单晶硅和多晶硅的区别
单晶硅与多晶硅的区别

单晶硅与多晶硅的区别单晶硅和多晶硅的区别是,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,多晶硅均不如单晶硅。
多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。
单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。
大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。
目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。
单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。
高纯度硅在石英中提取,以单晶硅为例,提炼要经过以下过程:石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割。
冶金级硅的提炼并不难。
它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。
这样被还原出来的硅的纯度约98-99%,但半导体工业用硅还必须进行高度提纯(电子级多晶硅纯度要求11个9,太阳能电池级只要求6个9)。
而在提纯过程中,有一项“三氯氢硅还原法(西门子法)”的关键技术我国还没有掌握,由于没有这项技术,我国在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了,不仅提炼成本高,而且环境污染非常严重。
我国每年都从石英石中提取大量的工业硅,以1美元/公斤的价格出口到德国、美国和日本等国,而这些国家把工业硅加工成高纯度的晶体硅材料,以46-80美元/公斤的价格卖给我国的太阳能企业。
得到高纯度的多晶硅后,还要在单晶炉中熔炼成单晶硅,以后切片后供集成电路制造等用。
什么是单晶硅可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有重要地位。
在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天,利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始。
单晶硅与多晶硅的应用和区别

1单晶硅与多晶硅的应用和区别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。
被称为“微电子大厦的基石”。
在太阳能利用上,单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。
虽然从目前来讲,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。
从目前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(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。
从工业化发展来看,重心已由单晶向多晶方向发展,主要原因为;[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少;[2] 对太阳电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料;[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展,全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺寸达到厘米级;[4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快,其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产,例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表面和体钝化、细金属栅电极,采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微米,高度达到15微米以上,快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间,单片热工序时间可在一分钟之内完成,采用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过14%。
据报道,目前在50~60微米多晶硅衬底上制作的电池效率超过16%。
利用机械刻槽、丝网印刷技术在100平方厘米多晶上效率超过17%,无机械刻槽在同样面积上效率达到16%,采用埋栅结构,机械刻槽在130平方厘米的多晶上电池效率达到15.8%。
多晶硅与单晶硅的差别请问多晶硅与单晶硅的差别是什么?国内有那些厂家在生产这两种产品?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。
光伏技术-单晶硅与多晶硅的区别

光伏技术:单晶硅与多晶硅的区别单晶硅和多晶硅的区别是,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,多晶硅均不如单晶硅。
多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。
单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。
大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。
目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。
单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。
高纯度硅在石英中提取,以单晶硅为例,提炼要经过以下过程:石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割。
冶金级硅的提炼并不难。
它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。
