應用價值

在太陽能利用上，單晶硅和多晶硅也發(fā)揮著巨大的作用。要使太陽能發(fā)電具有較大的市場，被廣大的消費者接受，就必須提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本。從國際太陽電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展趨勢為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當熔融的單質(zhì)硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如在力學性質(zhì)、電學性質(zhì)等方面，多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料冶金級硅的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來的硅的純度約98-99%，但半導體工業(yè)用硅還必須進行高度提純(電子級多晶硅純度要求11N，太陽能電池級只要求6N)。而在提純過程中，有一項“三氯氫硅還原法(西門子法)”的關鍵技術我國還沒有掌握，由于沒有這項技術，我國在提煉過程中70%以上的多晶硅都通過氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環(huán)境污染非常嚴重。我國每年都從石英石中提取大量的工業(yè)硅，以1美元/公斤的價格出口到德國、美國和日本等國，而這些國家把工業(yè)硅加工成高純度的晶體硅材料，以46-80美元/公斤的價格賣給我國的太陽能企業(yè)。得到高純度的多晶硅后，還要在單晶爐中熔煉成單晶硅，以后切片后供集成電路制造等用?？梢杂糜诙O管級、整流器件級、電路級以及太陽能電池級單晶產(chǎn)品的生產(chǎn)和深加工制造，其后續(xù)產(chǎn)品集成電路和半導體分離器件已廣泛應用于各個領域，在軍事電子設備中也占有重要地位。

產(chǎn)生污染

多晶硅是高污染的項目，中國多數(shù)多晶硅企業(yè)環(huán)保不完全達標。生產(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)品——四氯化硅是高毒物質(zhì)。用于傾倒或掩埋四氯化硅的土地將變成不毛之地，草和樹都不會在這里生長。它具有潛在的極大危險，不僅有毒，還污染環(huán)境，回收成本巨大。產(chǎn)業(yè)化差距同國際先進水平相比，國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化方面的差距主要表現(xiàn)在以下幾個方面：供需矛盾2005年中國太陽能用單晶硅企業(yè)開工率在20%-30%，半導體用單晶硅企業(yè)開工率在80%-90%，無法實現(xiàn)滿負荷生產(chǎn)，多晶硅技術和市場仍牢牢掌握在美、日、德國的少數(shù)幾個生產(chǎn)廠商中，嚴重制約中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展。生產(chǎn)規(guī)模小現(xiàn)在公認的最小經(jīng)濟規(guī)模為1000噸/年，最佳經(jīng)濟規(guī)模在2500噸/年，而中國現(xiàn)階段多晶硅生產(chǎn)企業(yè)離此規(guī)模仍有較大的距離。工藝設備落后同類產(chǎn)品物料和電力消耗過大，三廢問題多，與國際水平相比，國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)物耗能耗高出1倍以上，產(chǎn)品成本缺乏競爭力。千噸級工藝和設備技術的可靠性、先進性、成熟性以及各子系統(tǒng)的相互匹配性都有待生產(chǎn)運行驗證，并需要進一步完善和改進。國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)技術創(chuàng)新能力不強，基礎研究資金投入太少，尤其是非標設備的研發(fā)制造能力差。地方政府和企業(yè)項目投資多晶硅項目，存在低水平重復建設的隱憂。