多晶硅的生产及现状

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• 行业现状
目前，全球高纯度晶体硅的供应基本上处于国 际7大厂家的垄断之中，主要分布在德国、日本、 美国、意大利以及挪威等国家。7大厂家的总产量 约占世界总产量95%以上。
国外多晶硅生产7大厂家年产能力一般都 在1000t以上，2004年多晶硅生产能力 28800t。而我国2004年前仅剩1家多晶硅厂 ，年生产能力不足100t（国外临界经济规模 为2000t/a）,仅占2004年全世界产能的3％ 左右。由于生产规模过小，不能形成优势 ，缺乏市场竞争力，难以参与国际竞争。
目前在建的有：.四川新光硅业科技有限责任 公司：建设规模年产多晶硅1000t，二期将超过 4,000吨，引进俄罗斯工艺技术。.洛阳中硅高科技 有限公司：建设规模年产多晶硅300t，利用国内 试验成果的产业化工程。预计2007年相继建成投 产，在建二期3,000吨。.云南曲靖爱信硅（计划 3,000吨）、宁夏石嘴山（计划4,000吨）、湖北宜 昌（计划4,500吨）等，累计总产能超过2万吨。
4、太阳能级多晶硅新工艺技术 、
（1）.冶金法生产太阳能级多晶硅 主要工艺是：选择纯度较好的工业硅（即冶金 硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中 金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎 与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进 行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次 区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经 粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中去除磷和碳 杂质，直接生成太阳能级多晶硅。
多晶硅市场前景 • 我国太阳能资源非常丰富，大多数地区年 平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，理 论储量达每年1.7万亿吨标准煤，太阳能资 源开发利用的潜力非常广阔。
• 为了增强我国硅材料工业竞争实力，必须增 大科研开发的投入，包括国家的与企业的投 入，尤其是估计的投入更为重要，国家和政 府的直接介入，使发展我国硅材料的关键。 国外硅生产厂家的科研开发费用占销售额的 5%或更高，而我国的科研开发费用远低于 此。将近期的科研开发与长期科研攻关相结 合，作好科研成果向生产力的转化工作。
国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级 与太阳能级多晶硅。
改良西门子法的生产流程，见下图。 改良西门子法的生产流程，见下图。
2.硅烷法 硅烷法——硅烷热分解法 硅烷热分解法
硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合 金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等 方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分 解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。
多晶硅的生产及现状
多晶硅的生产主要有化学法和物理
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多晶硅的生产工艺
1.改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法 改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢 ），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然 后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢 还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。
3、流化床法 、
以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在 流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅， 将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢 硅，继而生成硅烷气。制得的硅烷气通入加有小 颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应 ，生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内 参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与 成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。 唯一的缺点是安全性差，危险性大。其次是产 品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使 用。
（2）.气液沉积法生产粒状太阳能级多 ） 气液沉积法生产粒状太阳能级多 晶硅
主要工艺是：将反应器中的石墨管的温 1500 度升高到1500℃，流体三氯氢硅和氢气从 石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500℃ 1500 高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部 ，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶 硅。
（3）重掺硅废物提纯法生产太阳能级多晶硅 • 据美国CrystalSystems资料报导，美国通过 对重掺单晶硅生产过程中产生的硅废物提 纯后，可以用作太阳能电池生产用的多晶 硅，终极本钱价可看控制在20美元/Kg以下 。
多晶硅生产方法对比见下图：
改良西 门子工 艺技术
主流成熟技术（国外80%、国内95%采 用该技术），闭环清洁生产；有进一
步节能、降耗、减排潜力。
电耗相对较低，有节能优势；大
硅烷法 工艺技 术 规模生产中的安全风险、废物循环处理 等问题有待解决；
冶金法工 艺技术
投资低、流程短，成本低；目前
产品纯度与质量稳定性有待提高，以实 现规模化生产和应用