本文总览:
- 1、IC级多晶硅是什么硅料
- 2、多晶硅的原料
- 3、多晶硅生产知识
- 4、多晶硅 是什么?干什么用的?
- 5、多晶硅是什么?
- 6、多晶硅项目生产需要什么材料?
IC级多晶硅是什么硅料
多晶硅材料是以工业硅为原料经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料,
电子级硅(EG):一般要求含Si 99.9999 %以上,超高纯达到99.9999999%~99.999999999%(9~11个9)。其导电性介于 10-4 – 1010 欧厘米。电子级高纯多晶硅以9N以上为宜。
出自百度百科:电子级多晶硅。
多晶硅的原料
多晶硅和单晶硅是太阳能电池的主流材料,市场份额超过90%。长期以来,多晶硅材料的生产技术一直掌握在美国、日本、德国等3个国家7家公司的10家工厂手中,造成技术封锁和市场垄断。今天主要讲解一下什么是多晶硅。多晶硅生产的原料有哪些?什么是多晶硅?1.什么是多晶硅?它是多晶硅的一种形式。当熔融的元素硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格的形式排列成许多晶核。如果这些晶核生长成具有不同晶面取向的晶粒,这些晶粒将结合并结晶成多晶硅。因为多晶硅的化学性质非常稳定,而且没有一定的环境污染。还有半导体材料的优良特性。因此被广泛应用于工业、农业、航空航天等方面。在人工智能、自动控制等半导体元器件中,多晶硅也是不可或缺的,因此多晶硅也被称为“微电子M的基石”。具有多晶硅的灰色金属光泽,密度为2.32~2.34g/cm3。熔点是1410℃。沸点是2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混合酸,不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和应时之间,常温下易碎,切割时易断。当加热到800℃以上时具有延展性,在1300℃时表现出明显的变形。在室温下不活泼,与氧、氮、硫等反应。在高温下。在熔融状态下,它具有很大的化学活性,几乎可以与任何物质发生反应。具有半导体特性,是一种极其重要的优良半导体材料,但少量杂质就能极大地影响其导电性。二、多晶硅的应用多晶硅和单晶硅的区别主要表现在物理性能上。比如多晶硅的力学、光学、热学性能的各向异性远不如单晶硅明显,多晶硅的导电性也远不如单晶硅明显,甚至几乎没有导电性。在电子工业中,它被广泛用作制造晶体管收音机、录音机、冰箱、彩电、录像机、电脑等的基础材料。多晶硅和单晶硅在外观上是可以区分的,但真正的鉴别必须建立在通过分析确定晶面取向、导电类型和电阻率的基础上。多晶硅是生产单晶硅的直接原料,是人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的基础电子信息材料。3.多晶硅属于什么行业?它是一种新型太阳能的原料,属于光伏领域。目前国内上市公司非常看好这个行业,很多企业准备建设多晶硅生产基地。四。多晶硅生产的原材料生产多晶硅的原料是三氯氢硅和氢气,两者按一定比例相遇后进入还原炉进行热分解和氢气还原反应生成多晶硅,多晶硅沉积在炉内硅芯上,逐渐长大。一般是化学气相沉积(CVD)。此外,多晶硅是生产单晶硅的直接原料,具有灰色金属光泽,密度为2.32-2.34g/cm3。熔点是1410℃。沸点是2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混合酸,不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和应时之间,常温下易碎,切割时易断。当加热到800℃以上时具有延展性,在1300℃时表现出明显的变形。多晶硅可以作为拉制单晶硅的原料,多晶硅和单晶硅的区别主要表现在物理性能上。比如机械性能、光学性能、热性能的各向异性远不如单晶硅明显;在电学性能上,多晶硅晶体的导电性远不如单晶硅明显,甚至几乎没有导电性。就化学活性而言,它们之间的差异微乎其微。多晶硅和单晶硅在外观上是可以区分的,但真正的鉴别必须建立在晶面方向、导电类型和电阻率的分析测定上。多晶硅生产的原料有哪些?通过上面的分享,我们已经知道什么是多晶硅了。多晶硅的需求主要来自半导体和太阳能电池。根据纯度要求不同,可分为电子级和太阳能级。其中电子级多晶硅约占55%,太阳能级多晶硅占45%。随着光伏产业的快速发展,太阳能电池对多晶硅的需求增速高于半导体多晶硅。
多晶硅生产知识
生产工艺
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),氯化氢和工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绝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。以前只有日本小松掌握此技术,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、氯化氢和工业硅为原料在流化床内(沸腾床)高温高压下生成三氯氢硅,将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅,继而生成硅烷气。
制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应,生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大,生产效率高,电耗低与成本低,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:选择纯度较好的工业硅(即冶金硅)进行水平区熔单向凝固成硅锭,去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去除硼杂质,再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭,去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,在电子束融解炉中去除磷和碳杂质,直接生成太阳能级多晶硅。
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吨半商业化规模生产线在2005-2006年间投入试运行。
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入,在石墨管内壁1500℃高温处反应生成液体状硅,然后滴入底部,温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。
3)重掺硅废料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料提纯后,可以用作太阳能电池生产用的多晶硅,最终成本价可望控制在20美元/Kg以下。
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。
多晶硅 是什么?干什么用的?
