多晶硅生产技术概述

1、多晶硅生产技术多晶硅生产技术项目一项目一 多晶硅生产技术概况多晶硅生产技术概况任课教师 常增光手机公地点：7-309 1.1 硅（元素、单质）n1.1.11.1 硅（元素、单质）n1.1.1硅元素（单质硅）发现n1787年，拉瓦锡首次发现硅存在于岩石中。n1811年盖-吕萨克和泰纳尔(Thenard, Louis Jacques)加热钾和四氟化硅得到不纯的无定形硅，根据拉丁文silex(燧石)命名为silicon。n1811年，Gay-Lussac和Thenard以矽(硅)的四氟化物与碱土金属反应，发现在反应当中生成赤褐色的化合物(可能是含不纯物无定形的矽)。n182

2、3年，硅首次作为一种元素被永斯雅各布贝采利乌斯发现，他以氧化矽(硅)的粉末，加以铁，碳的混和物在高温下加热，得到矽(硅)化铁。但是为了抽取纯的矽(硅)，他使用矽(硅)-氟-钙的化合物，干烧之后得到的固体，加水分解得到纯的矽(硅)。 结晶性的矽则到了1854年才被提炼出来。矽(硅)的拉丁文是silicium，意为坚硬之石。n1854年HSC德维尔第一次制得晶态硅。1.1 硅（元素、单质）n1.1.2 矿床分布n硅的丰度，引起早期化学家的兴趣。矽(硅)在地壳的含量仅次于氧，质量分数为26.3%.但是矽(硅)元素并非最早被发现的元素，那是因为从矽(硅)的氧化物中要将矽还原出来是一件非常困难的事。n硅

3、约占地壳总重量的25.7%，仅次于氧。在自然界中，硅通常以含氧化合物形式存在，其中最简单的是硅和氧的化合物硅石SiO2。石英、水晶等是纯硅石的变体。矿石和岩石中的硅氧化合物统称硅酸盐，较重要的有长石KAlSi3O8、高岭土Al2Si2O5(OH)4、滑石Mg3(Si4O10)(OH)2、云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2、石棉H4Mg3Si2O9、钠沸石Na2(Al2Si3O10)2H2O、石榴石Ca3Al2(SiO4)3、锆石英ZrSiO4和绿柱石Be3Al2Si6O18等。土壤、黏土和砂子是天然硅酸盐岩石风化后的产物。 n砖、瓦、水泥、玻璃、陶瓷1.1 硅（元素、单质）n物理性质

4、同素异形 无定形硅（非晶硅） 单晶硅（金刚石晶格） 晶体硅 多晶硅（金刚石晶格） 晶体硅为灰黑色，金属光泽。溶点高，硬度大，质地脆。导电性为半导体。密度 2.33g/cm(18) 熔点1414 沸点29001.1 硅（元素、单质）1.1 硅（元素、单质）n单晶硅和多晶硅的区别是单晶硅与多晶硅的区别在于它们的原子结构排列，单晶是有序排列，多晶是无序排列。当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面，多晶硅均不如单

5、晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。n军训的时候如果每个班都站着朝一个方向那就是单晶，一个班一个班方向不同那就是多晶。把每个人可以看成是一个晶胞。班的空隙叫晶界 。1.1 硅（元素、单质）n 冶金级硅 硅 90%-95% 硅氧化物 碳 多晶硅 太阳能级硅 99.999-99.9999% 电子级硅 99.9999 可达12个Nn化学性质 常温下，硅单质性质不活泼。硅有明显的非金属特性，可以溶于碱金属氢氧化物溶液中，产生(偏)硅酸盐和氢气。加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用，生成硅化物。不溶于一般无机酸中，可溶于碱溶液中，并有氢气放出，形成相应的

6、碱金属硅酸盐溶液，于赤热温度下，与水蒸气能发生作用。 n1.2.1非晶硅太阳能电池 转换效率10% （单15%，多12%）制备工艺简单，原材料消耗少、价格便宜 气相沉积非晶态硅膜n1.2.2 多晶硅 中国“两头在外”的局面已彻底打破1.2 硅材料工业概况1.2 硅材料工业概况我国2008-2014年多晶硅产量及占世界比重1.2 硅材料工业概况我国2009年-2014年多晶硅产量与进口量1.2 硅材料工业概况n中国光伏行业协会数据显示：2015年光伏行业的多晶硅产量超过16.5 万吨，同比增长21%。硅片产量超过100 亿片，产业集中度高。多晶市场需求旺盛，硅片产能扩张有限，价格先抑后扬；单晶硅片市场仍旧疲软，价格持续下滑。电池片产量超过41GW，单晶及多晶电池产业化效率分别达到19.5%和18.3%。组件全年产量超过43GW，同比增长20.8%。光伏发电新增装机约15GW，同比增长40%，连续三年全球当年新增装机第一，累计装机约43GW，跃居全球第一。 1.2 硅材料工业概况n光伏行业2016 年展望：2016 年全球光伏装机预计60GW 左右，中国、美国、印度市场将继续保持高速发展，日本和欧洲市场保持稳定。中国单晶供应量进一步增加，多晶硅产能比例进一步提升，多晶硅价格