【独家】多晶硅三大生产工艺比较

多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。

1、改良西门子法

改良西门子法是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速度最快的工艺，与其他类型的生产工艺处于长期的竞争状态，很难相互取代。尤其对于中国的企业，由于技术来源的局限性，选择改良西门子法仍然是最现实的作法。

改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂房等。

优点：节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。

缺点：改良西门子法属于欧美淘汰的旧技术，相对国外最先进的硅烷法成本较高，而且能耗高，污染重。是国内多晶硅企业一般采用的方法。一般3到5年之内会淘汰。


代表企业：保利协鑫能，韩国的OCI

从产业应用的角度来看，目前的四大多晶硅供应商(保利协鑫、德国Wacker、美国Hemlock、韩国OCI)，除Wacker在Poly5生产线有650吨的流化床法产能之外，其余产能(截至2011年末约为18.1万吨)全部采用改良西门子法。改良西门子法短时间内被其他工艺替代的可能很小。

2、硅烷法

硅烷法制造多晶硅也是一种化学方法，是最终用硅烷热解制多晶硅的方法。
硅烷法可以分为两类，较早出现的是硅烷西门子法和硅烷流化床法，将硅烷通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅。 优点：热解时温度要求较低(800℃左右)，流化床法有参与反应的硅料表面积大、生产效率高的优点，还原电耗低于改良西门子法;硅烷流化床法是一个连续生产的过程，除定期清床之外设备可连续运行，不需要换装硅芯、配置碳电极等，现金生产成本很低。

缺点:不够成熟、单位建设成本比较高，对安全性要求很高(硅烷易爆炸，被REC Silicon收购的日本小松Komatsu在应用硅烷法时就曾发生过严重的爆炸事故而不愿扩大生产;REC Silicon的6500吨新生产线Silicon III在投产后不久也出现过气体泄漏的安全问题而被迫紧急抢修)；硅烷分解时容易在气相成核从而生产相当比例(10%以上)的硅粉，变相拉高成本;流化床法制成的多晶硅纯度相对较差。

代表企业：美国MEMC 公司，挪威REC 公司，英利“六九硅业”，浙江中宁硅业

3、冶金法

冶金法是利用物理方法生产太阳能级多晶硅，其典型工艺是将纯度好的冶金硅进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭的外表部分和金属杂质聚集的部分后，将硅锭粗粉碎并清洗，并在等离子体熔解炉中去除硼杂质，然后二次区熔单向凝固成硅锭，再次除去外表部分和金属杂质聚集的部分然后粗粉碎和清洗，最后在电子束熔解炉中除去磷和碳杂质直接生成太阳能级多晶硅。

优点：工艺比改良西门子法简单，综合电耗低，投资少、建设周期短、生产成本低。

缺点：纯度太低，以致制成的光伏产品转化率低、易衰减

代表企业：挪威Elkem，日本JFE，宁夏发电、上海普罗新能源

随着太阳电池对硅材料质量的要求越来越高，改良西门子法和硅烷法的技术越来越成熟，冶金法面临的竞争也会越来越残酷，尽管目前也有个别厂家采用的原料中有害元素的含量比较低，能够达到要求，但进一步提高纯度非常困难。

文章作者：emma