单晶和多晶区别

一 , 什么是多晶硅？根源：时间：07-07-14 08:29:20多晶硅是单质硅的一种形态。

熔融的单质硅在过冷条件下凝结时，硅原子以金刚石晶格形态摆列成很多晶核，如这些晶核长成晶面取向不一样的晶粒，那么这些晶粒联合起来，就结晶成多晶硅。

多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差别主要表此刻物理性质方面。

比如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅显然；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅明显，甚至于几乎没有导电性。

在化学活性方面，二者的差别极小。

多晶硅和单晶硅可从外观上加以差别，但真实的鉴识须经过剖析测定晶体的晶面方向、导电种类和电阻率等。

一、国际多晶硅家产概略目前，晶体硅资料〔包含多晶硅和单晶硅〕是最主要的光伏资料，其市场占有率在 90％以上 , 并且在此后相当长的一段期间也依旧是太阳能电池的主流材料。

多晶硅资料的生产技术长久以来掌握在美、日、德等 3 个国家 7 个公司的10家工厂手中，形成技术封闭、市场垄断的情况。

多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。

按纯度要求不一样，分为电子级和太阳能级。

此中，用于电子级多晶硅占 55％左右，太阳能级多晶硅占 45％，跟着光伏家产的迅猛展开，太阳能电池对多晶硅需求量的增添速度高于半导体多晶硅的展开，估计到 2021 年太阳能多晶硅的需求量将超出电子级多晶硅。

1994 年全世界太阳能电池的总产量只有 69MW，而 2004 年就靠近 1200MW，在短短的 10 年里就增添了 17 倍。

专家展望太阳能光伏家产在二十一世纪前半期将超出核电成为最重要的根基能源之一，世界各国太阳能电池产量和构成比率见表 1。

据悉，美国能源部方案到2021 年累计安装容量 4600MW，日本方案 2021 年抵达 5000MW，欧盟方案抵达 6900MW，估计 2021 年世界累计安装量起码18000MW。

从上述的推断剖析，至2021 年太阳能电池用多晶硅起码在30000 吨以上，表 2 给出了世界太阳能多晶硅工序的展望。

据外国资料剖析报导，世界多晶硅的产量 2005 年为 28750 吨，此中半导体级为 20250 吨，太阳能级为 8500 吨，半导体级需求量约为 19000 吨，略有剩余；太阳能级的需求量为 15000 吨，求过于供，从 2006 年开始太阳能级和半导体级多晶硅需求的均出缺口，此中太阳能级产能缺口更大。

据日本罕有金属杂质 2005 年 11 月 24 日报导，世界半导体与太阳能多晶硅需求紧张，主假如因为以欧洲为中心的太阳能市场快速扩大，估计 2006 年，2007年多晶硅供应不均衡的场面将为愈演愈烈，多晶硅价钱方面半导体级与太阳能级原有的差别将逐渐减小甚至除去，2005 年世界太阳能电池产量约1GW，假如以1MW用多晶硅 12 吨计算，共需多晶硅是万吨， 2005－ 2021 年世界太阳能电池均匀年增添率在 25％，到 2021 年全世界半导体用于太阳能电池用多晶硅的年总的需求量将超出万吨。

世界多晶硅主要生产公司有日本的 Tokuyama、三菱、住友公司、美国的Hemlock、Asimi 、SGS、MEMC公司，德国的 Wacker公司等，其年产能绝全局部在 1000 吨以上，此中 Tokuyama、 Hemlock、 Wacker 三个公司生产规模最大，年生产能力均在 3000－5000 吨。

国际多晶硅主要技术特色有以下两点：〔1〕多种生产工艺路线并存，家产化技术封闭、垄断场面不会改变。

因为各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽同样，因今生产工艺技术不一样；从而对应的多晶硅产品技术经济指标、产质量量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差别，各有技术特色和技术奥密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。

此中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能约占世界总产能的 80％，短期内家产化技术垄断封闭的场面不会改变。

〔2〕新一代低本钱多晶硅工艺技术研究空前开朗。

除了传统工艺〔电子级和太阳能级兼容〕及技术升级外，还浮现出了几种特意生产太阳能级多晶硅的新工艺技术，主要有：改良西门子法的廉价钱工艺；冶金法从金属硅中提取高纯度硅；高纯度 SiO2 直接制取；熔融析出法〔 VLD：Vaper to liquid deposition 〕；还原或热分解工艺；无氯工艺技术， Al －Si 溶体低温制备太阳能级硅；熔盐电解法等。

二、国内多晶硅家产概略我国集成电路的增添，硅片生产和太阳能电池家产的展开，大大带动多晶硅资料的增添。

太阳能电池用多晶硅按每生产1MW多晶硅太阳能电池需要11－12 吨多晶硅计算，我国2004 年多晶、单晶太阳能电池产量为，多晶硅用量为678 吨左右，而实质产能已达 70MW左右，多晶硅缺口达 250 吨以上。

到 2005 年末国内太阳能电池产能抵达 300MW，实质能形成的产量约为 110MW，需要多晶硅 1400 吨左右，展望到 2021 年太阳能电池产量达 300MW，需要多晶硅守旧估计约 4200 吨，所以太阳能电池的生产将大大带动多晶硅需求的增添，见表 3。

