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本篇講光伏上游硅料，下篇講光伏上游硅片

四、硅料

13． 分類：工業(yè)級(jí)→冶金級(jí)→光伏級(jí)→芯片級(jí)

多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，熔融的單質(zhì)硅在過(guò)冷條件下凝固時(shí)，硅原子以晶格形態(tài)排列成晶核，如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來(lái)，就結(jié)晶成多晶硅

硅的主要評(píng)判指標(biāo)是純度，你想想，如果硅原子之間有一堆雜質(zhì)，那電子就別想在滿軌道和空軌道之間跑順暢，無(wú)論啥東西，純度越高制造難度越大，多晶硅按照產(chǎn)品純度的不同分為工業(yè)／金屬硅、冶金級(jí)、太陽(yáng)能級(jí)、電子級(jí)。用于光伏生產(chǎn)的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅一般純度在6N～9N之間（即99．9999％～99．9999999％，幾個(gè)9即是幾N），應(yīng)用于芯片的硅要求純度達(dá)到11N，詳細(xì)可參考半導(dǎo)體全面分析（三）：制造三大工藝，硅片五大巨頭！

14． 市場(chǎng)：全球 500 億，中國(guó) 400 億占 80％

2020 年全球多晶硅產(chǎn)量 52．1 萬(wàn)噸 500 億，中國(guó) 39．6 萬(wàn)噸 400 億占 76％（按平均價(jià)格10萬(wàn)元／噸測(cè)算）

15． 工藝：改良西門子法、硅烷流化床法

多晶硅生產(chǎn)主要有兩種工藝：改良西門子法、硅烷流化床法

西門子法是1955 年德國(guó)西門子以氫氣H2還原高純度三氯氫硅SiHCl3，在1100℃硅芯／硅棒上沉積多晶硅

改良西門子法又稱閉環(huán)西門子法，第一步工業(yè)硅粉與氯化氫或四氯化硅SiCl4和氫氣反應(yīng)制備三氯氫硅SiHCl3，第二步是三氯氫硅分離提純，第三步是三氯氫硅和氫氣多晶硅還原爐內(nèi) 1100℃ 硅芯表面沉積生長(zhǎng)成多晶硅棒，增加尾氣回收工藝

硅烷西門子法 Silane Siemens 通過(guò)硅烷 SiH4 在CVD還原爐熱分解氣相沉積

FBR 流化床法 Fluidised Bed Reactor 又稱沸騰床，原理是將原料像氣流一樣從流化床反應(yīng)器底部注入上升到中間加熱區(qū)進(jìn)行反應(yīng)生成硅，下部氣體讓硅籽晶沸騰處于懸浮狀態(tài)，硅沉積在硅籽晶上不斷生長(zhǎng)成硅顆粒沉降到反應(yīng)器底部排出顆粒硅

硅烷流化床法將四氯化硅、H2、冶金硅、HCl 為原料在流化床高溫高壓下氫化生成三氯氫硅，再加氫反應(yīng)生成二氯氫硅，再生成硅烷氣，硅烷氣通入流化床熱分解（500～700℃）并沉積在硅籽晶（載體）表面形成顆粒硅