这样被还原出来的硅的纯度约98-99%,但半导体工业用硅还必须进行高度提纯(电子级多晶硅纯度要求11个9,太阳能电池级只要求6个9)。
而在提纯过程中,有一项三氯氢硅还原法(西门子法)的关键技术我国还没有掌握,由于没有这项技术,我国在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了,不仅提炼成本高,而且环境污染非常严重。
我国每年都从石英石中提取大量的工业硅,以1美元/公斤的价格出口到德国、美国和日本等国,而这些国家把工业硅加工成高纯度的晶体硅材料,以46-80美元/公斤的价格卖给我国的太阳能企业。
得到高纯度的多晶硅后,还要在单晶炉中熔炼成单晶硅,以后切片后供集成电路制造等用。
什么是单晶硅可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有重要地位。
单晶硅多晶硅的区别

从结构、衰减、性能透析单晶与多晶本质多晶的本质是一种有瑕疵的单晶单晶电池和多晶电池的初始原材料都是原生多晶硅,要具备发电能力,就必须将微晶状态的硅制成晶体硅,而晶体硅的晶向需要精确控制。
单晶电池和多晶电池在制程上唯一无法轻易互换的就是晶体生长环节。
在这个环节,原生多晶硅在单晶炉内会生产成单一晶向、无晶界、位错缺陷和杂质密度极低的单晶硅棒,多晶晶体的生长工艺本身决定了它无法生长出大面积单一晶向的晶体(单晶),多晶的本质就是大量的小单晶的集合体,多晶铸锭的小单晶颗粒之间的晶界会降低电池的发电能力,多晶铸锭本身简单粗暴的工艺使得它更容易大规模扩张,但是却无法将位错缺陷和杂质密度控制在较低水平,这些要素无一不在影响着多晶的少数载流子寿命。
组件功率衰减分为初始光衰和长期衰减两类,单晶综合性能优异在组件封装材料可靠的前提下,影响单晶组件和多晶组件可靠性差异的关键因素就是功率衰减指标。
它分为初始光衰和长期衰减两类。
单晶电池在日照2-3周后会发生2%~3%的快速功率衰减,但是,这种衰退在退火作用下是可以恢复的。
太阳能电池的功率在4个月或更长时间(取决于日照强度和时间)内会发生恢复,到1年后,累计衰减大约是2.5%~3%,并趋于稳定。
多晶电池在日照下电池性能会持续衰退到3%左右,并且不会出现恢复现象。
目前市场上多晶组件功率保证是第1年97%~97.5%,25年80%,也就是说,第一年初始光衰稳定后,以后每年衰减0.71%~0.73%。
单晶组件由于使用完美晶体结构的硅材料,内部结构更为稳定,第1年功率保证是97%,25年保证83.8%,第2~25年平均每年衰减仅0.5%,这些指标是组件厂商可以写入合同的保证值,也是保险公司愿意承保的指标。
如果多晶组件提出25年功率保证高于单晶,保险公司也很难答应。
单晶硅多晶硅的区别(1)

单晶硅、多晶硅光伏组件的区别
1.外观形态区别
单晶硅:电池片呈正方形、倒圆角形,深蓝色;
多晶硅:电池片呈正方形,天蓝色。
2.转化率区别:
单晶硅:16-18%,实验室最高转化率可达到25%,光电转化效率高,可靠性高,发电量稍高;
多晶硅:14-16%,实验室最高转化率可达到20.4%,光电转化效率稍低。
3.单、多晶硅电池片产业链对比
单、多晶硅电池片光伏产业链对比,从硅料到硅棒、硅片、电池、组件再到系统。
单晶和多晶的差别主要在于原材料的制备方面,单晶硅是直拉提升法,
多晶硅是注定方法,后端制造工艺只有一些细微差别。
4.晶体品质差异
单晶硅片、是一种完整的晶格排列:多晶硅片,它是多个微小的单晶组合,有缺陷,杂质多,因此降低了多晶电池的转换效率。
各种因素综合作用使得单晶硅光伏组件比多晶硅高出数十倍,从而表新出转换效率优势。
5.电学性能差异
单多晶硅的少子寿命对比。
蓝色代表少子寿命较高的区域,红色代表少子寿命较低的区域。
很明显,单晶的少子寿命是明显高于多晶的。
太阳能电池板单晶硅和多晶硅,软板和硬板

太阳能电池板是一种可以将太阳光能转化为电能的设备,它可以广泛应用于太阳能发电系统中。
在太阳能电池板的制作过程中,单晶硅和多晶硅是两种常用的材料,而软板和硬板则是两种常见的电池板类型。
本文将从单晶硅和多晶硅、软板和硬板两个方面进行讨论。
一、单晶硅和多晶硅1. 单晶硅单晶硅是一种高纯度的硅材料,它的晶体结构非常完美,没有晶界和晶粒内部的结构缺陷,因此具有非常优异的光电性能。
由于单晶硅的晶格结构完美,电子在晶格内的传递非常顺畅,可以更高效地转化太阳能为电能。
单晶硅太阳能电池板的转换效率通常较高,是太阳能产业中最常用的材料之一。
2. 多晶硅多晶硅是由多个小晶粒组成的材料,它的晶粒界面会使电子在晶体内传递时受到散射,影响了光电转换效率。
相比于单晶硅,多晶硅的光电性能略逊一筹,但由于其制备工艺简单,成本较低,因此在太阳能电池板的生产中也得到了广泛应用。
二、软板和硬板软板和硬板是指太阳能电池板的材质和结构类型,它们在应用场景和特性上有所不同。
1. 软板软板由柔性材料制成,适用于一些需要柔性安装的场景,比如曲面建筑物、车顶等。
软板可以根据需要进行弯曲和压缩,适应复杂的安装环境,并且重量较轻,便于携带和安装。
然而,软板的耐久性和抗风压能力相对较弱,需谨慎选择安装场景。
2. 硬板硬板通常由玻璃和铝制成,具有较强的耐候性和抗风压能力,适用于户外大型光伏电站等工业领域。
硬板的结构稳定,安装后不易变形,并且具有较长的使用寿命。
然而,硬板的重量较大,无法适应复杂的曲面安装环境。
单晶硅和多晶硅分别在太阳能电池板制作中发挥着重要作用,软板和硬板则在不同的场景中具有各自的优势。
在选择太阳能电池板材料和类型时,需根据具体的应用需求进行慎重考虑,并选择合适的产品以获得最佳的太阳能发电效果。
太阳能电池板作为目前广泛应用于太阳能发电系统中的设备,制造过程中所使用的材料和结构类型对于其性能表现有着至关重要的影响。
在前文中我们已经介绍了单晶硅和多晶硅、软板和硬板这四种材料和类型的基本情况。
单晶硅和多晶硅的区别
1
制作工艺不同2Fra bibliotek光电转换率不同
3
外观不同
4 市场趋势与价格不同
5
公司介绍
一、制作工艺不同
1)单晶硅片
加工单晶太阳电池片,首先要在硅片上掺杂和扩 散,一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石 英管制成的高温扩散炉中进行。这样就在硅片上形成 P/N结。然后采用丝网印刷法,将配好的银浆印在硅 片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有 栅线的面涂覆减反射源,以防大量的光子被光滑的硅 片表面反射掉,至此,单晶硅太阳电池的单体片就制 成了。
所以单晶太阳能板市场价格相对高一些,但多晶 太阳能板的安装使用更加广泛。
