緣起：光伏誕生

（19世紀(jì)~20世紀(jì)60年代）

8.中國(guó)硅產(chǎn)業(yè)初啟

③“游擊隊(duì)打敗了正規(guī)軍！”

1958年夏，第九次全國(guó)公安會(huì)議在上海召開(kāi)。會(huì)上，依據(jù)當(dāng)時(shí)國(guó)際技偵技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，公安部提出要大力提高技偵技術(shù)。1958年9月，天津市公安局決定在天津新生瑪鋼廠成立601實(shí)驗(yàn)所，目的是建立一個(gè)公安技偵器材基地，研制小型發(fā)報(bào)機(jī)、步話機(jī)等。實(shí)驗(yàn)所成立后，首先成立了化學(xué)提純組，并開(kāi)始從煙筒灰中提取鍺的實(shí)驗(yàn)工作。當(dāng)時(shí)，為解決原料不足的問(wèn)題，還曾經(jīng)掀起一股“全體職工齊動(dòng)員，家家搜集煙筒灰，支援601”的全民生產(chǎn)熱潮。隨后，開(kāi)始從石英石中制備硅的實(shí)驗(yàn)研究，研究人員利用硫-鋁還原法從石英石中制取粉末狀多晶硅。但如何進(jìn)一步熔煉出硅單晶，尚無(wú)任何進(jìn)展。

化學(xué)提純方法有局限，能否采用物理方法試試？于是，601試驗(yàn)所成立了物理提純組，僅靠著一本俄文版的《半導(dǎo)體冶金學(xué)》，研究工作艱難開(kāi)展。據(jù)了解，根據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)記載，硅單晶是用專(zhuān)門(mén)的硅單晶爐來(lái)進(jìn)行拉制的，這爐子究竟什么模樣？沒(méi)人知道。當(dāng)時(shí)，是靠著實(shí)驗(yàn)所的科研人員去北京有色冶金研究總院取經(jīng)后，照貓畫(huà)虎“學(xué)”出來(lái)的。終于，1959年9月15日，著名的“天津硅”誕生了，這是新中國(guó)第一顆“具有生產(chǎn)使用價(jià)值”的硅單晶，成為了共和國(guó)10年大慶的一份賀禮。

不過(guò)，按照當(dāng)時(shí)國(guó)外的資料，硅單晶的純度需要達(dá)到至少5個(gè)9才能派上用場(chǎng)，所以，硅單晶拉制成功后，進(jìn)一步提純的攻關(guān)又開(kāi)始了。后來(lái)，601試驗(yàn)所不惜重資買(mǎi)來(lái)一臺(tái)高頻爐。不過(guò)，令人意想不到的是，高頻爐買(mǎi)回來(lái)后，立刻被物理提純組給拆掉研究，并在此基礎(chǔ)上造出一臺(tái)區(qū)熔爐。1960年秋，物理提純組最終成功將一根硅單晶的純度提至7個(gè)9。1961年秋，由國(guó)防科委和國(guó)家科委聯(lián)合舉辦的“全國(guó)硅材料研討會(huì)”在北京召開(kāi)。7個(gè)9的硅單晶赴會(huì)，立刻又引起很大轟動(dòng)!聶榮臻元帥聞知此事后笑著說(shuō)：“這可是游擊隊(duì)打敗了正規(guī)軍!”

④加速實(shí)現(xiàn)工業(yè)化

1960年3月，國(guó)家計(jì)委、冶金部正式批準(zhǔn)在天津組建703廠（冶金部規(guī)定，硅的代號(hào)為703），中科院在北京建立半導(dǎo)體研究所開(kāi)始正式研發(fā)太陽(yáng)能電池。同年，在河北建立工業(yè)性專(zhuān)業(yè)化研究所——第十三所(河北半導(dǎo)體研究所)。我國(guó)的半導(dǎo)體工業(yè)體系初步建成。同年，黃昆、王守武、王守覺(jué)（王守武的弟弟）、林蘭英開(kāi)始研究平面光刻技術(shù)，并在1963年研發(fā)出5種硅平面器件，應(yīng)用在了109丙型計(jì)算機(jī)上。1965年，王守覺(jué)在一塊約1平方厘米大小的硅片內(nèi)，刻蝕了7個(gè)晶體管、1個(gè)二極管、7個(gè)電阻和6個(gè)電容的電路，我國(guó)第一塊集成電路由此誕生……半導(dǎo)體領(lǐng)域的科研成就令人振奮，工業(yè)化的大幕也徐徐拉開(kāi)。

