任务二晶硅电池产业链工艺流程

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三.主要流程介绍
2. 西门子法是目前多晶硅生产的主流技术，约90%的多晶硅由此技术生产， 短期内这种局面不会改变.
3. 多晶硅生产气体使用情况
氮气的消耗量是跟你的工艺设计、用途有关，一般年产一千吨的多晶硅，经验 统计，消耗每小时在500～700方，主要是用在尾气、置换气、压料气、擦洗气 氩气的消耗主要是硅芯方面
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种类
太阳能 电池
晶硅电池
多元化合物薄 膜电池
单晶硅Biblioteka Baidu池
多晶硅电池
非晶硅薄膜电 池
硫化镉 砷化镓 铜铟硒薄膜
电池
多晶硅:是单质硅的一种形态.熔融的单质硅在过冷的条件下凝固时,硅原
子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒
,则这些晶粒结合起来,就形成多晶硅.
单晶硅：熔融的单质硅在过冷的条件下凝固时,硅
工艺优点：压力比较缓和,对设备要求低,安全性好,且氢气和四氯化硅比值较小,因 此还原炉内四氯化硅浓度较高,保证了还原反应的速率以及充分性,且降低了后 期分离的难度.
工艺缺点：反应温度高，电耗高，TCS单耗2.2 ～ 3KWh/kg，加热片为易耗材料， 运行费用较高，有碳污染的可能。
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四氯化硅
氯化 氯化氢
分离 氢气、三氯氢硅
冷凝
还原尾气
还原
粗馏
冷凝
冷凝
精馏
氢还原 四氯化硅
多晶硅 三氯氢硅
氢净化 水电解
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③氢化方法：热氢化与冷氢化
三.主要流程介绍
热氢化技术
利用以下反应:2SiCl4+H2﹦2SiHCl3+2HCl
反应温度为1200～1250℃,压力范围1.5～2.5个大气压力,三氯氢硅的单程收率大约 为17%～20%左右.
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2.单晶硅拉制工艺
三.主要流程介绍
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三.主要流程介绍 （1） 拉制方法及拉制过程：直拉单晶（CZ）和区熔（FZ）
直拉单晶拉制过程图
装炉
化料
引晶
放肩 冷却
等径 收尾
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直拉单晶炉
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三.主要流程介绍
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三.主要流程介绍
（2）氩气使用情况：整个热场系统，包括两大部分，加热器发热， 其它部分主耍是保温、导流，形成一定的温度梯度，使座落在石墨托 里的石英坩埚中的熔料能按要求的晶向结晶生长。
四氯化硅还原生产三氯氢硅一直是全球多晶硅生产企业广泛关注的焦点问题，此方法不但处理 了副产物四氯化硅，同时还重新得到了生产多晶硅的原料三氯氢硅，氯化氢也可以自身利用，能显著地 降低生产成本，各个生产企业都花费了大量的人力物力进行研究。
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②改良西门工艺流程
三.主要流程介绍
氯化氢 硅粉
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热氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图
三.主要流程介绍
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冷氢化技术
三.主要流程介绍
利用以下反应:SiCl4+2H2+3Si → 4SiHCl3
反应温度为450℃,压力范围1.5～1.8MPa,转化率大约为20%～25%左右.需要催化剂 NiO
工艺优点：反应温度低，电耗低， TCS单耗≤ 1KWh/kg 工艺缺点：气固反应，操作压力较高，对设备密封性要求高，操作系统较复杂，
光伏电池制备工艺
光伏电池制备的准备
任务二·
晶硅电池产业链工艺流程
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目录
• 一.相关概念
• 二.产业链结构
• 三.主要工艺流程
• 1.原生多晶硅
• 2.单晶硅拉制工艺
• 3.多晶铸锭工艺
• 4.准单晶工艺
• 5.电池片生产工艺
• 四.总结
太阳能电池
• 定义:光伏组件是一种暴露在阳光下便会产生 直流电的发电装置，几乎全部由半导体物料 （例如硅）制成的固体光伏电池组成。由于 没有活动的部分，故可以长时间操作而不会 导致任何损耗(电池板使用寿命20年以上)。简 单的光伏电池可以为手表及计算器提供能源， 较复杂的光伏系统可以为房屋提供照明，并 入电网供电。
单晶硅棒 切片机
化学法：改良西门子
冶炼
SiO2+C →Si+CO2
硅矿石
↑
silica
工业硅 MS-Si 1~2N
多晶铸锭 切片机
多晶硅片
切片机
单晶硅片
单晶硅太阳能电池
多晶硅太阳能电池
太阳能光伏发电 系统
三.主要流程介绍
1.原生多晶硅
⑴ 三大主要生产方法
多晶硅
三.主要流程介绍
改良西门子法 硅烷法 冶金法
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（4）冶金法
三.主要流程介绍
工业硅
↓
添加Ca
酸洗
↓
去除Ti、Fe
氧化精炼
真空处理
↓
除B、C
↓
去除P、O、Ca、Al
凝固精炼
太阳能级硅
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小 结：
三.主要流程介绍
1. 光伏产业带动多晶硅产业的迅速发展，生产1MW太阳能电池约需要10吨多 晶硅，晶体硅材料是主要的光伏材料，其市场占有率在80%以上，而且在今后 相当长一段时期，也依然是太阳能的主流材料。
提纯工作量大。
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冷氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图
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TCS:三氯化硅 STC：四氯化硅 DCS：二氯二氢硅
（3）硅烷法
三.主要流程介绍
最终用硅烷热解制得多晶硅的方法
其中制备硅烷的方法：硅镁合金工艺 、氯硅烷歧化工艺、 金属氢化物工艺
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SiO2﹢SSi2OiCC2＝﹢→sSSiii﹢OC﹢2O＝22 SCiOO ﹢CO+Si
拉制单晶需全程通氩，一边抽空,炉内压力控制在20乇左右。通过合理 的热场结构，能迅速带走挥发物。减压有利于sio的挥发及防止co返回熔 体，达到降氧和降碳的目的。 氩气流量：35-55L/min(联创炉)，投料公斤，耗气量约170立方
原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核 长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就形 成单晶硅.
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二.产业链结构
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太阳能级多晶硅 SoG:6~7N
Si+HCl→SiHCl3+H2 SiHCl3+H2→Si+HCl
直拉或区熔（CZ or FZ）
铸锭炉
铸锭炉
准单晶硅锭
二.产业链结构
注:前两种方法为化学方法,后一种为物理方法,国内改良西门子法占比 95%以上
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⑵ 改良西门子法
三.主要流程介绍
①.主要反应原理： Si+HCl → SiHCl3+H2+SiCl4+SiH2Cl2（三氯氢硅合成炉） SiHCl3+H2 → Si+HCl（还原炉）
SiCl4+H2 →SiHCl3+HCl(氢化炉)