冶金硅光伏_光伏产业概念股龙头一览

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太阳能级硅的纯度和西门子法制备的哪个更高

.太阳能级硅的纯度更高

多晶硅的生产工艺：从西门子法到改良西门子法

从西门子法到改良西门子法的演进是一个从开环到闭环的过程。

1955年，德国西门子开发出以氢气（H2）还原高纯度三氯氢硅（SiHCl3），在加热到1100℃左右的硅芯（也称“硅棒”）上沉积多晶硅的生产工艺；1957年，这种多晶硅生产工艺开始应用于工业化生产，被外界称为“西门子法”。

由于西门子法生产多晶硅存在转化率低，副产品排放污染严重（例如四氯化硅SiCl4）的主要问题，升级版的改良西门子法被有针对性地推出。改良西门子法即在西门子法的基础上增加了尾气回收和四氯化硅氢化工艺，实现了生产过程的闭路循环，既可以避免剧毒副产品直接排放污染环境，又实现了原料的循环利用、**降低了生产成本（针对单次转化率低）。因此，改良西门子法又被称为“闭环西门子法”。

改良西门子法一直是多晶硅生产最主要的工艺方法，目前全世界有超过85%的多晶硅是采用改良西门子法生产的。过去很长一段时间改良西门子法主要用来生产半导体行业电子级多晶硅（纯度在99.9999999%～99.999999999%，即9N～11N的多晶硅）；光伏市场兴起之后，太阳能级多晶硅（对纯度的要求低于电子级）的产量迅速上升并**超过了电子级多晶硅，改良西门法也成为太阳能级多晶硅最主要的生产方法。

2.改良西门子法生产多晶硅的工艺流程

（改良西门子法工艺流程示意图）

改良西门子法是一种化学方法，首先利用冶金硅（纯度要求在99.5%以上）与氯化氢（HCl）合成产生便于提纯的三氯氢硅气体（SiHCl3，下文简称TCS），然后将TCS精馏提纯，最后通过还原反应和化学气相沉积（CVD）将高纯度的TCS转化为高纯度的多晶硅。

在TCS还原为多晶硅的过程中，会有大量的剧毒副产品四氯化硅（SiCl4，下文简称STC）生成。改良西门子法通过尾气回收系统将还原反应的尾气回收、分离后，把回收的STC送到氢化反应环节将其转化为TCS，并与尾气中分离出来的TCS一起送入精馏提纯系统循环利用，尾气中分离出来的氢气被送回还原炉，氯化氢被送回TCS合成装置，均实现了闭路循环利用。这是改良西门子法和传统西门子法最大的区别。

CVD还原反应（将高纯度TCS还原为高纯度多晶硅）是改良西门子法多晶硅生产工艺中能耗最高和最关键的一个环节，CVD工艺的改良是多晶硅生产成本下降的一项重要驱动力。

3.与主要生产工艺的比较

改良西门子法在多晶硅生产领域已经应用了几十年，至今它的主导地位仍然牢不可破。通过CVD技术的改良、中间气体生产技术的进步和规模化效益的凸显，

光伏产业概念股龙头一览

将光能转化为电能 简单的说吧。就是由于光子的能量照射到硅和锗构成的半导体PN结中的电子孔穴位置，而电子就会产生迁跃，从而在两端的半导体硅中产生电压，如果该电压形成回路，则产生电流。