多晶硅是熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。多晶硅是生产单晶硅的直接原料,是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。
多晶硅有灰色金属光泽,密度2.32~2.34g/cm3。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显变形。
多晶硅常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。
多晶硅电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化,再经冷凝、精馏、还原而得。
在太阳能利用上,单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。要使太阳能发电具有较大的市场,被广大的消费者接受,就必须提高太阳电池的光电转换效率,降低生产成本。从国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料。
扩展资料:
工业和信息化部关于《多晶硅行业准入申请报告》的通知:
一、各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化主管部门负责受理该地区的多晶硅企业准入公告申请,并会同同级相关部门按照《多晶硅行业准入条件》和《多晶硅行业准入申请报告》的工作程序和要求,对申请公告的企业所提供的材料进行核实,将核实意见和企业填报材料一并报送我部。
二、在组织专家并委托相关检测机构对申报材料复核、检查后,会同有关部委以公告形式发布符合准入条件的多晶硅企业名单。
三、负责此项工作的省级主管部门认真组织好该地区多晶硅企业准入申请管理工作,于2011年7月15日前将第一批申请企业的核实意见及相关材料(一式六份)报送。发布时间:2011年06月03日。
参考资料来源:百度百科-多晶硅
多晶硅是什么?
多晶硅;polycrystalline silicon
性质:灰色金属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显变形。常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化,再经冷凝、精馏、还原而得。
多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料,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、光学性质和热学性质的各向异性方面,远不如单晶硅明显;在电学性质方面,多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著,甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面,两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别,但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。
一、国际多晶硅产业概况
当前,晶体硅材料(包括多晶硅和单晶硅)是最主要的光伏材料,其市场占有率在90%以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中,形成技术封锁、市场垄断的状况。
多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同,分为电子级和太阳能级。其中,用于电子级多晶硅占55%左右,太阳能级多晶硅占45%,随着光伏产业的迅猛发展,太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展,预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。
1994年全世界太阳能电池的总产量只有69MW,而2004年就接近1200MW,在短短的10年里就增长了17倍。专家预测太阳能光伏产业在二十一世纪前半期将超过核电成为最重要的基础能源之一。
据悉,美国能源部计划到2010年累计安装容量4600MW,日本计划2010年达到5000MW,欧盟计划达到6900MW,预计2010年世界累计安装量至少18000MW。从上述的推测分析,至2010年太阳能电池用多晶硅至少在30000吨以上,表2给出了世界太阳能多晶硅工序的预测。据国外资料分析报道,世界多晶硅的产量2005年为28750吨,其中半导体级为20250吨,太阳能级为8500吨,半导体级需求量约为19000吨,略有过剩;太阳能级的需求量为15000吨,供不应求,从2006年开始太阳能级和半导体级多晶硅需求的均有缺口,其中太阳能级产能缺口更大。
