他不服国外企业垄断多晶硅生产,带领一支科研先驱突破重围,研发出中国自己的多晶硅生产技术;他扎根洛阳乡村,在飞扬的黄土地中见证产量居中国前三多晶硅巨头的诞生和壮大;他穿梭在神州各地,为企业更为产业呼喊奔走,在欧美贸易战中奋勇搏斗。他就是洛阳中硅高科技有限公司总工程师、多晶硅材料国家工程实验室主任严大洲。
低调深沉,他是话不离业务的务实学者
严大洲代表中国恩菲出席国家科技奖励大会
“上帝赐予人类的宝石”——严大洲用这几个字来形容自己打了半辈子交道的多晶硅。“多晶硅具有其他材料无法实现的功能,是现代信息化社会的基石,也是可以完美解决人类所面临的能源危机和环境危机,是最具发展潜力的光伏行业的基础功能材料。”
“这就是多晶硅做成的太阳能光伏板,平时我们办公的笔记本电脑都可以用它发的电”,严大洲总是为承担“让生活因为硅而更加绿色便捷”的使命而自豪,他的工作几乎都离不开“多晶硅”、“光伏”这些“关键词”,“多晶硅”、“光伏”已经成为他的一种生活方式,“嵌”在他每一天的日子里。
严大洲的大学经历,奠定了他在成就硅产业的基础。出生于湖北安陆市农村的严大洲,对中南大学有色冶金专业的每一个学习机会都倍加珍惜。一次偶然机会,他得到了给一名副教授做实验室助理的机会。而这位给严大洲最早的科学启蒙的副教授,就是现今国内有色冶金工业电化学领域的学术泰斗、中国工程院院士刘业翔。
“小到仪器的摆放,大到各种数据记录,教授都要求必须一丝不苟。也就是那时候,培养了我对科学的严谨和对冶金化学的热忱。”回忆起那时的经历,严大洲言语带着对恩师的感激。
1988年6月研究生毕业后,严大洲到当时的北京有色冶金设计研究总院(现中国恩菲工程技术有限公司)工作,先后承担了水泥、电解铝、锆、钛、稀土冶炼、稀土应用、半导体材料单晶硅、多晶硅等项目的科研和工程设计。
投身事业,缘起对中国硅产业的爱与恨
严大洲说,在工作期间,有一件事,对他“刺激”非常大,也成为他今后在多晶硅和光伏产业领域所有建树的原动力。
20世纪初,我国的光伏产业还非常落后,多晶硅的核心技术由国外垄断。2000年,一支由某省副省长组织带队、国家政府官员和多晶硅行业专家组成的“技术引进考察小组”远赴欧洲、日本,希望能引进一些先进技术,但这支高规格的队伍却在国外受到了“冷遇”。在德国,多晶硅公司只同意队伍中的政府官员乘坐观光车辆在厂区草草看看,而行业的专家只能坐在接待室内等待。而在日本,考察队伍也只受到车间主任级别人员的草草接待,根本不谈转让技术的话题。
当时,严大洲虽然没有参与此次考察,但有一个同事就在考察队伍中,听同事讲了此事后,他受到了很大的“刺激”,从那时起,严大洲就决定,要为我国的光伏产业做点事情。“打铁还需自身硬,尤其是核心技术方面,靠别人是行不通的。”
多晶硅早期用于半导体领域。七八十年代,由于大规模集成电路和超大规模集成电路技术的突破,半导体器件得到飞速发展,并在各行各业得到广泛的应用。在七八十年代的半导体高速发展时期,我国多晶硅小型生产厂家也多达30余家,但受制于美、日、德等多晶硅大国严重的技术封锁、市场垄断和倾销,九十年代国内只剩下两家,其中之一就是洛阳单晶硅厂——这也是严大洲多晶硅梦想的起点。
2002年底,北京有色冶金设计研究院决定与洛阳单晶硅厂合作,在洛阳建设年产300吨多晶硅项目,严大洲被任命为总设计师和合资公司副总经理。“之所以选择在洛阳,是因为当时洛阳市政府态度非常诚恳,从政策到资金都非常支持。”
严大洲说,在外国人看来,项目从300吨做起,规模不大,技术难度也不高,但在当时,国内还没有这么大规模的多晶硅生产线,且技术比较落后。
生产厂区设在偃师石牛村,因为资金有限,当时的办公环境也非常恶劣,办公室也是租农民家的民房。当时,一边办公,一边听着外面拖拉机‘突突突’的声音。那时,严大洲租住在厂区附近一个简陋的招待所里,为了尽快投产,他和团队扎根在农村,奋斗在黄土弥漫的厂区建设。生产线建设两年多的时间里,甚至很少有机会来到洛阳市区。
持续创新,从“第一”迈向下一个“第一”
2005年12月18日,注定要在中国多晶硅行业发展历史上描下浓彩重墨的一页——中硅高科2003年6月开工建设的年产300吨多晶硅项目终于在这一天正式投产并顺利生产出第一炉多晶硅。该生产线成为国内第一条拥有自主知识产权的多晶硅生产线,也是当时国内最大的多晶硅生产线。中硅高科第一炉多晶硅经检测,纯度完全可以满足太阳能光伏发电及电子信息产业的需求。这炉产品的诞生,标志了我国成功打破了国外长期以来对中国多晶硅生产的技术封锁和市场垄断,掌握了规模化生产的关键技术。
