《太阳能电池用冶金法提纯多晶硅》编制说明

《太阳能电池用冶金法提纯多晶硅》

（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

根据材试标字〔2022〕270号“关于CSTM标准《太阳能电池

用冶金法提纯多晶硅》的立项公告”文件的要求，CSTM标准《太阳

能电池用冶金法提纯多晶硅》以项目编号“CSTMLX990001111—

2022”下达。

按照标准制、修订工作程序的要求，成立了以湖南立新硅材料科

技有限公司为牵头单位，江阴东升新能源股份有限公司、洛阳凯晶电

子科技有限公司、上海楠栖新能源科技有限公司、上海晶祺电子材料

有限公司、无锡晶智新能源有限公司、熊猫光伏科技有限公司、江苏

爱索拉太阳能科技有限公司、上海先韦能源科技有限公司等多晶硅上

下游企业为项目参编单位，项目组由何家壅，刘立新，钟勇，王中然，

赵松，简城梁，陶正伟，王磊，鹿斌，张宜国，吴守庆等组成。

在本标准的编制过程中，项目组针对太阳能多晶硅的质量要求

（6-7N）发展的工艺，通过利用真空冶炼、等离子体反应、定向凝固、

区域提纯等方法直接从工业硅制造成为太阳能硅材料，广泛征求太阳

能用多晶硅的上下游企业意见，对冶金法提纯多晶硅分类、提纯方法、

性能要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、储存和质量

说明书、合同等开展了标准化，在此基础上起草了征求意见稿。

二、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

太阳能级多晶硅是光伏产业的基础性材料，但传统的制备方法存

在生产成本偏高、能耗大、回收期长、污染严重等问题。通过冶金法

提纯太阳能级多晶硅，能突破低成本硅提纯技术的关键，在降低能耗、

解决太阳能行业的环境问题等方面具有应用前景。冶金法提纯太阳能

级硅材料技术具有四大优点：一是电耗低，生产1Kg太阳能级多晶

硅，化学法耗电约63KWh，冶金法耗电约25KWh；冶金法既可大幅

度的降低生产成本，又符合了国家双碳战略目标的要求；二是建设周

期短，从设备订购到达产仅需150天；一次性投入成本低，万吨产线

总投资约5亿元（人民币）；化学法建设周期至少需要360天，一些

设备备件还受制于国外企业的制约，万吨产线总投资则需要约10亿

元（人民币）；三是“三废”少，整个生产过程中环保、不产生有害

“三废”，易于处理，不会对环境产生影响；四是生产安全，生产过

程类似传统炼钢行业，无易燃易爆物质产生，生产安全可靠，可大量

生产。

目前，我国太阳能级硅材料需求巨大。从下游单晶拉制、太阳能

电池片的制作以及太阳能电池片光电转换效率和光衰减方面数据来

看，冶金法提纯太阳能多晶硅技术已成熟。但是冶金法提纯太阳能多

晶硅主要面临冶金法本身带来的固有杂质较高、以及检测规则和质量

标准缺失，亟需制定《太阳能发电用冶金提纯多晶硅》团体标准，解

决行业共性难题，支撑国家碳达峰碳中和的发展目标。

三、采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标

准水平的对比情况，或与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况

当前国内外硅的提存方法分为化学反应法和冶金法，化学反应法

是利用氢、氯或氯化氢等化学原料与硅反应生成硅烷或卤代硅烷，进

行分馏的方法进行提纯，但是主要核心技术掌握在国外大公司手中，

目前我国引进改进西门子法等工艺，但是其生产工艺中使用到的氢气

和氯气等属于高危气体；在生产中必然产生的三氯氢硅和四氯化钙或

硅烷气体属于极易燃易爆，而且该气体一旦泄露就会对环境产生永久

性的伤害。副产品回收、污染治理和防爆炸等都是需要解决的问题。

冶金法是近年针对太阳能多晶硅的质量要求（6-7N）发展的工艺，

通过利用真空冶炼、等离子体反应、定向凝固、区域提纯等方法直接

从工业硅制造成为太阳能硅材料，国内外企业纷纷介入该领域，然而

我国国内存在冶金技术和工艺不成熟、纯度（4-5N）和质量难以达到