duoJInggul to一yongnengd一oneh- 多晶硅太阳能电池(polyerystaline一silicon solar cen)用多晶硅材料制成的pn结太阳能电 池。多晶硅是由许多细小的单晶顺粒非定向排列而成， 所以它的许多基本特性都和单晶硅相同。主要区别是 多晶硅中的单晶颗粒之间存在着晶界，而晶界往往有 许多非晶态硅原子和杂质原子。紧邻晶界的晶粒中，位 错、缺陷、应力、应变也较多，使得多晶硅中由人射光 激发而产生的光生载流子的寿命比较短，因而多晶硅 太阳能电池中的复合电流大，开路电压、短路电流、填 充因子及效率均没有单晶硅电池高。而一般的光电特 ~10种硅带技术在研究，其中有四种比较成熟，即:① 定边喂膜法(EFG);②跳状枝晶法(DB);③硅筒法 (SB);④电喷法。这四种方法获得的带硅厚约200料m. 沿带硅生长方向看，晶较取向比较一致，而沿带宽方向 看，晶向比较复杂，所以常称这种有纤维状晶体结构的 带硅为半晶硅。用半晶硅片制成的太阳能电池，平均效 率已突破10%，有的已达15%。其中:①定边喂膜法， 是用刻有狭缝的石墨模具浸人硅熔液，靠毛细现象，硅 液沿狭缝上升，用籽晶硅片把硅液沿狭缝冷凝后向上 拉伸，即得到等宽等厚的带硅;②跳状枝晶法，是用两 根细籽晶平行伸入硅熔液，靠表面张力，硅液在籽晶之 间形成一个蹼状弯月面状的硅膜，把籽晶向上提伸.这 种蹼状硅膜同时伸长，形成蹼状带硅;③硅筒法，是用 宽约125 mm、厚约0.2 mm的9片籽晶，围成8边形， 伸人硅熔液，然后向上提拉，即可得到一个8边形的硅 筒，用激光分割后，即可得到厚度均匀、质量较好的硅 片。由于硅筒生长速度快、切片损耗低，用硅筒基片制 成的太阳能电池的效率已达12%~14.5%，因而已具 备产业化的条件;④电喷法，是由多晶硅粉末电喷到耐 高温衬底上，形成宽60cm、长数米、可以绕曲的多晶 硅带。用这种电喷多晶硅带材料制成的光伏组件，典型 的参数为:输出功率尸。、匕90Wp，短路电流I、一5.8 A，开路电压Voc二21.gV，几何尺寸(LxwxH)- 1633 mm派660 mmX35mm。 (5)太阳级硅:一般认为它是一种能够制造出效率 大于10%的太阳能电池用的廉价硅.虽然已经花费了 巨额经费摸索了多种杂质元素对太阳能电池的影响， 但是至今尚无关于太阳级硅的精确定义。目前正在设 法从沸腾床反应炉和从冶金硅直接纯化法制备太阳级 硅。用锌催化从沸腾床反应炉产出的高纯颗粒状多晶 硅，已可用作硅太阳能电池的原料。 性和制作工艺与单晶硅太阳能电池相同. 因为拉制单晶硅需要消耗大量能源以及昂贵的高 纯石英增祸，人们从20世纪60年代起探索以多晶硅 作为制造太阳能电池的材料。其中主要有: (l)薄膜多晶硅:在廉价的衬底(如冶金硅、石墨、 陶瓷以至于金属)上，用化学汽相沉积(VCD)法、等 离子增强的化学汽相沉积(PCDV)法和金属有机物化 学汽相沉积(M〔X二VD)法，生长一层20~50拌m的多 晶薄层，由此做成的多晶硅太阳能电池效率已大于 10肠。 (2)铸锭多晶硅:用石墨增涡把熔融硅定向冷却， 以获得晶界纵向排列、晶粒粗大的多晶硅锭，用多线切 俐机或内圆切割机切成。.2~0.4讯m厚的大面积多 晶硅片。以此制成的多晶硅太阳能电池，效率已达 17%~18写.与拉制单晶硅相比，这种铸锭硅生产周期 短、产t大(单个铸锭已达240 kg)、价格低。在德国， 这种太阳能电池已经开始取代单晶硅成为第二代实用 ┌—┬—┬—┬——┬—┐ │ │ │ │ │ │ │ │ ├—┼——┼—┤ │ │ │! │盯- │ │ └—┴—┴—┴——┴—┘ 柱形晶粒的多晶硅 太阳能电池 的太阳能电池。图示为 这种多晶硅太阳能电 池的示意图. (3)片状多晶硅: 当液体硅滴到旋转的 平台上，很快可以形成 一片厚约0.1~o·2 mm的多晶硅片。用这种称为滴转法制成的多晶硅太 阳能电池，效率已突破10%. (4)带状多晶硅:直接从硅液中拉出多晶带作为电 池的羞体材料，然后用激光切割成方形太阳能电池基 片.它不擂机械切割，可节省一半硅材料，还可节省为 消除机械切割损伤所必需的清洗、腐蚀试剂和人工。这 种降低成本的途径已引起人们的注意.

多晶硅制造方法及步骤？

光伏产业概念股龙头一览

随着科技的发展，光伏发电的成本不断降低。在未来，光伏发电是实现“碳中和”的有效手段，长期来看有关企业的基本面是不错的，那么光伏产业概念股龙头呢?一起来看看光伏产业概念股龙头一览吧!

光伏概念龙头股是哪些?

隆基股份、通威股份是光伏行业的龙头股。隆基股份主营业务包括单晶硅棒、硅片、电池和组件的研发、生产和销售，以及光伏电站投资开发业务等，多项核心技术与产品处于行业领先地位，在20年第三季度报中，隆基股份的净利润、总资产、营业收入位于光伏设备中第一名，通威股份则位列第二名。

光伏发电的应用前景广阔，近期，华能集团明确提出十四五期间新能源新增装机达到8000万千瓦，国家能源投资集团规划到十四五末新增新能源装机7000-8000万千瓦，三峡集团也规划在十四五期间每年新增1500万千瓦清洁能源装机。

一、海源复材

总市值：64.40亿

公司在复合材料装备拥有领先优势。

江西海源复合材料科技股份有限公司是一家集研究开发、生产、销售于一体的复合材料轻量化制品及新型智能机械装备企业，公司的主要产品为压机及整线装备、代购代销配套及配件、复合材料模板、工程项目。公司的复合材料模板其生产工艺和产品性能在塑料模板行业中，属于领先的地位。

二、华能国际

总市值：1167.94亿

发电装机容量居国内行业可比公司第一

华能国际电力股份有限公司的主要业务是利用现代化的技术和设备，利用国内外资金，在国内外开发、建设和运营大型燃煤、燃气发电厂、新能源发电项目及配套港口、航运、增量配电网等设施，为社会提供电力、热力及综合能源服务。公司主要产品为电力及热力、港口服务、运输服务等。公司是中国最大的上市发电公司之一。