近几年来,我国多晶硅产业高速发展,实现了规模化供应。2011年,我国多晶硅产量达到8.2万吨,居世界首位。目前,洛阳中硅高科技有限公司已形成年产多晶硅万吨级规模生产线,年产量居中国前三、世界前八。
但在几年前,多晶硅在光伏电站的大规模应用,在我国还是天方夜谭,而最大的瓶颈,在于多晶硅生产成本和污染问题。“把第一批多晶硅生产出来,任务只完成了一半。如果生产多晶硅的成本过高、污染过大,会大大转用光伏发电的吸引力。”严大洲说。在严大洲看来,多晶硅用于光伏,而光伏是一个节能环保的产业,环保部不应该只表现在终端,而要贯穿于各个环节,在这方面,他是一个“眼里揉不得沙子的人”。
多晶硅生产过程中,每产1吨产品将产生约10至20吨的副产物四氯化硅,若处理不善,可能会导致环境污染或安全事故,因为之前我国多晶硅生产技术较为落后,曾经多晶硅被认为是一个“高污染”的行业,甚至将四氯化硅“妖魔化”,严大洲表示,公司的四氯化硅大部分经过氢化系统又转化为生产多晶硅的原料,小部分成为公司生产白炭黑的原料。
为了对付“四氯化硅”,严大洲带领研发团队研究了四氯化硅低温加压氢化工艺条件和催化机理,研究确定了最佳催化剂体系,成功设计了大型低温加压氢化装置,将副产物就地转化成三氯氢硅原料返回系统,借此技术,多晶硅生产成本降低35%,四氯化硅回收率99%以上。
国家科技部组织院士专家验收的结论为:技术取得重大突破,从根本上解决了四氯化硅综合利用难题,实现闭路循环和清洁生产,达到国际先进水平。
此外,严大洲及研发团队首创了具有自主知识产权的多晶硅尾气干法物理回收分离新工艺,打破了传统湿法回收造成大量物料浪费、投资和运行成本高、环保负担重的局限。
心系产业,为中国多晶硅企业奔走呐喊
在中硅高科,一说起严大洲,员工口中还有另外一个称号——“火车超人”。由于经常要赴外地参加各种研讨会、学术会议,严大洲不得不坐火车在各个城市间穿梭,为了节省经费,他不轻易搭乘飞机,而是选择更经济的卧铺或者高铁,有时甚至早上在北京,中午在洛阳,晚上又回到北京。
申请专利151项,获授专利权55项,发表论文和科技报告20多篇,以第一完成人获国家科技进步二等奖、河南省科技进步一等奖、国家发明专利优秀奖各1项------回顾严大洲科研历程,路漫漫,回眸一望,硕果已累累。
如今的严大洲,已经不是只为中硅高科而奔走,而是在为整个中国硅产业的进步而发声,称其为中国硅产业拓荒者不为过。但对于他来说,仍有些事,让他感到遗憾,那就是我国多晶硅企业在国际市场上海显得太稚嫩。
2008年3月9日,中硅高科在环保议题上曾无辜收到华盛顿邮报的恶意诋毁。更艰难的境遇出现在2012年。那一年,美、韩、德等国对上游多晶硅市场实施大幅低价倾销策略,严重影响企业生存;光伏终端产品遭遇美欧“反倾销、反补贴”调查,形成毁灭性打击;受金融危机、欧债危机影响,各国下调光伏补贴电价,削减装机规模,下游市场极具萎缩------面对企业库存积压、大面积亏损和减产、停产,甚至破产的艰难境地,曾有人用“哀鸿遍野”来形容行业发展的严峻形势。
艰难困苦,玉汝于成。面对媒体的恶意诋毁,严大洲多次进京汇报,并协调国内外媒体,以数据说话、以事实据理力争,终于得到市场公正的评价。在市场的寒冬中,严大洲仍然致力于通过技术改造和持续研发,以多晶硅制备技术国家工程实验室为平台,不断降本降耗,提升品质,节省投资。在研发了低温氢化第六代技术和第五代还原炉之后,36对棒、48对棒、60对棒还原炉、硅烷法流化床反应器等研究开发仍在进行。在行业的严冬里,严大洲带领下所实施的技改可至少降低成本10%,管理提升工作可降低成本5%,争取的外部条件可降低成本10%,与此同时的能耗控制管理为进一步降本奠定了基础,在沉寂中积淀力量,待时而飞。
黑暗过去,终见曙光。今年以来,随着欧盟光伏“双反”的顺利解决和国内光伏扶持政策的陆续实施,我国多晶硅产业开始缓慢复苏。上半年,中硅高科多晶硅产量超过5500吨,位居全国前三。
“太阳能是清洁、可持续发展的能源,是人类梦寐以求的能源终极目标。在这个大背景下,能做一些基础性的工作,我感到很欣慰。虽说在国际贸易战线上,中国的光伏产业包括多晶硅产业受到残酷打压,但这是发展中必须经历的过程,我们要通过这个过程改进技术、降低能耗,为人类广泛应用太阳能打下良好基础。”严大洲说。
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