太阳能级多晶硅生产工艺的现状与发展

太阳能级多晶硅生产工艺的现状与发展

第4 1卷第 l 2期 2 0 1 2年 1 2月

当

代

化

工

V o 1 . 41.N o .1 2D e c e mb e r, 2 01 2

C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y

太阳能级多晶硅生产工艺的现状与发展王恩俊，武锦涛，银建中，赵建.江苏双良新能源装备有限公司，江苏江阴 2 1 4 4 4 4) ( 1 .大连理工大学化工机械学院，辽宁大连 1 1 6 0 2 4; 2

摘

要：随着太阳能技术的普及，多晶硅生产作为光伏产业的核心技术受到越来越多的重视，本文详细介

绍了太阳能级多晶硅的生产工艺现状与发展趋势，比较了西门子法，流化床法等主要多晶硅生产工艺的优缺点，

并针对多晶硅生产中存在的污染和能耗问题探求合适的对策。关键词：太阳能级多晶硅；生产工艺；节能降耗；现状与发展文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 1 - 0 4 6 0( 2 0 1 2)1 2 - 1 3 4 0 - 0 5 中图分类号：T Q 1 2 7 . 2

Cur r e nt Si t ua t i o n a nd De v e l o pm e nt o f S o l a r Gr a de Po l ys i l i c o n Pr od uc t i o n Te c hno l o g yW A NGE n - j u n , WUJ i n— t a o 1,Y I NJ i a n - z h o n g ,Z HA 0J i a n( 1 . Da l i a n Un i v e r s i t i y o f T e c h n o l o g y, L i a o n i n g Da l i a n 1 1 6 0 2 4, C h i n a; 2 . J i a n g s u S h u a n g l i a n g Ne w E n e r g y E q u i p me n t Co ., Lt d ., J i a n g s u J i a n g y i n 2 1 4 4 4 4, Ch i n a )Ab s t r a c t:W i t h t h e p o p u l a r i z a t i o n o f s o l a r e n e r g y t e c h n o l o y,t g h e p r e p a r a t i o n o f p o l y s i l i c o n wh i c h i s t h e c o r e.

t e c h n o l o g y o f P V i n d u s t r

y h a s a t t r a c t e d mo r e i n t e r e s t .I n t h i s p a p e r,s t a t u s a n d d e v e l o p me n t t r e n d o f s o l a r g r a d ep o l y s i l i c o n p r o d u c t i o n p r o c e s s wa s r e v i e we d .Ad v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f v a r i o u s p o l y s i l i c o n p r o d u c t i o n

t e c h n o l o g i e s we r e c o mp a r e d . F u r t h e r mo r e, p r o b l e ms r e g a r d i n g p o l l u t i o n a n d e n e r g y c o n s u mp t i o n we r e d i s c u s s e d .Ke y wo r d s: P o l y s i l i c o n; P r o d u c t i o n p r o c e s s; E n e r y g s a v i n g; S t a us t a n d d e v e l o p me n t

随着地球化石燃料的枯竭和人类不断增长的能源需求，太阳能作为一种可再生的清洁能源受到越来越多的青睐，对太阳能的开发利用也带动了整个 光伏产业的发展。目前世界各大太阳能电池生产厂

1 . 1 冶金法

冶金法最早是由川崎制铁 ( K a w a s a k i S t e e l C o r p)于 1 9 9 6年起，在 N E D O的支持下开发的由工业硅生产太阳能级硅的方法。冶金法中对冶金级硅的精炼主要是利用 S i与杂质元素物理与化学性质

商的产能不断增加，对硅材料的需求量也急剧增长。 多晶硅作为太阳能电池组件生产的原材料，其生产成本占到太阳能电池组件成本的 2 0%【 l J,由此可见， 多晶硅的生产成本是制约整个光伏产业发展普及的重要因素。开发低成本，高纯度的多晶硅生产工艺成为人们研究的焦点。本文将概述太阳能级多晶硅的生产工艺的现状和发展动向，比较不同工艺的优

的差别，联合多种新型制备技术，如电子束真空熔炼炼、区域悬浮熔炼、等离子弧精炼等制备太阳能级多晶硅，并可分

为全火法与火法湿法联合两类工艺。

全火法由日本 J F E公司最先提出，因此也叫J F E工艺，主要步骤为： ( 1 )真空下利用电子束将冶

缺点，并探讨多晶硅生产中存在的问题，在环境友

金级硅加热熔融除 P,然后进行定向凝固；( 2 )在非真空的 A r气氛围下，采用等离子枪加热，并通人

好的前提下寻求降低成本，提高生产效率的新的生产工艺。

1多晶硅主要的生产路线目前太阳能级多晶硅的生产工艺主要包括冶

氧、水蒸气除 B和 C,然后进行第二次定向凝固得到太阳能级多晶硅。 火湿联合工艺则由挪威的 E l k e m公司提出，首先是对电炉练出的冶金级硅直接进行火法精炼，即造渣精炼和定向凝固，然后将得到的硅腚进行破碎后进行湿法酸浸除杂。用此法生产的多晶硅主要与电子级的多晶硅进行一定比例的掺配后制备太阳能电池。

金法，改良西门子法，硅烷法，流化床法，锌还原

法等，不同的生产工艺在反应装置和生产效率等方面均存在差异。

收稿日期： 2 0 1 2 - 0 7— 1 0 作者简介：王恩俊 ( 1 9 8 7一),男，湖北十堰人，硕士研究生，研究方向：可再生能源技术与装备。 通讯作者：银建中 (1 9 6 4一),男，教授，博士生导师，研究方向：绿色过程技术与装备。E -m a i l: j z y i n@ d l u t . e d u . c N,电话：8 6— 4 1 l一 8 4 9 8 6 2 7 4。

太阳能级多晶硅生产工艺的现状与发展

第4 1卷第 1 2期

王恩俊，等：太阳能级多晶硅生产工艺的现状与发展

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1 . 2改良的西门子法西门子法是由德国西门子公司于 1 9 5 4年发明，

( 9 - 1 1 N),电耗能够降到 6 0￣ 7 0 k W h/ k g。c o o l i f I g 1

从上世纪 6 0年代起西门子法一直在生产高纯硅的领域里占据统治地位，西门子法所生产的硅从质量到数量上都能适应半导体器件发展的需要，同样，西门法也被大量的用于生产太阳能级的多晶硅。西

门子法经历了一代、二代，最终演变成为现在的第

三代生产方法， …… 此处隐藏：11026字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……