据日本稀有金属杂质2005年11月24日报道,世界半导体与太阳能多晶硅需求紧张,主要是由于以欧洲为中心的太阳能市场迅速扩大,预计2006年,2007年多晶硅供应不平衡的局面将为愈演愈烈,多晶硅价格方面半导体级与太阳能级原有的差别将逐步减小甚至消除,2005年世界太阳能电池产量约1GW,如果以1MW用多晶硅12吨计算,共需多晶硅是1.2万吨,2005-2010年世界太阳能电池平均年增长率在25%,到2010年全世界半导体用于太阳能电池用多晶硅的年总的需求量将超过6.3万吨。
世界多晶硅主要生产企业有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美国的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司,德国的Wacker公司等,其年产能绝大部分在1000吨以上,其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三个公司生产规模最大,年生产能力均在3000-5000吨。
国际多晶硅主要技术特征有以下两点:
(1)多种生产工艺路线并存,产业化技术封锁、垄断局面不会改变。由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同,因此生产工艺技术不同;进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异,各有技术特点和技术秘密,总的来说,目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有:改良西门子法、硅烷法和流化床法。其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能约占世界总产能的80%,短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。
(2)新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。除了传统工艺(电子级和太阳能级兼容)及技术升级外,还涌现出了几种专门生产太阳能级多晶硅的新工艺技术,主要有:改良西门子法的低价格工艺;冶金法从金属硅中提取高纯度硅;高纯度SiO2直接制取;熔融析出法(VLD:Vaper to liquid deposition);还原或热分解工艺;无氯工艺技术,Al-Si溶体低温制备太阳能级硅;熔盐电解法等。
二、国内多晶硅产业概况
我国集成电路的增长,硅片生产和太阳能电池产业的发展,大大带动多晶硅材料的增长。
太阳能电池用多晶硅按每生产1MW多晶硅太阳能电池需要11-12吨多晶硅计算,我国2004年多晶、单晶太阳能电池产量为48.45MW,多晶硅用量为678吨左右,而实际产能已达70MW左右,多晶硅缺口达250吨以上。到2005年底国内太阳能电池产能达到300MW,实际能形成的产量约为110MW,需要多晶硅1400吨左右,预测到2010年太阳能电池产量达300MW,需要多晶硅保守估计约4200吨,因此太阳能电池的生产将大大带动多晶硅需求的增加,见表3。
2005年中国太阳能电池用单晶硅企业开工率在20%-30%,半导体用单晶硅企业开工率在80%-90%,都不能满负荷生产,主要原因是多晶硅供给量不足所造成的。预计多晶硅生产企业扩产后的产量,仍然满足不了快速增长的需要。
2005年全球太阳能电池用多晶硅供应量约为10448吨,而2005年太阳能用硅材料需求量约为22881吨,如果太阳能电池用多晶硅需求量按占总需求量的65%计,则太阳能电池用多晶硅需求量约为14873吨,这样全球太阳能电池用多晶硅的市场缺口达4424吨。2005年半导体用多晶硅短缺6000吨,加上太阳能用多晶硅缺口4424吨,合计10424吨,供给严重不足,导致全球多晶硅价格上涨。目前多晶硅市场的持续升温,导致各生产厂商纷纷列出了扩产计划,根据来自国际光伏组织的统计,至2008年全球多晶硅的产能将达49550吨,至2010年将达58800吨。预计到2010年全球多晶硅需求量将达85000吨,缺口26200吨。从长远来看,考虑到未来石化能源的短缺和各国对太阳能产业的大力支持,需求将持续增长。根据欧洲光伏工业联合会的2010年各国光伏产业发展计划预计,届时全球光伏产量将达到15GW(1GW=1000MW),设想其中60%使用多晶硅为原材料,如果技术进步每MW消耗10吨多晶硅,保守估计全球至少需要太阳能多晶硅5万吨以上。
我国多晶硅工业起步于五、六十年代中期,生产厂多达20余家,生由于生产技术难度大,生产规模小,工艺技术落后,环境污染严重,耗能大,成本高,绝大部分企业亏损而相继停产和转产,到1996年仅剩下四家,即峨眉半导体材料厂(所),洛阳单晶硅厂、天原化工厂和棱光实业公司,合计当年产量为102.2吨,产能与生产技术都与国外有较大的差距。
1995年后,棱光实业公司和重庆天原化工厂相继停产。现在国内主要多晶硅生产厂商有洛阳中硅高科技公司、四川峨眉半导体厂和四川新光硅业公司、到2005年底,洛阳中硅高科技公司300吨生产线已正式投产,二期扩建1000吨多晶硅生产线也同时破土动工,河南省计划将其扩建到3000吨规模,建成国内最大的硅产业基地。四川峨眉半导体材料厂(所)是国内最早拥有多晶硅生产技术的企业,2005年太阳能电池用户投资,扩产的220吨多晶硅生产线将于2006年上半年投产,四川新光硅业公司实施的1000吨多晶硅生产线正在加快建设,计划在2006年底投产,此外,云南、扬州、上海、黑河、锦州、青海、内蒙、宜昌、广西、重庆、辽宁、邯郸、保定、浙江等地也有建生产线设想。
