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《多晶硅冶炼原理与光伏产业概况2012年1月》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、多晶硅生产概论一、光伏产业与多晶硅二、多晶硅生产方法三、改良西门子法四、冶金法五、小结2012年1月一、光伏产业与多晶硅随着德国宣布2011年光伏安装量达到7.5GW，两大市场研究公司IHSiSuppli和IMSResearch都表示2011年全球光伏新安装量或将达到26GW，较2010年的17.5GW增长50%。2011年，我国多晶市场行情表现为1-4月高位稳定以及5月之后的大幅下挫。下半年，随着欧美太阳能企业大量倒闭停产，光伏市场环境进一步恶化以及上半年下游库存的弥补，多晶硅价格继续走低，并连续刷新历史新低。随着价格不断下探，国内多
2、晶硅企业开始大规模停产。11月底，除部分多晶硅厂外，80%的多晶硅企业全部停产，市场行情表现惨淡。截止到2011年12月30日，我国西门子法多晶硅已建总产能达13.4万吨，同比增加54.2%，而产量为7.5万吨，同比增加72.4%。如果算上物理法及硅烷法多晶硅，国内多晶硅总产量可能将接近7.9万吨。除目前13.3万吨的已建西门子法产能外，我国还有9.6万吨的在建产能，保守估计2012年底我国多晶硅产能将达到17万吨，产量8-9万吨。根据推算，2011年我国太阳能电池片产量大约为18-20GW，较2010年的14.1GW同比增加28.6%
3、-41.8%。2011年，我国多晶硅消费量为13.4万吨，同比增长57.6%。一、光伏产业与多晶硅2011年1-11月份，我国共进口多晶硅58543吨，同比增长39.7%。下游大厂扩建是刺激多晶硅进口量增加的关键。2011年，我国多晶硅消费量为13.4万吨，同比增长57.6%。表2：2006-2011年中国多晶硅供需平衡表（单位：吨）吨200620072008200920102011国内多晶硅需求量4,70011,50025,50045,00085,000134,000国内多晶硅产量2871,1394,50018,30043,50075
4、,000需要进口多晶硅产量4,41310,11021,00026,70041,50059,000实际进口多晶硅数量6,4599,20916,99422,72747,51063,000E供需差距2,046-901-4,006-3,9734,0004000一、光伏产业与多晶硅保利协鑫（江苏总能）多晶硅生产及产能预测一、光伏产业与多晶硅全球光伏发电装机量统计与预测图：2011年全球多晶硅产量为20.1万吨，同比增长16.8%。以目前中国及国际大厂的扩张速度来推算，2012年保守预估全球多晶硅产能将达到36.56万吨，而如果几个主要多晶硅大厂能
5、够按最快速度完成工厂建设，则全球多晶硅产能有望突破40万吨。多数机构普遍认为2012年才是全球光伏市场的真正考验。一、光伏产业与多晶硅二、多晶硅生产方法光伏产业链见右图二、多晶硅生产方法多晶硅生产主要有化学法与物理法，见下图。改良西门子工艺技术主流成熟技术（国外80%、国内95%采用该技术），闭环清洁生产；有进一步节能、降耗、减排潜力。硅烷法工艺技术电耗相对较低，有节能优势；大规模生产中的安全风险、废物循环处理等问题有待解决；冶金法工艺技术投资低、流程短，成本低；目前产品纯度与质量稳定性有待提高，以实现规模化生产和应用多晶硅生产方法对比
6、见下图：三、改良西门子法多晶硅要达到半导体或太阳能电池对硅材料的高纯度要求，目前通用的工艺是采用化学提纯的方法制备多晶硅，又称化学法。全世界85%的多晶硅由改良西门子法生产，可生产电子级与太阳能级多晶硅。改良西门子法的优点为工艺较成熟、纯度高、能大批量生产、产品可以兼顾电子级与太阳能级多晶硅。缺点为投资大、生产成本高、存在污染。多晶硅大厂采用改良西门子法，已经实现闭环生产，采用冷氢化工艺，成本可以控制在20美元以下。三、改良西门子法改良西门子法的生产流程，见下图。（1）SiHCl3的合成：将工业硅（金属硅）粉碎与无水氯化氢(HCl)在流
7、化床反应器中反应，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。其化学反应式为：Si+HCl→SiHCl3+H2↑（2）精馏提纯SiHC13:第一步产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解过滤硅粉、冷凝SiHCl3、SiC14，而气态H2、HCl返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiHCl3、SiC14，利用各种氯化物挥发性的差别，精馏制得高纯SiHCl3（多级精馏）。三、改良西门子法（3）SiHC13的氢还原：将高纯SiHCl3和高纯H2按一定的比例导入钟罩型还原炉内，见图10，在1100℃的硅芯发热体上还原沉积得硅多晶棒。其化学反
8、应公式为：SiHCl3+H2→Si+HCl（4）尾气回收和SiCl4的氢化分离：SiHC13的氢还原反应，大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定
