多晶硅生產(chǎn)技術(shù)概述

1、多晶硅生產(chǎn)技術(shù)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)項(xiàng)目一項(xiàng)目一 多晶硅生產(chǎn)技術(shù)概況多晶硅生產(chǎn)技術(shù)概況任課教師 常增光手機(jī)公地點(diǎn)：7-309 1.1 硅（元素、單質(zhì)）n1.1.11.1 硅（元素、單質(zhì)）n1.1.1硅元素（單質(zhì)硅）發(fā)現(xiàn)n1787年，拉瓦錫首次發(fā)現(xiàn)硅存在于巖石中。n1811年蓋-呂薩克和泰納爾(Thenard, Louis Jacques)加熱鉀和四氟化硅得到不純的無(wú)定形硅，根據(jù)拉丁文silex(燧石)命名為silicon。n1811年，Gay-Lussac和Thenard以矽(硅)的四氟化物與堿土金屬反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)當(dāng)中生成赤褐色的化合物(可能是含不純物無(wú)定形的矽)。n182

2、3年，硅首次作為一種元素被永斯雅各布貝采利烏斯發(fā)現(xiàn)，他以氧化矽(硅)的粉末，加以鐵，碳的混和物在高溫下加熱，得到矽(硅)化鐵。但是為了抽取純的矽(硅)，他使用矽(硅)-氟-鈣的化合物，干燒之后得到的固體，加水分解得到純的矽(硅)。 結(jié)晶性的矽則到了1854年才被提煉出來(lái)。矽(硅)的拉丁文是silicium，意為堅(jiān)硬之石。n1854年HSC德維爾第一次制得晶態(tài)硅。1.1 硅（元素、單質(zhì)）n1.1.2 礦床分布n硅的豐度，引起早期化學(xué)家的興趣。矽(硅)在地殼的含量?jī)H次于氧，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.3%.但是矽(硅)元素并非最早被發(fā)現(xiàn)的元素，那是因?yàn)閺奈?硅)的氧化物中要將矽還原出來(lái)是一件非常困難的事。n硅

3、約占地殼總重量的25.7%，僅次于氧。在自然界中，硅通常以含氧化合物形式存在，其中最簡(jiǎn)單的是硅和氧的化合物硅石SiO2。石英、水晶等是純硅石的變體。礦石和巖石中的硅氧化合物統(tǒng)稱硅酸鹽，較重要的有長(zhǎng)石KAlSi3O8、高嶺土Al2Si2O5(OH)4、滑石Mg3(Si4O10)(OH)2、云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2、石棉H4Mg3Si2O9、鈉沸石Na2(Al2Si3O10)2H2O、石榴石Ca3Al2(SiO4)3、鋯石英ZrSiO4和綠柱石Be3Al2Si6O18等。土壤、黏土和砂子是天然硅酸鹽巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物。 n磚、瓦、水泥、玻璃、陶瓷1.1 硅（元素、單質(zhì)）n物理性質(zhì)

4、同素異形 無(wú)定形硅（非晶硅） 單晶硅（金剛石晶格） 晶體硅 多晶硅（金剛石晶格） 晶體硅為灰黑色，金屬光澤。溶點(diǎn)高，硬度大，質(zhì)地脆。導(dǎo)電性為半導(dǎo)體。密度 2.33g/cm(18) 熔點(diǎn)1414 沸點(diǎn)29001.1 硅（元素、單質(zhì)）1.1 硅（元素、單質(zhì)）n單晶硅和多晶硅的區(qū)別是單晶硅與多晶硅的區(qū)別在于它們的原子結(jié)構(gòu)排列，單晶是有序排列，多晶是無(wú)序排列。當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面，多晶硅均不如單

5、晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料。n軍訓(xùn)的時(shí)候如果每個(gè)班都站著朝一個(gè)方向那就是單晶，一個(gè)班一個(gè)班方向不同那就是多晶。把每個(gè)人可以看成是一個(gè)晶胞。班的空隙叫晶界 。1.1 硅（元素、單質(zhì)）n 冶金級(jí)硅 硅 90%-95% 硅氧化物 碳 多晶硅 太陽(yáng)能級(jí)硅 99.999-99.9999% 電子級(jí)硅 99.9999 可達(dá)12個(gè)Nn化學(xué)性質(zhì) 常溫下，硅單質(zhì)性質(zhì)不活潑。硅有明顯的非金屬特性，可以溶于堿金屬氫氧化物溶液中，產(chǎn)生(偏)硅酸鹽和氫氣。加熱下能同單質(zhì)的鹵素、氮、碳等非金屬作用，也能同某些金屬如Mg、Ca、Fe、Pt等作用，生成硅化物。不溶于一般無(wú)機(jī)酸中，可溶于堿溶液中，并有氫氣放出，形成相應(yīng)的

6、堿金屬硅酸鹽溶液，于赤熱溫度下，與水蒸氣能發(fā)生作用。 n1.2.1非晶硅太陽(yáng)能電池 轉(zhuǎn)換效率10% （單15%，多12%）制備工藝簡(jiǎn)單，原材料消耗少、價(jià)格便宜 氣相沉積非晶態(tài)硅膜n1.2.2 多晶硅 中國(guó)“兩頭在外”的局面已徹底打破1.2 硅材料工業(yè)概況1.2 硅材料工業(yè)概況我國(guó)2008-2014年多晶硅產(chǎn)量及占世界比重1.2 硅材料工業(yè)概況我國(guó)2009年-2014年多晶硅產(chǎn)量與進(jìn)口量1.2 硅材料工業(yè)概況n中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示：2015年光伏行業(yè)的多晶硅產(chǎn)量超過(guò)16.5 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)21%。硅片產(chǎn)量超過(guò)100 億片，產(chǎn)業(yè)集中度高。多晶市場(chǎng)需求旺盛，硅片產(chǎn)能擴(kuò)張有限，價(jià)格先抑后揚(yáng)；單晶硅片市場(chǎng)仍舊疲軟，價(jià)格持續(xù)下滑。電池片產(chǎn)量超過(guò)41GW，單晶及多晶電池產(chǎn)業(yè)化效率分別達(dá)到19.5%和18.3%。組件全年產(chǎn)量超過(guò)43GW，同比增長(zhǎng)20.8%。光伏發(fā)電新增裝機(jī)約15GW，同比增長(zhǎng)40%，連續(xù)三年全球當(dāng)年新增裝機(jī)第一，累計(jì)裝機(jī)約43GW，躍居全球第一。 1.2 硅材料工業(yè)概況n光伏行業(yè)2016 年展望：2016 年全球光伏裝機(jī)預(yù)計(jì)60GW 左右，中國(guó)、美國(guó)、印度市場(chǎng)將繼續(xù)保持高速發(fā)展，日本和歐洲市場(chǎng)保持穩(wěn)定。中國(guó)單晶供應(yīng)量進(jìn)一步增加，多晶硅產(chǎn)能比例進(jìn)一步提升，多晶硅價(jià)格