不过由于单晶电池不能铺满整块太阳能板,而多 晶电池没有面积上的浪费,所以综合起来,两者的发 电效率并没有多大的差别,大家也不必执着于单晶或 者多晶哦,市场潮流肯定有他的道理,大家跟住大趋 势就对了。
五、公司介绍
其次,虽然单晶硅太阳能电池的平均转换效率比 多晶硅太阳能电池的平均转换效率高2%左右,但是由 于单晶硅太阳能电池只能做成准正方形(四个顶端是 圆弧),当组成太阳能电池组件时就有一部分面积填 不满,而多晶硅太阳能电池是正方形,不存在这个问 题。
因此对于太阳能电池板来说,效率基本是一样的。
三、外观不同
2)多晶硅片
加工多晶太阳电池片工艺过程是选择电阻率为 100~300欧姆厘米的多晶块料或单晶硅头尾料,经破 碎,用1:5的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀, 然后用去离子水冲洗呈中性,并烘干。用石英坩埚装 好多晶硅料,加入适量硼硅,放入浇铸炉,在真空状 态中加热熔化。熔化后应保温约20分钟,然后注入石 墨铸模中,待慢慢凝固冷却后,即得多晶硅锭。这种 硅锭可铸成立方体,以便切片加工成方形太阳电池片, 可提高材质利用率和方便组装。
单晶硅_多晶硅_非晶硅的区别和性能差异
单晶硅_多晶硅_非晶硅的区别和性能差异单晶硅,多晶硅,非晶硅的区别和性能差异一、单晶硅太阳能电池名称:单晶硅英文名: Monocrystalline silicon单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,是晶体材料的重要组成部分。
硅的单晶体,具有基本完整的点阵结构的晶体。
不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。
纯度要求达到99.9999,,甚至达到99.9999999,以上。
用于制造半导体器件、太阳能电池等。
用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。
熔融的单质硅在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,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。
单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。
在超纯单晶硅中掺入微量的?A族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的?A族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。
单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
单晶硅主要用于制作半导体元件。
用途:是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。
二、多晶硅太阳能电池名称:多晶硅英文名: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。
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。
多晶硅与单晶硅的区别
多晶硅与单晶硅的区别引言:晶体硅是目前最主要的半导体材料之一,广泛应用于电子和能源领域。
在晶体硅的制备过程中,可以得到两种不同类型的硅晶体,即多晶硅和单晶硅。
虽然两者都具有半导体的特性,但在晶体结构、物理性能以及制备工艺上存在一些显著差异。
本文将对多晶硅和单晶硅的区别进行详细分析。
一、晶体结构多晶硅由许多不同的晶体颗粒组成,每个晶体颗粒的晶格方向各异,形成一个具有多个晶体颗粒的大晶体结构。
这种非均匀性使得多晶硅的晶格存在晶界和晶粒边界,从而导致晶体结构的不规则性。
而单晶硅则是由一个完整的单晶颗粒构成,晶格无晶界和晶粒边界,形成完美的晶体结构。
由于单晶硅的晶格完整性高,结晶度好,因此具有更优越的物理性能。
二、物理性能1. 电导性能:多晶硅由于晶格不规则性,晶粒之间存在较多的晶界和缺陷,电子在晶界和缺陷的散射作用下容易发生能量损失,从而降低电导性能。
相比之下,单晶硅由于晶格完整性高,晶粒内部没有晶界和缺陷,电子的散射作用较小,因此具有更高的电导性能。
2. 光学性能:多晶硅的晶粒边界和晶界对光线的散射和反射作用较大,导致多晶硅的光学性能较差。
而单晶硅由于晶粒内部无晶界和晶粒边界,具有较低的光散射和反射,能够实现较高的光学效率。
3. 机械性能:多晶硅的晶粒边界和晶界含有大量的缺陷,导致其机械性能较差。
相比之下,单晶硅的晶格完整性高,因此具有更高的机械强度和硬度。
三、制备工艺1. 多晶硅的制备:多晶硅的制备主要通过电化学沉积或化学气相沉积等方法进行。
这些方法在制备过程中较为简单且成本较低,因此多晶硅的制备相对容易实施。
2. 单晶硅的制备:单晶硅的制备相对较为复杂。
其中最常用的方法是Czochralski法和浮区法。
在Czochralski法中,通过将硅料溶解在特定的溶剂中,然后将其重新结晶形成单晶硅。
浮区法则是通过在硅料上方提供一个熔融的硅料层,并逐渐提升层与硅池的高度,使得硅料逐渐凝固形成单晶硅。
结论:综上所述,多晶硅和单晶硅在晶体结构、物理性能以及制备工艺上存在显著的差异。
单晶硅与多晶硅区别
单晶硅与多晶硅区别近日,发现国内有在上一些[wiki]多晶硅[/wiki]和单晶硅的项目。
现找了一些相关资料供大家分享:1、1、单晶硅和多晶硅的区别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,多晶硅均不如单晶硅。
多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。
单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。
大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。
目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。
单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。
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。
被称为“微电子大厦的基石”。
