套用每年回顧行業(yè)的習(xí)慣用語：對于多晶硅-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”，我竟已寫了10年，從專職光伏記者，到投資多晶硅、光伏產(chǎn)業(yè)的工程公司職工，10年來，多晶硅-光伏行業(yè)始終牽動著我的思緒。這“不平凡”，絕非簡單地寫作習(xí)慣和照搬套用，而是從本世紀(jì)初至今，中國的多晶硅-光伏行業(yè)在短短20年時間里，風(fēng)云變幻、沉浮輪轉(zhuǎn)，已極盡濃縮了其他行業(yè)幾十年甚至上百年的發(fā)展軌跡。

“一切向前走，不能忘記走過的路；走得再遠(yuǎn)、走到再光輝的未來，也不能忘記走過的過去，不能忘記為什么出發(fā)。”值此“十三五”收官、“十四五”開局的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，站在“兩個一百年”的交匯關(guān)口，回望行業(yè)的發(fā)展歷程，希望能在興替得失間以筆承史，為下一段路途積蓄穩(wěn)健前行的力量。

以為紀(jì)念、以為祝愿。

緣起：光伏誕生

（19世紀(jì)~20世紀(jì)60年代）

8.中國硅產(chǎn)業(yè)初啟

②持續(xù)實(shí)現(xiàn)重大突破

但那時，美國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了以硅單晶替代鍺單晶，硅單晶因在性能和用途方面更市場化而占據(jù)了主導(dǎo)地位。而在我國“12年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃”中，硅單晶研發(fā)卻被排在了遠(yuǎn)在10年之后的1968年，這意味著我國將在此領(lǐng)域落后國外至少10年！

前文已經(jīng)提到過，硅這種地殼里含量豐富的元素，一旦得到成功開發(fā)提純和利用，就能制備成重要的半導(dǎo)體材料，將在制備晶體管和集成電路芯片方面具有廣闊前景。在此基礎(chǔ)上，為了提高電子的壽命和運(yùn)動速度，科研人員把材料的多晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉ЫY(jié)構(gòu)，這種人工培養(yǎng)晶體材料的技術(shù)被稱為單晶生長技術(shù)。

1959年，為了追趕上國外技術(shù)的研發(fā)腳步，在林蘭英等人的帶領(lǐng)之下，我國早于規(guī)劃時間，提前啟動了硅單晶的生產(chǎn)研究工作。

但是，新中國百廢待興，制取硅單晶最需要的保護(hù)氣體氬氣稀缺至極。氬氣是一種很重要的惰性氣體。為了防止氧化物等雜質(zhì)在高溫加熱時產(chǎn)生對提拉單晶的沾染，進(jìn)而影響單晶的質(zhì)量，在制備硅單晶的工藝中，都是以氬氣充當(dāng)爐膛的保護(hù)氣體。氬氣在當(dāng)時屬于禁運(yùn)品，中國自己又生產(chǎn)不了。沒有氬氣，硅單晶的研制幾乎不可能成功，這是西方的共識。

在這樣的背景下，林蘭英想出了“抽真空”的辦法，創(chuàng)造性地用機(jī)械抽氣機(jī)加上油擴(kuò)散泵來抽取真空，并把她在美國發(fā)明的籽晶保護(hù)罩運(yùn)用到了制作過程中。經(jīng)過一段時間的科研攻關(guān)，1958年底，在她的努力下，中國第一根硅單晶誕生了！這根8厘米長、直徑5.08厘米的圓柱體，如同小小的火把，點(diǎn)燃了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展希望。中國也成為繼美國和蘇聯(lián)之后，世界上第三個可以獨(dú)立拉制硅單晶的國家。

但是，這根單晶是用制備鍺單晶的爐子拉制而成，受設(shè)備條件限制，晶體完整性差、位錯密度大。所謂“位錯”，就是原子排列如陣容不整齊的隊伍，首位失顧、不能一管到底，電流通過會產(chǎn)生混亂。想要拉制出無位錯的硅單晶，必須有一臺設(shè)計合理、質(zhì)量上乘的硅單晶爐。為此，林蘭英又考察了蘇聯(lián)的封閉式硅單晶爐，經(jīng)過幾個月的試驗，發(fā)現(xiàn)了“老大哥”的設(shè)備也具有難以彌補(bǔ)的缺陷，于是決定另行研發(fā)。

1961年，中國第一臺開門式硅單晶爐制造成功，解決了“既可開門又可保持爐內(nèi)高真空度”的難題。1962年，正式拉制工作開始，中國第一根無錯位硅單晶拉制成功，其產(chǎn)品經(jīng)檢測質(zhì)量達(dá)到世界先進(jìn)水平。同時，這臺“功臣爐”也獲得國家新產(chǎn)品獎，并在次年的東京國際工業(yè)博覽會上展出，隨后批量化生產(chǎn)、遠(yuǎn)銷多國。1962年，林蘭英又采用水平布里奇曼生長法，成功制備了砷化鎵單晶——砷化鎵是第二代半導(dǎo)體材料，非常重要。在這期間，林蘭英又把目光投向了硅外延材料的研制。這是一種具有兩層硅單晶結(jié)構(gòu)的材料，具有非常重要的戰(zhàn)略意義。在硅單晶的基礎(chǔ)上，她又一次成功了。這種硅外延材料制作的一些新型硅器件，使得軍用雷達(dá)、電臺、遙感測量儀器等更為精確可靠。值得一提的是，這種材料在第一顆原子彈的制造過程中發(fā)揮了不可忽視的作用。林蘭英也因此成為了為“兩彈一星”作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家之一。

就在林蘭英成功研發(fā)硅單晶的第2年，1959年9月，718廠（華北無線電器材聯(lián)合廠）硅半導(dǎo)體車間也成功拉出中國半導(dǎo)體工業(yè)界的第一根硅單晶。這一年，北京電子管廠廠長周鳳鳴接受了北京市提出的要求研制硅單晶的任務(wù)，并按照帶回來的拉制爐藍(lán)圖制造爐子，開始研制硅材料和硅器件（曾試制硅合金三極管）。這一時期，北京電子管廠從事半導(dǎo)體生產(chǎn)的職工已有200人，年產(chǎn)二極管近100萬只，三極管3萬只，鍺單晶和零部件全部自己生產(chǎn)。