多晶硅生产工艺现状与未来趋势

2011-07-04 12:07

　　4 太阳能级多晶硅新工艺技术

　　除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产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

　　据资料报导：日本川崎制铁公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太阳能电池厂（SHARP公司）应用，现已形成800吨/年的生产能力，全量供给SHARP公司。

　　主要工艺是：选择纯度较好的产业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，往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往除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，往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，在电子束融解炉中往除磷和碳杂质，直接天生太阳能级多晶硅。

　　2）气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅

　　据资料报导[1]以日本Tokuyama公司为代表，目前10吨试验线在运行，200吨半贸易化规模生产线在2005-2006年间投进试运行。

　　主要工艺是：将反应器中的石墨管的温度升高到1500℃，流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注进，在石墨管内壁1500℃高温处反应天生液体状硅，然后滴进底部，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Crystal Systems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。

　　这里对几家国内多晶硅厂和国外多晶硅厂的设备技术做些比较。

　　国外多晶硅生产技术发展的特点：

　　1）研发的新工艺技术几乎全是以满足太阳能光伏硅电池行业所需要的太阳能级多晶硅。

　　2）研发的新工艺技术主要集中体现在多晶硅天生反应器装置上，多晶硅天生反应器是复杂的多晶硅生产系统中的一个进步产能、降低能耗的关键装置。

　　3）研发的流化床（FBR）反应器粒状多晶硅天生的工艺技术，将是生产太阳能级多晶硅首选的工艺技术。其次是研发的石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，也是降低多晶硅生产电耗，实现连续性大规模化生产，进步生产效率，降低生产本钱的新工艺技术。

　　4）流化床（FBR）反应器和石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，天生粒状多晶硅的硅原料可以用硅烷、二氯二氢硅或是三氯氢硅。

　　5）在2005年前多晶硅扩产中100%都采用改良西门子工艺。在2005年后多晶硅扩产中除Elkem外，基本上仍采用改良西门子工艺。

　　通过以上分析可以看出，目前多晶硅主要的新增需求来自于太阳能光伏产业，国际上已经形成开发低本钱、低能耗的太阳能级多晶硅生产新工艺技术的高潮，并趋向于把生产低纯度的太阳能级多晶硅工艺和生产高纯度电子级多晶硅工艺区分开来，以降低太阳能级多晶硅生产本钱，从而降低太阳能电池制造本钱，促进太阳能光伏产业的发展，普及太阳能的利用，无疑是一个重要的技术决策方向。