三、天奇股份

总市值：80.15亿

主营自动化装备产业、风电及汽车循环产业，国家高新技术企业。

天奇自动化工程股份有限公司主营业务为以汽车智能装备、智能仓储、散料输送及智慧工业服务为主的智能装备产业；以废钢加工设备、报废汽车拆解设备、有色金属加工及分选设备为主的循环装备产业；以报废汽车回收拆解、汽车核心零部件再制造及动力电池回收资源化利用为主的汽车后市场产业；以风电铸件业务为主的重工装备产业。

四、聆达股份

总市值：88.92亿

中国余热发电工程领域的新型能源技术服务公司

聆达集团股份有限公司主要业务是主要业务为太阳能电池业务、光伏发电业务。公司主要产品为太阳能电池、光伏发电。公司有较强的技术与研发优势，具有从工程设计、工程技术服务、设备成套、设备安装、设备调试到实现工程总承包"交钥匙"工程的能力。公司主要服务于水泥行业余热发电领域，并已向化工、冶金等行业拓展。

五、新风光

总市值：62.81亿

公司高压动态无功补偿装置与高压变频器产品市场份额均在国内排名前列。

新风光电子科技股份有限公司专业从事大功率电力电子节能控制技术及相关产品研发、生产、销售和服务的高新技术企业，可以为客户量身打造调速节能、智能控制、改善电能质量等方面的产品及解决方案。

六、东方电热

总市值：115.30亿

我国最大的空调辅助电加热器、冷藏陈列柜除霜电加热器制造制造商。

镇江东方电热科技股份有限公司主营业务有民用电加热器、工业装备制造、光通信用钢（铝）复合材料及动力锂电池精密钢壳材料。

1，改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法

改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和产业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。

国内外现有的多晶硅厂尽大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。

2，硅烷法——硅烷热分解法

硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。以前只有日本小松把握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。

3，流化床法

以四氯化硅、氢气、氯化氢和产业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下天生三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应天生二氯二氢硅，继而天生硅烷气。

制得的硅烷气通进加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，天生粒状多晶硅产品。由于在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与本钱低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。唯一的缺点是安全性差，危险性大。其次是产品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。

此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。

4，太阳能级多晶硅新工艺技术

除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术。

1）冶金法生产太阳能级多晶硅

据资料报导[1]日本川崎制铁公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太阳能电池厂（SHARP公司）应用，现已形成800吨/年的生产能力，全量供给SHARP公司。

主要工艺是：选择纯度较好的产业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，往除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中往除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，往除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中往除磷和碳杂质，直接天生太阳能级多晶硅。

2）气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅

据资料报导[1]以日本Tokuyama公司为代表，目前10吨试验线在运行，200吨半贸易化规模生产线在2005-2006年间投进试运行。

主要工艺是：将反应器中的石墨管的温度升高到1500℃，流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注进，在石墨管内壁1500℃高温处反应天生液体状硅，然后滴进底部，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。

3）重掺硅废物提纯法生产太阳能级多晶硅

据美国Crystal Systems资料报导[1]，美国通过对重掺单晶硅生产过程中产生的硅废物提纯后，可以用作太阳能电池生产用的多晶硅，终极本钱价可看控制在20美元/Kg以下。

这里对几家国内多晶硅厂和国外多晶硅厂的设备技术做些比较.

国外多晶硅生产技术发展的特点：

1）研发的新工艺技术几乎全是以满足太阳能光伏硅电池行业所需要的太阳能级多晶硅。

2）研发的新工艺技术主要集中体现在多晶硅天生反应器装置上，多晶硅天生反应器是复杂的多晶硅生产系统中的一个进步产能、降低能耗的关键装置。

3）研发的流化床（FBR）反应器粒状多晶硅天生的工艺技术，将是生产太阳能级多晶硅首选的工艺技术。其次是研发的石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，也是降低多晶硅生产电耗，实现连续性大规模化生产，进步生产效率，降低生产本钱的新工艺技术。

4）流化床（FBR）反应器和石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，天生粒状多晶硅的硅原料可以用硅烷、二氯二氢硅或是三氯氢硅。

5）在2005年前多晶硅扩产中100%都采用改良西门子工艺。在2005年后多晶硅扩产中除Elkem外，基本上仍采用改良西门子工艺。

通过以上分析可以看出，目前多晶硅主要的新增需求来自于太阳

能光伏产业，国际上已经形成开发低本钱、低能耗的太阳能级多晶硅生产新工艺技术的高潮，并趋向于把生产低纯度的太阳能级多晶硅工艺和生产高纯度电子级多晶硅工艺区分开来，以降低太阳能级多晶硅生产本钱，从而降低太阳能电池制造本钱，促进太阳能光伏产业的发展，普及太阳能的利用，无疑是一个重要的技术决策方向。

2，国内多晶硅技术发趋势

目前国内的几家多晶硅生产单位的扩产，都是采用改良西门子工艺技术。还没见到新的工艺技术有所突破的报导。