太阳能级硅使用需求。

2015年，我司经科研团队过数年研究，在冶金法提纯硅料技术

上取得了突破性进展，现利用冶金法已经可以量产出太阳能级（6-7N）

光伏用硅料。基于此，通过研制本标准，对冶金法提纯太阳能多晶硅

的技术性能、检测方法和检测规则提出要求，对材料开展针对性提纯，

生产可实用的太阳能级硅材料。

目前国内外下游单晶或铸锭多晶用料多为化学法生产的硅料，其

供销执行标准多为GB/T25074-2017太阳能级多晶硅。为了让客户在

使用冶金法提纯的太阳能级多晶硅料时更方便，冶金法提纯太阳能多

晶硅料的外观、检测方法、包装等，与GB/T25074-2017太阳能级多

晶硅内相关标准保持基本一致。在技术参数方面，冶金法对其受主杂

质或施主杂质可进行针对提纯。除施主杂质和受主杂质外，冶金法提

纯太阳能多晶硅其他参数基本达到国标GB/T25074-2017太阳能级多

晶硅及国标GB/T35307-2017流化床法颗粒硅中特级料的标准。化学

法生产的太阳能级多晶硅料，因其是气相沉积而成，生成的是非本征

半导体材料；而冶金法生产的太阳能级多晶硅料中有一定数量的晶界

存在，晶界会影响到少数载流子寿命，所以冶金法太阳能级多晶硅料

的少数载流子寿命会低一点。在多晶硅下游单晶拉制或多晶铸锭环节

中，需要掺加施主或受主杂质，使得单晶硅棒或多晶硅锭的电阻率在

0.5~3Ω.cm，一般掺杂量在0.2ppm左右；所以冶金法太阳能级多晶

硅料中的施主杂质和受主杂质不会对下游单晶硅的拉制及其产品质

量产生影响，反而可以有效减少其掺杂工序，提高生产效率，降低生

产成本。

四、标准主要技术内容

本文件规定了太阳能发电用的冶金法提纯多晶硅分类、提纯方法、

性能要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、储存和质量

说明书、合同等内容。本文件适用于太阳能发电用的冶金法提纯多晶

硅。

本标准主要包括以下部分内容：

——分类，根据导电类型分为N型和P型，根据技术指标的差

别分为P型掺硼单晶硅用料、P型掺镓单晶硅用料、N型掺磷单晶硅

用料；

——提纯方法，按照太阳能发电用冶金法提纯多晶硅流程分为了

初洗、精炼、精洗、铸锭成型、清洗破碎、包装和成品。

——性能要求，提出了太阳能发电用冶金法提纯多晶硅技术指标、

表面质量、金属杂质等内容。

——试验方法，提出了验证太阳能发电用冶金法提纯多晶硅技术

指标的各项测试方法和依据的标准。

——检验规则，从检查和验收、组批、检验项目、取样、检验结

果的判定5个方面给了具体检验要求。

——其他方面，从标志、包装、运输、贮存和质量保证书等方面

提出要求。

五、主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的

经济效果

为试验分析太阳能级冶金法提纯的多晶硅，从多个方面进行了技

术验证和分析，包括：

图1技术性能指标测试验证

图2上下游技术性能指标测试验证

通过验证分析，该标准可大幅度降低多晶硅生产成本，且减少对

环境的污染。本标准制定后，通过冶金法提纯太阳能级多晶硅，能突

破低成本硅提纯技术的关键，在降低能耗、解决太阳能行业的环境问

题等方面具有广阔的应用前景。

六、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

本标准与现行法律、法规、政策及相关标准没有冲突和矛盾。

七、重大分歧意见的处理经过和依据

本标准与现行法律、法规、政策及相关标准没有冲突和矛盾，也

未收到相关重大分歧意见。

八、标准水平建议，预期的社会经济效果

本标准的制定和实施将填补相关领域标准空白，破低成本硅提纯

技术的关键，在降低能耗、解决太阳能行业的环境问题等方面具有广

阔的应用前景。

九、贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办

法等内容）

标准发布后，建议由综合标准化领域委员会、材料领域委员会组

织相关企业进行标准宣传实施，推动新技术的扩散。

《太阳能电池用冶金法提纯多晶硅》

