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多晶硅生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀與未來趨勢

2011-07-04 12:07

　　4 太陽能級多晶硅新工藝技術(shù)

　　除了上述改良西門子法、硅烷熱分解法、流化床反應(yīng)爐法三種方法生產(chǎn)電子級與太陽能級多晶硅以外，還涌現(xiàn)出幾種專門生產(chǎn)太陽能級多晶硅新工藝技術(shù)。

　　1）冶金法生產(chǎn)太陽能級多晶硅

　　據(jù)資料報(bào)導(dǎo)：日本川崎制鐵公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太陽能電池廠（SHARP公司）應(yīng)用，現(xiàn)已形成800噸/年的生產(chǎn)能力，全量供給SHARP公司。

　　主要工藝是：選擇純度較好的產(chǎn)業(yè)硅（即冶金硅）進(jìn)行水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，往除硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分后，進(jìn)行粗粉碎與清洗，在等離子體融解爐中往除硼雜質(zhì)，再進(jìn)行第二次水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，往除第二次區(qū)熔硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分，經(jīng)粗粉碎與清洗后，在電子束融解爐中往除磷和碳雜質(zhì)，直接天生太陽能級多晶硅。

　　2）氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽能級多晶硅

　　據(jù)資料報(bào)導(dǎo)[1]以日本Tokuyama公司為代表，目前10噸試驗(yàn)線在運(yùn)行，200噸半貿(mào)易化規(guī)模生產(chǎn)線在2005-2006年間投進(jìn)試運(yùn)行。

　　主要工藝是：將反應(yīng)器中的石墨管的溫度升高到1500℃，流體三氯氫硅和氫氣從石墨管的上部注進(jìn)，在石墨管內(nèi)壁1500℃高溫處反應(yīng)天生液體狀硅，然后滴進(jìn)底部，溫度回升變成固體粒狀的太陽能級多晶硅。

　　3）重?fù)焦鑿U物提純法生產(chǎn)太陽能級多晶硅

　　據(jù)美國Crystal Systems資料報(bào)導(dǎo)，美國通過對重?fù)絾尉Ч枭a(chǎn)過程中產(chǎn)生的硅廢物提純后，可以用作太陽能電池生產(chǎn)用的多晶硅，終極本錢價(jià)可看控制在20美元/Kg以下。

　　這里對幾家國內(nèi)多晶硅廠和國外多晶硅廠的設(shè)備技術(shù)做些比較。

　　國外多晶硅生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)：

　　1）研發(fā)的新工藝技術(shù)幾乎全是以滿足太陽能光伏硅電池行業(yè)所需要的太陽能級多晶硅。

　　2）研發(fā)的新工藝技術(shù)主要集中體現(xiàn)在多晶硅天生反應(yīng)器裝置上，多晶硅天生反應(yīng)器是復(fù)雜的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個進(jìn)步產(chǎn)能、降低能耗的關(guān)鍵裝置。

　　3）研發(fā)的流化床（FBR）反應(yīng)器粒狀多晶硅天生的工藝技術(shù)，將是生產(chǎn)太陽能級多晶硅首選的工藝技術(shù)。其次是研發(fā)的石墨管狀爐（Tube-Recator）反應(yīng)器，也是降低多晶硅生產(chǎn)電耗，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性大規(guī)模化生產(chǎn)，進(jìn)步生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)本錢的新工藝技術(shù)。

　　4）流化床（FBR）反應(yīng)器和石墨管狀爐（Tube-Recator）反應(yīng)器，天生粒狀多晶硅的硅原料可以用硅烷、二氯二氫硅或是三氯氫硅。

　　5）在2005年前多晶硅擴(kuò)產(chǎn)中100%都采用改良西門子工藝。在2005年后多晶硅擴(kuò)產(chǎn)中除Elkem外，基本上仍采用改良西門子工藝。

　　通過以上分析可以看出，目前多晶硅主要的新增需求來自于太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，國際上已經(jīng)形成開發(fā)低本錢、低能耗的太陽能級多晶硅生產(chǎn)新工藝技術(shù)的高潮，并趨向于把生產(chǎn)低純度的太陽能級多晶硅工藝和生產(chǎn)高純度電子級多晶硅工藝區(qū)分開來，以降低太陽能級多晶硅生產(chǎn)本錢，從而降低太陽能電池制造本錢，促進(jìn)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，普及太陽能的利用，無疑是一個重要的技術(shù)決策方向。