冶金法_55922.docx

首页研究报告物理法多晶硅英雄榜多晶硅生产技术的背景??????????????多晶硅主要采用化学提纯、物理提纯两种方法进行生产，其中化学提纯方法主要有西门子法（气相沉淀反应法）、硅烷热分解法、流态化床法，物理提纯方法主要有区域熔化提纯法（FZ）、直拉单晶法（CZ）、定向凝固多晶硅锭法（铸造法），等等。目前最为成熟的多晶硅提纯工艺是西门子法。??????????????以往，国际主流厂商大多采用西门子法进行多晶硅的生产。方法是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体，最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中，从而除去氢气，同时析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999%（9个9，或者叫9N）以上的硅。这是直到2004年以前，全世界唯一采用的生产多晶硅的方法。??????????????西门子法提纯多晶硅需要维持1100oC?的高温，因此耗费大量电能，造成成本居高不下。一般来说，发达国家新建多晶硅厂需投资$100/kg。一个1000吨的工厂投资需要人民币10亿元左右，每吨的成本在4-~60万人民币左右。??????????????过去，由于光伏市场一直不具备规模市场化，因此，并没有形成自己的供应链产业。太阳能所用的电池一直是采用半导体级的高纯硅的副产品，现在俗称锅底料、边角料、头尾料是也。随着太阳能产业链的形成，硅材料依赖集成电路硅的废次原料的模式已经无法满足太阳能产业的需要，必然要有新的生产工艺，而物理法是大家比较公认的能够替代西门子法的一个新途径。??????????????物理法是采用对冶金级的硅进行造渣、精炼、酸洗（湿法冶金）、定向凝固等方式，将杂质去除，由于硅是不参加化学反应的，所以俗称物理法。但其实，无论是造渣、精炼还是酸洗，都不可避免地涉及到化学反应，因此，比较准确的叫法应该是冶金法。??????????????冶金法的投资比化学法要小，大约每千吨产能投资只需要4亿元左右，而每吨的成本为15~25万元人民币左右。因此，如果成功的话，将对化学法形成很大的威胁。但是，冶金法对硅的提纯极限为6到7个九，也就是6~7N，因此，无法用于半导体行业，而只能用于太阳能产业。??????????????但是，现在的多晶硅市场还没有形成到价格竞争的地步。由于太阳能产业造成的需求太大，目前，多晶硅的价格已经达到了400万元/吨的程度，所以，无论是化学法还是物理法，都会赚得盆满钵满，只要能做出来就行了。上述的成本差异，也只是今后供求大致平衡后，才会显现出来。但无论怎样，人都是想走捷径的，所以，现在有那么多人在研究物理法多晶硅，是想一步到位，想在今后的竞争中能够在成本上立于不败之地。另外，太阳能电池目前应用推广的最大障碍，就是成本太高，如果能够将太阳能电池的主原料----硅的成本大幅下降，那这个市场的发展速度，要快得多。??????????????本文拟把本博主在国内外调研的情况写出来，与大家共享一下，让大家了解一下全世界的多晶硅行业中，有哪些先驱者在从事着这方面的工作。这些人不管其初始的动机为何，客观上，如果能够有成效的话，都将起到了降低太阳能电池的成本的效果，最终将会推进太阳能的普及，是造福人类的大功德。??????????????二、国际英雄榜??????????????1、美国DOW?CORNING?道-康宁??????????????道康宁是众所周知的玻璃大王。玻璃最主要的成分也是硅，所以，康宁公司在多晶硅中要占一个份额，是不奇怪的。2001年，康宁公司成立了康宁太阳能公司，该公司控股的HEMLOCK公司，是世界上规模最大的多晶硅生产商，而且，该公司的产业链包括从硅石、硅沙、金属硅、多晶硅、单晶硅、电池片、电池组建、封装材料（许多是玻璃）的几乎整个太阳能产业链。??????????????2006年，HEMLOCK公司的多晶硅产量就达到了1万吨，而到2009年，该公司宣布要达到19000吨的规模。而更令人意外的是，康宁公司在2006年九月宣布，该公司的下属公司HEMLOCK采用了全新的铸锭法生产多晶硅，使得该公司声名大振。??????????????该公司宣布的方法，是从冶金级的硅（国内叫工业硅或金属硅），采用一种新的大规模的冶金方法，可以为目前的太阳能市场提供大量的低成本的多晶硅。但是，该公司同时说，目前，这种“新方法”所生产的硅，只能和传统方法生产的硅进行混合使用，混合的比例大约是10份传统的多晶硅掺入1份新法多晶硅；也就是说，HEMLOCK的冶金法多晶硅不仅不能单独使用，而且只能使10%左右的比例掺到西门子法的硅中去。这不免让鼓吹物理法的人觉得有些遗憾，但是，这毕竟是开了个好头。??????????????该