单晶硅是高纯的硅晶体,做半导体芯片、太阳能电池等用,比较难制作,我国浙大在这方面有很强的技术。
多晶硅就是很粗糙的东西了,各小晶体颗粒之间是混乱的排列,故有空隙。
很容易制造。
但是多晶硅虽然可以低廉地制造,但也可以用来做太阳能电池,虽然效率和寿命不一定很好,但廉价,不知道技术上是否完全过关?无论如何,没有单晶硅做的太阳能电池好,更不能去做半导体芯片(例如CPU)了2、单晶硅和多晶硅的发展趋势在太阳能利用上,单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。
虽然从目前来讲,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。
从目前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(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。
从工业化发展来看,重心已由单晶向多晶方向发展,主要原因为;[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少;[2]对太阳电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展,全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺寸达到厘米级;[4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快,其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产,例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表面和体钝化、细金属栅电极,采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微米,高度达到15微米以上,快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间,单片热工序时间可在一分钟之内完成,采用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过14%。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
单晶硅和多晶硅的区别一概述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,多晶硅均不如单晶硅。
单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。
大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。
目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。
二生产工艺找得到。
三单晶硅英文名:Monocrystalline silicon分子式:Si硅的单晶体。
具有基本完整的点阵结构的晶体。
不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。
纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。
用于制造半导体器件、太阳能电池等。
用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。
单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。
在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。
单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
单晶硅主要用于制作半导体元件。
用途:是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,是晶体材料的重要组成部分,处于新材料发展的前沿。
其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。
由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势,近三十年来,太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展,成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。
单晶硅建设项目具有巨大的市场和广阔的发展空间。
在地壳中含量达25.8%的硅元素,为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。
近年来,各种晶体材料,特别是以单晶硅为代表的高科技附加值材料及其相关高技术产业的发展,成为当代信息技术产业的支柱,并使信息产业成为全球经济发展中增长最快的先导产业。
单晶硅作为一种极具潜能,亟待开发利用的高科技资源,正引起越来越多的关注和重视。
单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。
大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。
目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。
四多晶硅英文名: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。
五国际多晶硅产业概况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。
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。
六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。
七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。
八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。