2005 年中国太阳能电池用单晶硅公司动工率在20％－ 30％，半导体用单晶硅公司动工率在80％－ 90％，都不可以满负荷生产，主要原由是多晶硅供应量不足所造成的。

估计多晶硅生产公司扩产后的产量，仍旧知足不了快速增添的需要。

2005 年全世界太阳能电池用多晶硅供应量约为 10448 吨，而 2005 年太阳能用硅资料需求量约为 22881 吨，假如太阳能电池用多晶硅需求量按占总需求量的65%计，那么太阳能电池用多晶硅需求量约为 14873 吨，这样全世界太阳能电池用多晶硅的市场缺口达 4424 吨。

2005 年半导体用多晶硅欠缺 6000 吨，加上太阳能用多晶硅缺口 4424 吨，共计 10424 吨，供应严重缺少，致使全世界多晶硅价钱上升。

目前多晶硅市场的连续升温，致使各生产厂商纷繁列出了扩产方案，依据来自国际光伏组织的统计，至 2021 年全世界多晶硅的产能将达 49550 吨，至 2021 年将达 58800 吨。

估计到 2021 年全世界多晶硅需求量将达 85000 吨，缺口 26200吨。

从长久来看，考虑到将来石化能源的欠缺和各国对太阳能家产的鼎力支持，需求将连续增添。

依据欧洲光伏工业联合会的2021 年各国光伏家产展开方案预计，届时全世界光伏产量将抵达15GW〔1GW=1000MW〕，假想此中 60%使用多晶硅为原资料，假如技术进步每MW耗费 10 吨多晶硅，守旧估计全世界起码需要太阳能多晶硅 5 万吨以上。

我国多晶硅工业起步于五、六十年月中期，生产厂多达 20 余家，生因为生产技术难度大，生产规模小，工艺技术落伍，环境污染严重，耗能大，本钱高，绝全局部公司损失而接踵停产和转产，到 1996 年仅剩下四家，即峨眉半导体材料厂〔所〕，洛阳单晶硅厂、天原化工厂和棱光实业公司，共计当年产量为吨，产能与生产技术都与外国有较大的差距。

1995 年后，棱光实业公司和重庆天原化工厂接踵停产。

此刻国内主要多晶硅生产厂商有洛阳中硅高科技公司、四川峨眉半导体厂和四川新光硅业公司、到2005 年末，洛阳中硅高科技公司 300 吨生产线已正式投产，二期扩建 1000 吨多晶硅生产线也同时破土动工，河南省方案将其扩建到 3000 吨规模，建成国内最大的硅家产基地。

四川峨眉半导体资料厂〔所〕是国内最早拥有多晶硅生产技术的公司， 2005 年太阳能电池用户投资，扩产的 220 吨多晶硅生产线将于 2006 年上半年投产，四川新光硅业公司实行的 1000 吨多晶硅生产线正在加速建设，方案在2006 年末投产，别的，云南、扬州、上海、黑河、锦州、青海、内蒙、宜昌、广西、重庆、辽宁、邯郸、保定、浙江等地也有建生产线假想。

三、行业展开的主要问题同国际先进水平对比，国内多晶硅生产公司在家产化方面的差距主要表此刻以下几个方面：1、产能低，供需矛盾突出。

2005 年中国太阳能用单晶硅公司动工率在20％－30％，半导体用单晶硅公司动工率在 80％－ 90％，没法实现满负荷生产，多晶硅技术和市场仍紧紧掌握在美、日、德国的少量几个生产厂商中，严重限制我国家产展开。

2、生产规模小、此刻公认的最小经济规模为1000 吨/ 年，最正确经济规模在2500吨 / 年，而我国现阶段多晶硅生产公司离此规模仍有较大的距离。

3、工艺设施落伍，同类产品物料和电力耗费过大，三废问题多，与国际水平相比，国内多晶硅生产物耗能耗高出 1 倍以上，产品本钱缺少竞争力。

4、千吨级工艺和设施技术的靠谱性、先进性、成熟性以及各子系统的互相般配性都有待生产运转考证，并需要进一步完美和改良。

5、国内多晶硅生产公司技术创新能力不强，根基研究资本投入太少，特别是非标设施的研发制造能力差。

6、地方政府和公司工程投资多晶硅工程，存在低水平重复建设的隐忧。

四、行业展开的对策与建议1、展开壮大我国多晶硅家产的市场条件已经根本具备、机遇已经成熟，国家相关部门加大对多晶硅家产技术研发，科技创新、工艺完美、工程建设的支持力度，抓住有益机遇展开壮大我国的多晶硅家产。

2、支持最具条件的改良西门子法共性技术的实行，加速打破千吨级多晶硅家产化重点技术，形成从资料生产工艺、装备、自动控制、回收循环利用的多晶硅产业化生产线，资料性能靠近国际同类产品指标；建成节能、低耗、环保、循环、经济的多晶硅资料生产系统，提高我们多晶硅在国际上的竞争力。

3、依靠高校以及研究院所，增强新一代低本钱工艺技术根基性及前瞻性研究，成立低本钱太阳能及多晶硅研究开发的知识及技术创新系统，获取拥有自主知识产权的生产工艺和技术。

4、政府主管部门增强宏观调控与行业管理，防备低水平工程的重复投资建设，保证家产的有序、可连续展开。

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