三、行业发展的主要问题
同国际先进水平相比,国内多晶硅生产企业在产业化方面的差距主要表现在以下几个方面:
1、产能低,供需矛盾突出。2005年中国太阳能用单晶硅企业开工率在20%-30%,半导体用单晶硅企业开工率在80%-90%,无法实现满负荷生产,多晶硅技术和市场仍牢牢掌握在美、日、德国的少数几个生产厂商中,严重制约我国产业发展。
2、生产规模小、现在公认的最小经济规模为1000吨/年,最佳经济规模在2500吨/年,而我国现阶段多晶硅生产企业离此规模仍有较大的距离。
3、工艺设备落后,同类产品物料和电力消耗过大,三废问题多,与国际水平相比,国内多晶硅生产物耗能耗高出1倍以上,产品成本缺乏竞争力。
4、千吨级工艺和设备技术的可靠性、先进性、成熟性以及各子系统的相互匹配性都有待生产运行验证,并需要进一步完善和改进。
5、国内多晶硅生产企业技术创新能力不强,基础研究资金投入太少,尤其是非标设备的研发制造能力差。
6、地方政府和企业项目投资多晶硅项目,存在低水平重复建设的隐忧。
四、行业发展的对策与建议
1、发展壮大我国多晶硅产业的市场条件已经基本具备、时机已经成熟,国家相关部门加大对多晶硅产业技术研发,科技创新、工艺完善、项目建设的支持力度,抓住有利时机发展壮大我国的多晶硅产业。
2、支持最具条件的改良西门子法共性技术的实施,加快突破千吨级多晶硅产业化关键技术,形成从材料生产工艺、装备、自动控制、回收循环利用的多晶硅产业化生产线,材料性能接近国际同类产品指标;建成节能、低耗、环保、循环、经济的多晶硅材料生产体系,提高我们多晶硅在国际上的竞争力。
3、依托高校以及研究院所,加强新一代低成本工艺技术基础性及前瞻性研究,建立低成本太阳能及多晶硅研究开发的知识及技术创新体系,获得具有自主知识产权的生产工艺和技术。
4、政府主管部门加强宏观调控与行业管理,避免低水平项目的重复投资建设,保证产业的有序、可持续发展。
我国从事半导体硅材料生产企业概况:
我国从事半导体硅材料生产的企业总共40余家.截止06年销售额超过一亿元的企业已达17家.
1,河北宁晋单晶硅基地
2,有研半导体材料股份公司
3,洛阳单晶硅有限责任公司/洛阳中硅高科技有限公司
4,无锡华润华晶微电子有限公司
5,宁波立立电子股份有限公司
6,上海合晶硅材料有限公司
7,上海申和热磁公司
8,娥眉半导体材料厂
9,杭州海纳半导体有限公司
10,万向硅峰电子股份有限公司
11,锦州新日硅材料(华昌电子材料/华日硅)公司
12,天津环欧半导体技术有限公司
13,常州亿晶电子科技有限公司
14,常州天合光能有限公司
15,江苏顺大半导体发展有限公司
16,新疆新能源股份有限公司
17,南京国盛电子有限公司
这些企业中供应半导体硅抛光片的有宁波立立电子股份有限公司、有研半导体材料股份公司、无锡华润华晶微电子有限公司、上海合晶硅材料有限公司、上海申和热磁公司等-----changaiyin
单多晶硅国内含税价格
单晶硅棒2600元/公斤,多晶硅棒2400元/公斤-----changaiyin
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江西赛维LDK太阳能高科技有限公司是目前亚洲规模最大的太阳能多晶硅片生产企业。工厂坐落于江西省新余市经济开发区,专注于太阳能多晶硅铸锭及多晶硅片研发、生产、销售为一体的高新技术光伏企业,拥有国际最先进的生产技术和设备。公司注册资金11095万美元,总投资近3亿美元。2006年4月份投产, 7月份产能达到100兆瓦,8月份入选“RED HERRING亚洲百强企业”,10月份产能达到200兆瓦,被国际专业人士称为“LDK速度奇迹”。荣获“2006年中国新材料产业最具成长性企业”称号。 目前公司正致力于发展成为一个“世界级光伏企业”。
2007年6月1日,赛维LDK成功在美国纽约证交所上市,成为中国企业历史上在美国单一发行最大的一次IPO;赛维LDK是江西省企业有史以来第一次在美国上市的企业,是中国新能源领域最大的一次IPO。
该公司1.5万吨硅料项目近日已在江西省新余市正式启动,该项目总固定资产投资120亿元以上,预计将成为目前全球太阳能领域单个投资额最多、产能设计规模最大的项目之一。
据悉,该项目计划首期在2008年底前建成投产,形成6000吨太阳能级硅料的年生产能力;2009年项目全部建成投产后,将形成1.5万吨产能,从而使该公司成为世界主要的太阳能多晶硅原料生产企业。
当地有关人士表示,该项目的实施,不仅可以有效缓解国内光伏行业发展中遭遇的原料短缺等瓶颈制约,而且可以有力提升我国光伏产业的综合竞争力。
多晶硅项目生产需要什么材料?
冶金级硅粉、液氯、氢气
中间原料:三氯氢硅
多晶硅生产的原料是 三氯氢硅和氢气按照一定的比例汇合后进入还原炉内进行热分解和氢还原反应产生多晶硅,沉积在炉内硅芯上 逐渐长大 ,一般都是化学气相沉积法即CVD