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MAXUM II 过程色谱仪在多晶硅生产中的应用 多晶硅生产的在线监测 迅速发展的光伏发电技术 太阳级多晶硅 由于太阳能安全可靠、成本低、无污 光伏电池的原材料是硅（Si ），过去 染，所以其需求正不断上升；而且因为 主要来源于硅的次品和废品，是在多 电能成本不断增加，与传统能源相比， 晶硅的提纯或者在铸锭和晶片制造过 太阳能的成本更具有竞争力。太阳能取 程中生产出来的；但是所谓的“太阳 之不尽，用之不竭，将主宰未来的整个 级”硅的需求有别于半导体用硅的需 能源结构。 求。一方面，太阳级多晶硅的纯度没 有必要达到半导体级那么高；但是因 利用太阳能电池将太阳能直接转换为电 为产能巨大必须保证质量稳定。因 能的技术称为光伏发电技术（PV ）。 此，需要进行过程分析，主要是过程 多块电池串联在一起，并封装在玻璃板 气相色谱仪，以监控生产过程，确保 （图 3 ）内形成一个模块电池。由于全 纯度要求，并优化多晶硅生产，提高 世界对太阳能的需求不断上升，近几年 产品质量和产品产量。 也逐步扩大了太阳能电池和光伏组件的 生产。自从 1954 年第一个太阳能电池 西门子是享誉世界的过程分析仪和解 问世以来，正以平均每年 40% 的速度 决方案提供商。在多晶硅领域拥有丰 增长。全世界太阳能电池的生产主要集 富的经验，可对工艺过程控制和优化 中在美国（50%）、日本（24%）和德 提供最佳的解决方案。 国（18%），但是近年来其它国家已经 计划或者正在新建很多工厂。 Process Analytics Answers for industry. 多晶硅的生产 半导体级硅 地壳中硅元素含量占第二位，并以氧化物 （沙子和石英）或者硅酸盐（花岗岩，粘 土，云母）的形式存在。用于半导体物质 时，硅必须是高纯的。对于太阳能电池， 硅必须达到 99.9999 的纯度（俗称“6 个 9 或者 6N 的纯度）。用于电子行业时要更 纯，通常是 9N 到 11N 。要达到半导体用 硅，无论是太阳能电池还是集成电路，都 必须要经过处理。 冶金级硅（MG-Si） 将从硅矿中获取的石英和煤、焦煤、木屑 或者木炭放在炉中及硅粉。将液态硅从炉 图 1 ：多晶硅生产流程图（图中圆点为分析仪采样点） 中倒出来，再进一步提纯，制取到的物质 就是冶金级硅（MG-Si）。 采样点/采样流路 测量目的 测量组分 量程 西门子分析仪 1 H 补充气 H 的纯度 H O,