上世紀(jì)60年代初，在當(dāng)時(shí)美蘇軍事競(jìng)備和我國(guó)面臨的國(guó)際形勢(shì)的背景下，為發(fā)展中國(guó)的軍工科技基礎(chǔ)材料，在加強(qiáng)大三線建設(shè)的同時(shí)，設(shè)立了739（峨眉半導(dǎo)體廠）、740（洛陽(yáng)單晶硅廠）、741（華山半導(dǎo)體）三大半導(dǎo)體材料企業(yè)。洛陽(yáng)單晶硅廠始建于1965年，是經(jīng)周恩來(lái)總理批準(zhǔn)國(guó)內(nèi)最早成立的國(guó)有大型硅材料生產(chǎn)企業(yè)。同樣，1965年5月，“三線”建設(shè)人員來(lái)到峨眉半導(dǎo)體廠（代號(hào)“739”），當(dāng)年8月15日，多晶硅工序試車(chē)成功，產(chǎn)出第一爐多晶硅，當(dāng)年10月全面投產(chǎn)。隨后，氬氣氛外熱式無(wú)位錯(cuò)區(qū)熔硅單晶拉制成功；拉制出第一根砷化鎵單晶；試制成功大直徑區(qū)熔硅單晶；國(guó)內(nèi)首次研究成功用于MOS集成電路的中子嬗變摻雜硅單晶……在建設(shè)發(fā)展的過(guò)程中，培養(yǎng)了一大批硅材料制造人才，對(duì)推動(dòng)后來(lái)中國(guó)光伏行業(yè)單晶硅片的發(fā)展起到了積極的作用，有人用“我國(guó)多晶硅、單晶硅技術(shù)孕育和保存了火種”來(lái)形容這三家單位不可替代的歷史地位。

⑤光伏邁步

幾乎與前文提到的霍夫曼不分前后，1958年~1965年，我國(guó)研發(fā)的P+/N太陽(yáng)能電池效率突飛猛進(jìn)。當(dāng)時(shí)，新中國(guó)人造地球衛(wèi)星工程，也就是代號(hào)“651”科研任務(wù)正在全面推進(jìn)。其中，研制光伏電池、協(xié)助中國(guó)空間技術(shù)研究院發(fā)射衛(wèi)星是對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言都非常前沿的任務(wù)。但是，之前的科研成果顯示，P+/N太陽(yáng)能電池在空間中運(yùn)行時(shí)會(huì)遭遇電子輻射，會(huì)造成電池衰減，使電池?zé)o法長(zhǎng)時(shí)間在空間運(yùn)行。1967年，研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，N+/P太陽(yáng)能電池具備更佳的耐輻射性，尤其是高阻的N+/P太陽(yáng)能電池，由此，高阻N+/P太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)正式被“651”任務(wù)采納。

資料顯示，1968年7~11月，中科院半導(dǎo)體所306組團(tuán)隊(duì)完成太陽(yáng)能電池的批量生產(chǎn)，總投片數(shù)5690片，成品3350片，電池成品率為62%。但出于穩(wěn)妥考慮，1970年4月24日，人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星上天，卻并沒(méi)有采用光伏這項(xiàng)當(dāng)時(shí)最前沿的技術(shù)作為電源，而是用了化學(xué)電池。“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星最終在太空中工作了28天。11個(gè)月后，基于“東方紅一號(hào)”設(shè)計(jì)的備用衛(wèi)星“實(shí)踐一號(hào)”發(fā)射，這個(gè)采用了光伏發(fā)電的衛(wèi)星最終在軌道上運(yùn)行了8年。這個(gè)項(xiàng)目，也在1978年的全國(guó)科學(xué)大會(huì)上獲得了重大成果獎(jiǎng)。

這就是中國(guó)光伏發(fā)電的起源。