多晶硅片
单晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料,而制造这些材料工艺复杂,电耗很大,在太阳电池生产总成多晶硅片本中己超二分之一,加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状,切片制作太阳电池也是圆片,组成太阳能组件平面利用率低。因此,80年代以来,欧美一些国家投入了多晶硅太阳电池的研制。目前太阳电池使用的多晶硅材料,多半是含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其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i酸和硝i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。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,其光电转换效率约12%左右,稍低于单晶硅太阳电池,但是材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。随着技术得提高,目前多晶硅的转换效率也可以达到14%左右。
另一方面,国内应对政策充足,且随时待发。中国光伏产业产能巨大,涉及各地政府、银行、就业群体等关键方,“救市”几乎是政府的必然选择——方法主要为两种:一是以提高补贴等方式扩大国内市场需求,二是对海外多晶硅等产品采取“报i复”措施,在被“关门”之时国内政策发力的概率很高。
另一方面,中国和欧盟之间的谈判依然有变数,如果双方都实施反倾销的话,会使得价格上涨;然而,如果双方都没有相应措施,多晶硅价格就不可能上升太多,而新能源发展的出路在于价格逐步走低,最终低于传统能源才有真正存在的价值。
高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料,在未来的50年里,还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。
西门子法是由德国Siemens公司发明并于1954年申请了专利1965年左右实现了工业化。经过几十年的应用和展,西门子法不断完善,先后出现了第i一代、第二代和第三代,第三代多晶硅生产工艺即改良西门子法,它在第二代的基础上增加了还原尾气干法回收系统、SiCl4回收氢化工艺,实现了完全闭环生产,是西门子法生产高纯多晶硅技术的最i新技术,其具体工艺流程如图1所示。硅在西门子法多晶硅生产流程内部的循环利用。
硅i烷法
硅i烷法是将硅i烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中,是硅i烷裂解并在晶种上沉积,从而得到颗粒状多晶硅。因硅i烷制备方法不同,有日本Komatsu发明的硅化镁法,其具体流程如图2所示、美国Union Carbide发明的歧化法、美国MEMC采用的NaAlH4与SiF4反应方法。