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1、硅晶电池产业链简介目录一.相关概念二.产业链结构三.主要工艺流程1.原生多晶硅2.单晶硅拉制工艺3.多晶铸锭工艺4.准单晶工艺5.电池片生产工艺四.总结7/28/20212太阳能电池：定义:光伏组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，几乎全部由半导体物料（例如硅）制成的固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗(电池板使用寿命20年以上)。简单的光伏电池可以为手表及计算器提供能源，较复杂的光伏系统可以为房屋提供照明，并入电网供电。一.相关概念7/28/20213太阳能电池晶硅电池多元化合物薄膜电池单晶硅电池多晶硅电池
2、种类非晶硅薄膜电池硫化镉砷化镓铜铟硒薄膜电池一.相关概念7/28/20214多晶硅:是单质硅的一种形态.熔融的单质硅在过冷的条件下凝固时,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,就形成多晶硅.单晶硅：熔融的单质硅在过冷的条件下凝固时,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相同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就形成单晶硅.一.相关概念二.产业链结构7/28/20216硅矿石silica太阳能级多晶硅SoG:6~7N工业硅MS-Si1~2N单晶硅棒多晶铸锭化学法：改良西门子冶炼SiO2+C
3、→Si+CO2↑Si+HCl→SiHCl3+H2SiHCl3+H2→Si+HCl铸锭炉直拉或区熔（CZorFZ）准单晶硅锭单晶硅片单晶硅太阳能电池多晶硅片铸锭炉切片机切片机多晶硅太阳能电池太阳能光伏发电系统切片机二.产业链结构1.原生多晶硅三.主要流程介绍7/28/20218三.主要流程介绍⑴三大主要生产方法多晶硅改良西门子法硅烷法冶金法注:前两种方法为化学方法,后一种为物理方法,国内改良西门子法占比95%以上,英利六九硅业7/28/20219⑵改良西门子法三.主要流程介绍①.主要反应原理：Si+HCl→SiHCl3+H2+SiCl4+SiH2Cl2（三
4、氯氢硅合成炉）SiHCl3+H2→Si+HCl（还原炉）SiCl4+H2→SiHCl3+HCl(氢化炉)四氯化硅还原生产三氯氢硅一直是全球多晶硅生产企业广泛关注的焦点问题，此方法不但处理了副产物四氯化硅，同时还重新得到了生产多晶硅的原料三氯氢硅，氯化氢也可以自身利用，能显著地降低生产成本，各个生产企业都花费了大量的人力物力进行研究。7/28/202110氯化氢硅粉氯化分离冷凝粗馏精馏冷凝还原尾气还原氢净化多晶硅水电解四氯化硅冷凝四氯化硅氢气、三氯氢硅氯化氢三氯氢硅氢还原②改良西门工艺流程三.主要流程介绍7/28/202111③氢化方法：热氢化与冷氢化热氢
5、化技术利用以下反应:SiCl4+H2﹦SiHCl3+HCl反应温度为1200～1250℃,压力范围1.5～2.5个大气压力,三氯氢硅的单程收率大约为17%～20%左右.工艺优点,例如压力比较缓和,对设备要求低,安全性好,且氢气和四氯化硅比值较小,因此还原炉内四氯化硅浓度较高,保证了还原反应的速率以及充分性,且降低了后期分离的难度.工艺缺点：反应温度高，电耗高，TCS单耗2.2～3KWh/kg，加热片为易耗材料，运行费用较高，有碳污染的可能。三.主要流程介绍7/28/202112热氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图三.主要流程介绍7/28/202113
6、冷氢化技术利用以下反应:SiCl4+H2+Si→4SiHCl3反应温度为450℃,压力范围1.5～1.8MPa,转化率大约为20%～25%左右.需要催化剂NiO工艺优点：反应温度低，电耗低，TCS单耗≤1KWh/kg缺点：气固反应，操作压力较高，对设备密封性要求高，操作系统较复杂，提纯工作量大。三.主要流程介绍7/28/202114冷氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图7/28/202115（3）硅烷法最终用硅烷热解制得多晶硅的方法其中制备硅烷的方法：硅镁合金工艺、氯硅烷歧化工艺、金属氢化物工艺三.主要流程介绍7/28/202116（4）冶金法工业硅酸
7、洗氧化精炼真空处理凝固精炼太阳能级硅添加Ca去除Ti、Fe除B、C去除P、O、Ca、Al↓↓↓↓三.主要流程介绍7/28/2021171.光伏产业带动多晶硅产业的迅速发展，生产1MW太阳能电池约需要10吨多晶硅，晶体硅材料是主要的光伏材料，其市场占有率在80%以上，而且在今后相当长一段时期，也依然是太阳能的主流材料。2.西门子法是目前多晶硅生产的主流技术，约90%的多晶硅由此技术生产，短期内这种局面不会改变.3.多晶硅生产气体使用情况氮气的消耗量是跟你的工艺设计、用途有关，一般年产一千吨的多晶硅，经验统计，消耗每小时在500～700方，主要是用在尾气、置
8、换气、压料气、擦洗气氩气的消耗主要是硅芯方面小结：三.主要流程介绍7/28/20