（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

根据材试标字〔2022〕270号“关于CSTM标准《太阳能电池

用冶金法提纯多晶硅》的立项公告”文件的要求，CSTM标准《太阳

能电池用冶金法提纯多晶硅》以项目编号“CSTMLX990001111—

2022”下达。

按照标准制、修订工作程序的要求，成立了以湖南立新硅材料科

技有限公司为牵头单位，江阴东升新能源股份有限公司、洛阳凯晶电

子科技有限公司、上海楠栖新能源科技有限公司、上海晶祺电子材料

有限公司、无锡晶智新能源有限公司、熊猫光伏科技有限公司、江苏

爱索拉太阳能科技有限公司、上海先韦能源科技有限公司等多晶硅上

下游企业为项目参编单位，项目组由何家壅，刘立新，钟勇，王中然，

赵松，简城梁，陶正伟，王磊，鹿斌，张宜国，吴守庆等组成。

在本标准的编制过程中，项目组针对太阳能多晶硅的质量要求

（6-7N）发展的工艺，通过利用真空冶炼、等离子体反应、定向凝固、

区域提纯等方法直接从工业硅制造成为太阳能硅材料，广泛征求太阳

能用多晶硅的上下游企业意见，对冶金法提纯多晶硅分类、提纯方法、

性能要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、储存和质量

说明书、合同等开展了标准化，在此基础上起草了征求意见稿。

二、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

太阳能级多晶硅是光伏产业的基础性材料，但传统的制备方法存

在生产成本偏高、能耗大、回收期长、污染严重等问题。通过冶金法

提纯太阳能级多晶硅，能突破低成本硅提纯技术的关键，在降低能耗、

解决太阳能行业的环境问题等方面具有应用前景。冶金法提纯太阳能

级硅材料技术具有四大优点：一是电耗低，生产1Kg太阳能级多晶

硅，化学法耗电约63KWh，冶金法耗电约25KWh；冶金法既可大幅

度的降低生产成本，又符合了国家双碳战略目标的要求；二是建设周

期短，从设备订购到达产仅需150天；一次性投入成本低，万吨产线

总投资约5亿元（人民币）；化学法建设周期至少需要360天，一些

设备备件还受制于国外企业的制约，万吨产线总投资则需要约10亿

元（人民币）；三是“三废”少，整个生产过程中环保、不产生有害

“三废”，易于处理，不会对环境产生影响；四是生产安全，生产过

程类似传统炼钢行业，无易燃易爆物质产生，生产安全可靠，可大量

生产。

目前，我国太阳能级硅材料需求巨大。从下游单晶拉制、太阳能

电池片的制作以及太阳能电池片光电转换效率和光衰减方面数据来

看，冶金法提纯太阳能多晶硅技术已成熟。但是冶金法提纯太阳能多

晶硅主要面临冶金法本身带来的固有杂质较高、以及检测规则和质量

标准缺失，亟需制定《太阳能发电用冶金提纯多晶硅》团体标准，解

决行业共性难题，支撑国家碳达峰碳中和的发展目标。

三、采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标

准水平的对比情况，或与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况

当前国内外硅的提存方法分为化学反应法和冶金法，化学反应法

是利用氢、氯或氯化氢等化学原料与硅反应生成硅烷或卤代硅烷，进

行分馏的方法进行提纯，但是主要核心技术掌握在国外大公司手中，

目前我国引进改进西门子法等工艺，但是其生产工艺中使用到的氢气

和氯气等属于高危气体；在生产中必然产生的三氯氢硅和四氯化钙或

硅烷气体属于极易燃易爆，而且该气体一旦泄露就会对环境产生永久

性的伤害。副产品回收、污染治理和防爆炸等都是需要解决的问题。

冶金法是近年针对太阳能多晶硅的质量要求（6-7N）发展的工艺，

通过利用真空冶炼、等离子体反应、定向凝固、区域提纯等方法直接

从工业硅制造成为太阳能硅材料，国内外企业纷纷介入该领域，然而

我国国内存在冶金技术和工艺不成熟、纯度（4-5N）和质量难以达到

太阳能级硅使用需求。

2015年，我司经科研团队过数年