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多晶硅三大生产工艺的比较

2013-7-15 09:35| 发布者: echo| 查看: 14669| 评论: 0|来自: 雪球

摘要: 1.多晶硅的生产工艺:从西门子法到改良西门子法从西门子法到改良西门子法的演进是一个从开环到闭环的过程。1955年,德国西门子开发出以氢气(H2)还原高纯度三氯氢硅(SiHCl3),在加热到1100℃左右的硅芯(也称“硅 ...
3.与主要生产工艺的比较

       改良西门子法在多晶硅生产领域已经应用了几十年,至今它的主导地位仍然牢不可破。通过CVD技术的改良、中间气体生产技术的进步和规模化效益的凸显,二次创新的改良西门子法已经成为目前技术最成熟、配套最完善、综合成本最低的多晶硅生产工艺。

       从2008年开始大举进入多晶硅生产领域、目前产能分列全球前两位的中国和韩国OCI是改良西门子法的典型代表。利用成熟的技术、完善的配套和自身产能规模的迅速扩张,保利协鑫和OCI在控制多晶硅生产成本方面很快做到了世界领先水平,也给原有的世界多晶硅生产大厂(所谓的多晶硅七巨头)带来很大压力。

       最近公布的2011年第四季度财报显示,截至2011年底,保利协鑫的多晶硅生产成本已经降至18.6美元/公斤(包括设备折旧成本,大约占14%),综合电耗可低至65度/公斤。

(1)硅烷法
       要聊硅烷法,就不得不聊到挪威的REC公司(Renewable Energy Corporation)。REC是全球最重要的高纯硅烷供应商,一度占据全球电子级硅烷市场80%的份额,对采用硅烷法生产多晶硅有很强的动力。

       和保利协鑫专注于多晶硅生产、产业链条相对单一不同,传统多晶硅大厂多为电子材料综合供应商,如德国Wacker的产品涉及多晶硅、有机硅、聚醋酸乙烯、白炭黑等,而挪威REC、美国MEMC则是全球电子级硅烷的重要供应商。

       硅烷法制造多晶硅也是一种化学方法,核心工艺是利用高纯度硅烷在反应器中热分解为高纯度硅。硅烷法可以分为两类,较早出现的是硅烷西门子法(Silane Siemens),即用硅烷(SiH4)而非TCS作为CVD还原炉的原料,通过硅烷(包括副产品SiH2Cl2,下文简称DCS)的热分解和气相沉积来生产高纯度多晶硅棒料,REC旗下的REC Silicon公司(位于美国,包括原Asimi和SGS)采用过此方法生产电子级多晶硅;不过,REC近期的多晶硅扩建项目采用了另一种硅烷法——硅烷流化床法(Silane FBR),将硅烷(UCC法制成的硅烷可以包含副产品DCS)通入加有小颗粒硅粉的流化床(FBR)反应炉内进行连续热分解反应,生成粒状多晶硅。

       和REC采用的硅烷流化床法类似的是由美国MEMC最早推出的流化床法,以STC、H2、冶金硅和HCl为原料在流化床(FBR)高温(500℃以上,不算很高)高压(20bar以上)下氢化生成TCS,TCS通过一系列歧化反应后制得硅烷气,硅烷气再通入有小颗粒硅粉的流化床反应炉内连续热解为粒状多晶硅。这种方法制得的多晶硅纯度相对较低,但基本能满足太阳能级多晶硅的要求。

(流化床法的工艺简图)
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