制造等，都取得了長足進步。其中，石英玻璃體量較大，目前市場規模已達30億元。
特別值得一提的是，經過近幾年的建設，我國光伏業已躍居世界首位，在全球具有無可匹敵的實力。整體表現為：光伏產品質優價廉，在光伏電站設計、按照和運用等方面積累了豐富經驗，光伏元件包括光伏組件和逆變器都通過多項國際認證，且產品保質期長、材料性能好。
從具體數字上可以直觀地看出我國光伏業的實力和地位：2012年全球多晶硅產能42.9萬噸/年，其中我國為20.1萬噸/年，2013年還將有5.7萬噸/年產能建成投產。我國硅產業在全球的占比（國內企業數/全球總企業數）：硅材料生產企業59/105家、晶硅硅片生產企業226/256家、太陽電池生產企業157/275家、太陽能光伏組件企業497/1353家。其中太陽能電池產量連續6年保持第一。
專家指出，這些年我國硅產業的發展成果值得肯定，但毋庸諱言的是，我國硅產業與國外發達國家相比，仍處于較落后的地位。行業落后特征主要表現為：產業對外依賴度過高、裝置開車率過低、資源與能源消耗偏高、產品檔次低等。特別是產品加工裝置單套能力過小，如目前全國單晶爐約有1.7~2萬臺，除相對落伍的62爐和70爐基本被淘汰之外，其他多被收購，致使產能過剩依然嚴重，單晶爐開工率不足1/4，僅有少數大企業維持較高負荷率，小規模企業絕大多數停產。
另外，受制于硅產業明顯的上下游聯動作用，下游低迷可通過逆向傳導給上游，由此引發整個產業鏈陷入低迷狀態。例如，在早幾年多晶硅瘋狂顛覆期，用于拉晶的石英坩堝一只難求，巨大的市場誘惑力和賺錢效應引發一輪大規模擴能潮，而隨著多晶硅步入低迷，石英坩堝風光不再，目前陷入泥潭不能自拔。而石英坩堝是拉動晶體硅的主要耗材，占單晶消耗的12%。
逆勢崛起重在技術創新
業內專家認為，我國硅產業發展不能停滯不前，要爭取國際領先，根本出路在于科學選擇突破方向，應重點主攻原料加工、生產工藝和裝備制造三大領域，從而提升產品檔級。
國化低碳工程技術中心總工程師仲偉科經研究認為，石英玻璃未來發展方向主要為：一是精細熔融石英陶瓷坩堝，多晶鑄錠用石英陶瓷坩堝，大尺寸高純石英管、棒。它們將大規模應用于光伏產業和電子半導體產業等領域。
二是照明光源市場。隨著國家限制普通白熾燈的生產和銷售，石英鹵素燈需求量或將發生井噴，而基礎設施建設對石英高強度氣體放電燈(HID)或有較大拉動，預計今后有20%的年均增速，而汽車金鹵燈用的石英管，國內產品將有較大替代空間。另外，石英紫外線殺菌燈系列被廣泛用于醫院、學校等公共場所。
三是信息產業領域。石英材料是信息產業基礎材料，可用于制作大口徑石英爐管，立式系統(VTR)可用于擴散、氧化、CVD、LPCVD等，用于晶片承載器的各種石英舟，以及各種高純石英運載系統石英棒、石英架、石英懸臂等。
四是石英光纖。這是一種以高折射率的純石英玻璃材料為芯，以低折射率的有機或無機材料為包皮的光學纖維，趨勢是替代塑料光纖。
五是球形硅微粉。球形硅微粉具有絕緣性能、化學穩定性良好，對模具的磨損小、易分散等優點，主要用于大規模集成電路封裝、航空航天、精細化工等。
然而，業內對我國硅資源利用狀況也存有擔憂。有關資料顯示，脈石英(水晶)在我國大陸資源儲量很少, 僅占硅質原料保有資源儲量的0.93%，且主要分布在江蘇、湖北、安徽、陜西、新疆等少數地區。因此，研發加工中低品位硅礦石相關技術更具緊迫性。
成都理工大學教授汪靈表示，我國對高純石英原料的需求逐年擴大，但高品位硅石原礦逐漸減少，這就要求科研部門及行業必須抓緊研發相應先進技術，使用中低品位原礦制備高純石英，當務之急是重點攻克高純石英加工的原料選擇技術、工藝技術、裝備技術和質量檢測技術。“當然，這需要從國家層面調動和組織力量，進行集中攻關。”汪靈說。
作為硅產業重要組成部分，當前光伏產業正遭遇寒霜期，是棄是保，這令行業非常糾結。但總體上看，堅持產業發展、力求逆勢做強應當是主流觀點。對此，多位專家認為，應當在光伏低迷中看到其中蘊含的潛力和增長性；業內當痛定思痛，尋求突圍之路。
有專家給記者算了一筆賬：硅礦石到冶金級硅的能耗為7~8千瓦時/千克，冶金級硅到高純硅的能耗為100千瓦時/千克，到硅片過程的能耗為20千瓦時/千克（按每千克硅材料生產150瓦太陽電池）以上部分0.85千瓦時/瓦，硅片到太陽電池的過程約為0.3千瓦時/瓦，太陽電池到光伏組件則為0.2千瓦時/瓦，合計起來約為每瓦光伏系統耗電少于兩度，即使在太陽輻照介于兩類和三類之間的北京，1千瓦光伏發電系統年發電1100千瓦時，兩年內就能夠回收生產光伏組件的能量，而光伏組件的壽命至少也是25年。光伏能源的投入產出比數據足以佐證其有著巨大生命力。
