多晶硅生产工艺及其应用

多晶硅生产工艺及其应用

摘要：随着人们对能源需求的不断增长以及面临传统能源日渐枯竭的问题，人们开始关注新能源的研究，而多晶硅作为制备太阳能电池板重要的原材料也被重视起来。本文主要介绍了多晶硅的生产工艺，主要包括改良西门子法、硅烷法、流化床法等，以及多晶硅在能源方面的应用。

关键词：多晶硅生产工艺应用

在传统能源逐渐被消耗殆尽的情况下，人们开始关注其他新型能源的研究，太阳能作为一种最具潜力、最清洁和最普遍的的新型能源被高度重视。在所有的太阳能电池中得到广泛应用的是硅太阳能电池，这主要是由于硅在自然界中的蕴含量极为丰富，并且它还有良好的机械性能和电学性能。此外，硅材料中的晶体硅，是目前所有光伏材料中研究和应用比较成熟的。在过去几十年中被泛应用，而其在商业太阳能电池应用中也有很高的转换率。因此，在以后的光伏产业中，硅材料特别是多晶硅的研究将会有一个广阔的发展空间。

一、多晶硅的性质

多晶硅作为单质硅的一种特殊存在形态，主要是熔融的单质硅在温度较低状态下凝固时，硅原子会以金刚石晶格形式排列成很多晶核，如果这些晶核生长成不同晶面取向的晶粒时，那么这些晶粒就会结合起来，便结晶形成多晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料，单晶硅与多晶硅的不同主要表现在物理性质方面，例如，在光学性质、热学性质和力学性质等向异性方面；在电学性质方面，单晶硅的导电性也比多晶硅明显。但在化学性质方面，两者则没有明显区别[1]。

二、多晶硅生产工艺

目前，已经工业上制备多晶硅的化学方法主要有改良西门子法、硅烷法和流化床法。

1、改良西门子法

3、流化床法

另外制备多晶硅的工艺还有：冶金法、气液沉积法、高纯金属还原法等。

三、多晶硅的应用

高纯度多晶硅作为重要的电子信息材料，被称为“微电子大厦的基石”。多品硅有比较广泛的用途，除信息产业外，多晶硅还被用来制备太阳能电池板以及生产可控硅元件。基于硅材料质量好、原料丰富、价格较低、工艺较成熟，因此在未来几十年里，没有其他材料可以代替多晶硅成为光伏产业和电子信息产业的原

材料。

多晶硅的主要用途是制备太阳能电池板，或者拉制成单晶硅后用来制备太阳能电池板。先将硅原料铸锭、切片或者直接把单晶硅棒进行切片，再通过在单晶硅片上掺杂、扩散从而形成PN结，然后采用印制丝网法，将银浆印在单晶硅片上做成栅线，通过烧结，制备成背电极，并在具有栅线的表面上涂反射膜等工艺加工制成太阳能光伏电池单晶片，最后按实际需要装备成太阳能电池板。由于多晶硅太阳能光伏电池制造成本比较低，光电转化效率较高，因此得到较快发展。

在信息产业中，多晶硅主要用来生产单晶硅。而单晶硅就是所谓硅半导体材料，它是制备电子元件和集成电路的优质原材料。由于半导体硅材料耐高温、耐高电压、晶带宽度较大，与其它半导体材料相比具有体积小、效率高、可靠性强、寿命长等优点，因此广泛用于生产电子工业中集成电路[3]。

结束语

目前，多晶硅的制备工艺还存在较多的问题需要去改进，尤其是国内多晶硅生企业，更需要吸收国外先进的经验和技术，不断自主创新，才能进一步推动光伏产业的发展。

参考文献：

[1]杨涛. 改良西门子法生产多晶硅工艺设计探讨[J].贵州化工，2009（3）：7.

[2]刘小锋，王岭. 多晶硅化学制备方法的比较分析[J].前沿，2011（6）：65-67.

[3]丁云. 多晶硅的应用及生产技术[J]. 云南冶金，2007（5）：69.