多晶硅制备工艺:改良西门子法VS流化床法

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多晶硅制备工艺:改良西门子法VS流化床法

发表于:2022-04-01 16:04:47     来源:全球光伏
     多晶硅制备工艺主要分为三氯氢硅西门子法和硅烷流化床法,产品形态分别为棒状硅和颗粒硅。当前主要的多晶硅生产技术主要有三氯氢硅西门子法和硅烷流化床法,其中三氯氢硅西门子法生产工艺相对成熟,2019 年采用此方法生产出的棒状硅约占全国总产量的 97.5%,预计未来仍将是主流生产工艺。但 N 型电池的发展将扩大颗粒硅的市场需求, 一旦颗粒硅解决生产稳定性、一致性、规模化以及产品质量的问题,不排除颗粒硅市场份额会出现快速增长。

改良西门子法为当前多晶硅制造主要工艺。自 1957 年西门子发应用于多晶硅的生产以来,经过了 60 多年的持续改良,是目前生产多晶硅最为成熟的工艺。改良西门子法在安全性上远超硅烷法,短期内其生产成本也低于硅烷法。此外,改良西门子法能够生产 9N-12N 的高纯度多晶硅,兼容太阳能级和电子级产品生产。综合来看,在其他技术没有重大突破的前提下,改良西门子法有望在较长时间内保持其竞争优势。

改良西门子法实现了生产过程的闭路循环。改良西门子法的工艺流程为:氯气和氢气合成氯化氢(或外购氯化氢);工业硅粉与氯化氢在合成流化床中合成 TCS气体;将 TCS 与高纯氢气送入还原炉中,经化学气相沉积反应生产高纯多晶硅。改良西门子法的闭路循环体现在:将还原炉还原过程中产生的污染副产品四氯化硅送到氢化反应环节将其转化为 TCS,进而实现循环利用。改良西门子法中,多晶硅还原炉是最重要的核心设备,改良西门子法可通过采用大型还原炉,降低单位产品的能耗。

 

流化床法尚未大规模应用。流化床法工艺的核心是硅烷气体在流化床反应器中直接分解为颗粒状的多晶硅产品。流化床法目前市场份额远小于西门子法,国外仅有 REC 和 MEMC(保利协鑫收购)有成熟应用,但面临参数不达标和成本过高问题。国内进行投入研发的企业如陕西天宏进展较为缓慢,保利协鑫已取得技术突破,实现商业化生产,目前处于客户试用阶段,行业整体仍未实现大规模应用。