國家發改委能源研究所研究員耿志成對光伏產業進行了戰略解讀。他說：“進入2013年以來，國家有關部門先后發布12個光伏產業政策，其中包括3月1日國家電網出臺的《關于做好分布式電源并網服務工作的意見》、7月15日國務院出臺的《關于促進光伏產業健康發展的若干意見》等，其密集程度是空前的，這說明國家對于光伏產業的重視程度，產業發展一定是前途光明。”他認為，世界能源結構正由高碳向低碳和無碳轉變，能源供應將發生重大調整，包括光伏在內的新能源發展空間很大。
國家新能源工程技術研究中心副主任李仲明分析判斷，至2020年，我國能源消耗總量增速將可能大于GDP增速，故改變能源結構迫在眉睫。光伏應用領域將向社會各領域過渡。為此，大規模提高太陽能電池性能是當務之急。行業要盡快開發新的電池工藝和結構，提效硅基薄膜、銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe）、聚光電池效能。鑒于硅材料在太陽能電池成本比重為50%，改善供應和改進電池工藝，促進光伏組件和系統成本大幅度下降是主攻方向。因此，產業鏈每個環節對提高效率、降低成本都很重要，其產品要加速向高效、向薄片、向大規模轉換。“光伏發電不能靠補貼過日子，盈利的產業才能持久。” 李仲明的話值得深思。
而上述專家的觀點也為一些生產企業所認可。北京雅博石光照明器材有限公司總經理楊軍認為，中國已為最大多晶硅生產與使用國，今后的增長點在于光伏、光纖，其中光纖預計每年保持增速20%~30%。“鑒于光纖加工難度大，只有高技術含量、高純度產品才有前途。”楊軍告訴記者。
打造產業基地恰逢其時
我國硅產業特別是高端硅材料面臨巨大的市場機遇。比如高純石英管、棒等產品，2009年市場需求量約為5萬噸，產量僅為2.5萬噸，而2012年同類產品市場消費量已經超過15萬噸；球形硅微粉需求增長也很快，目前年消費量達6萬噸左右。可見，我國硅產業過剩的是中低端產品，高端產品將長期處于供不應求狀況。
針對當前存在的產能過剩、低端產品同質化競爭嚴重等普遍性問題，我國硅產業亟待由生產大國向制造強國轉變。目前行業已初步達成了共識，今后要避免盲目擴能，摒棄分散布局，整合各路資源，將資金與技術優先向資源豐富地區聚集，打造若干個硅產業高地，加速培養我國造現代化硅產業基地。
近期我國的一些硅產業基地建設已有實際性進展。日前，河北四方通信設備有限公司與上海交通大學簽署協議，擬聯手打造現代光纖產業集群工程。該工程以石英光纖和塑料光纖為主導，以光纜、光纖傳感器、桌面云系統終端等為鏈條，產品將應用于武器裝備、航空航天、石化、智慧城市及光纖通信網絡需求等諸多領域。建設周期自2013年10月至2018年9月。
球形硅微粉生產基地也初具規模。目前安徽蚌埠中凱電子材料有限公司建有一套1200噸/年的工業生產裝置，采用中國建材國際工程有限公司與蚌埠玻璃工業設計研究院合作研發出火焰法技術。
尤其值得一提的是，江蘇東海硅產業基地初具規模。在“中國水晶之都”的東海境內，石英儲量3億噸，純度達99.99％，水晶儲量超過30萬噸，儲存量占全國70%以上。目前全縣擁有硅工業企業近千家，形成了石英玻璃制品、高純硅微粉、高純壓電晶體、新型電光源、高純晶體硅等幾大完整的產業鏈體系，產品種類達上千種。
據記者了解，東海硅產業目標定位是打造“國際知名的水晶之都、國家重要的硅材料產業基地、世界級石英加工中心”，把硅工業打造成為千億規模產業，把光伏產業打造成為百億特色產業，以高標準、新定位搶占硅產業發展高地。力爭到2015年，硅材料產值達到800億元，產值超億元的企業達到30家；力爭到2020年，硅材料產值達到1500億元，培育3~5家百億規模企業。
近年來，東海憑借豐富的硅資源和漸成氣候的硅產業巨大吸引力，除外來投資陡增之外，還不斷引入了新工藝、新技術和新裝備，提升了硅產業的科技含量和規模水平。如國務院國資委管理的中材集團江蘇硅材料、美國納斯達克上市公司晶澳太陽能、北京雅博集團組建的江蘇石光光伏、臺玻集團投資興建的臺玻東海玻璃等，都以數億或數十億資金的投入，在東海共同打造我國硅重要的產業基地。
2013年9月27日，河北廊坊霸州市康仙莊鄉小辛莊村，安裝在居民曹卿田自家小院中的“屋頂光伏電站”開始并網運行。這是目前河北地區并網容量最大的居民分布式光伏項目，占地約300平方米，共安裝峰值250瓦的光伏組件200塊，總裝機容量為50千瓦。 （CFP 供圖）
