太阳能多晶硅生产综述

2013-02-27 16:06

　　工艺流程图为：

　　改良西门子法归纳起来有三大特点：

　　1）采用多对棒大型还原炉（硅棒对数从9 对、12 对到50 对，硅芯长度从1.5 米、2 米到2.5 米或2.8 米）；

　　2 ）还原炉尾气采用“干法回收”，回收H2、HCL 与硅氯化物；

　　3）四氯化硅氢化转化为三氯氢硅，再循环回收利用。

　　另外，还有还原炉筒导热油循环冷却工艺技术，与上述三大技术合称为多晶硅的四项技术，还原炉筒导热油循环冷却工艺技术在峨嵋半导体材料厂开发成功，并长期使用。国外采用该工艺不多，新光公司设计没有采用导热油循环冷却技术，而是用热水替代了导热油来进行热能的综合利用［4］。

　　三、多晶硅在国内、外发展现状

　　1、世界多晶硅发展情况

　　自美国杜邦公司于二战期间采用锌还原SiCl4制出多晶硅以来，世界多晶硅制造技术日益成熟，现已形成了两大流派，即用氢气还原SiHCl3并在硅芯发热体上沉积硅的西门子法以及SiCl4热分解制备多晶硅的硅烷法。它们分别由西门子公司和国际标准电气公司于1955年和1956年研究成功。硅烷法在生产过程中产生易爆气体，工艺流程复杂，市场占有率不足20%；西门子法经过多年的实践和改进，技术比较成熟，工艺流程简单（主要包括高效的精馏提纯，低能耗高沉积速率的还原工艺，SiCl4的氢化和尾气干法回收四个环节），市场占有率超过75%，是当前多晶硅生产的主流。

　　目前，多晶硅材料的生产技术基本上被美国、日本和德国3个国家的7家公司所垄断，它们分别是美国的Hemlock、MEMC、RECSGS、REC AsiMi、德国的Wacker、日本的Tokuyama和三菱，这7家公司的总产能占全球产能的95%以上。其中，美国的Hemlock、德国的Wacker和日本的Tokuyama3家公司生产规模最大，其产能占全球总产能的60%。为了实现自身利益的最大化，获取超额垄断利润，这7家公司都将多晶硅材料作为战略性物资，对其它国家实行技术封锁，严格控制多晶硅材料技术的扩散。

　　2003年之前，世界多晶硅市场一直基本保持了供求平衡。截止到2003年底，世界多晶硅材料的供应能力为2.6万t，需求合计为2.2万t，其中，多晶硅材料主要用于集成电路制造，光伏电池的需求仅为5000~6000t。但2003年之后，受德国、日本等国家对光伏产业实行财政补贴政策的影响，光伏电池对多晶硅材料的需求迅速超过半导体工业，导致多晶硅材料供不应求，且价格一路攀升，从2003年的每千克30美元上涨到2004年的45美元，2005年跳升到80美元，2006年突破了300美元。据预测，虽然目前世界主要多晶硅企业都相继安排了扩产计划， 2010年，全球多晶硅产量达到5.2万t，增长近一倍，但由于市场需求的更快增长，2010年全球多晶硅需求量达到8万t，供需间仍存在相当大的缺口［9］。