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中国晶体硅生产设备大盘点:谁将“傲视群雄”?

     国内的保定英利、江西赛维LDK、浙江精功太阳能都是引进GT的结晶炉。从早期160公斤级到240公斤级,目前容量已增加到450公斤级甚至到800公斤级。2003年10月国内第一条铸锭线在保定英利建成,2006年4月LDK项目投产,百兆瓦级规模生产启动。随后,尚德、林洋、CSI等众多企业多晶硅电池开始量产。2002年, 30~50kg的小型浇铸炉研发;2004年, 100kg试验型热交换型铸锭炉研发;2007年, 240kg大生产型定向凝固炉研发成功并推向市场。

     2007年,我国首台多晶硅铸锭炉由浙江精功科技股份有限公司研制成功并生产,多晶硅铸锭炉迅速呈现出国产化的趋势,目前,国内已有几家企业能够生产出拥有自主知识产权的多晶硅铸锭炉,如:北京京仪世纪电子股份有限公司、上海汉虹精密机械有限公司、浙江精功科技股份有限公司、北京京运通科技股份有限公司、中国电子科技集团公司第四十八研究所、精工机电研究所有限公司、上海普罗、宁夏日晶等。

     与国外相比,我国多晶硅铸锭炉技术研发和生产起步较晚。我国2002年完成了30~50kg小型浇铸炉的研发,2004年完成了100kg实验型热交换型铸锭炉的研发,2007年和2008年分别完成了240kg大型定向凝固炉和450kg大容量铸锭炉的研发并成功推向市场,目前正在向800kg投料量的更大型号的铸锭炉发展。从整体技术水平看,我国多晶硅铸锭炉的制造技术水平和国外相比还要滞后1~2年,技术创新能力有待加强,特别是在热场工艺方面的研究尚显不足;但在加热器、隔热笼、真空系统、安全性、节能以及工艺控制软件设计等方面,国内也有新颖之处,已逐步接近国外技术水平。但我国铸锭炉仍然需要在仍然需要在两方面加大速度,一是降低能耗方面:加大硅锭质量,优化热场设计;二是提高质量方面:晶体质量、杂质分布,和单晶硅竞争。

     单晶炉研发较早

     单晶炉方面,1961年,在中国科学院半导体物理所林兰英院士的亲自指导下,北京机械学院工厂(西安理工大学工厂的前身)的技术人员与半导体物理所的技术人员共同研制出了我国第一台人工晶体生长设备—TDK-36型单晶炉,并且成功拉制出了我国第一根无位错的硅单晶,单晶质量接近当时的国际先进水平,TDK-36型单晶炉投料量只有1kg,拉制单晶直径Φ35mm。1972年,研制出能够生长73 mm(1.5英寸)的单晶炉;1973年开发了TDR-40型单晶炉,投料量3kg,单晶直径Φ50mm。1978年,开发了TDR-50型单晶炉,投料量12kg,拉制单晶直径Φ75mm。 随着集成电路的迅猛发展,对硅单晶的直径要求越来越大,单晶炉也不断向大型化发展,1979年,研制出能够生长50 mm(2英寸)的单晶炉;1983年,研制出能够生长75 mm(3英寸)的单晶炉;1991年,研制出能够生长100 mm(4英寸)的单晶炉;1996年,研制出能够生长1 500 mm(6英寸)的单晶炉;1998年,研制出能够生长200 mm(8英寸)的单晶炉;到目前为止,我国的晶体生长设备-单晶炉已经能够满足稳定生产200 mm集成电路级的硅单晶,能够满足规模生产212 mm(8.5英寸)的太阳能光伏电池级硅单晶的能力;目前,一些设备生产单位正在研制300 mm(12英寸)的硅单晶炉。

   目前在国内市场上运行的单晶炉有十几种型号,而国产设备也有8种之多,由于近年来硅单晶材料市场形势发展良好,硅单晶生长设备需求量激增,使得现有硅单晶生长设备生产厂家销售量急速增大,同时也激发了更多公司投资硅单晶生长设备的生产制造,使得该行业竞争激烈的同时也暴露出了很多问题。在国内生产单晶炉的企业有几十家,其中具有代表性的单晶炉生产企业有西安理工晶科、京运通、华龙光电、京仪世纪、上海汉虹、宁夏日晶等。以上所述企业,基本上都是以提拉法拉制单晶。

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