为什么改良西门子工艺仍然是制造多晶硅的主流工艺技术？

在改良西门子法发展过程中有十多次尝试开发更便宜的替代方案和替代产品，但西门子工艺仍然是生产高纯度多晶硅的主要技术。特别是中国的低成本工厂已经将这一过程的生产成本降低到前所未有的水平。

1985年10月在德克萨斯州博蒙特拉马尔大学卡尔·尤斯教授在“地面光伏太阳能电池应用低成本多晶硅平板太阳能阵列项目研讨会”上发表的论文。列出在多晶硅的生产中大约17种生产工艺方案和其替代产品，随后改良西门子法生产多晶硅的技术和成本优势逐渐显现出来。17种方案如下：

四氯化硅的锌还原(拉特尔哥伦布实验室)

溴硅制程(舒马赫公司)

三氟化硅钠还原(S RI International, Inc.)

氯化硅钠还原(空气化学研究)和Universal Silicon, 1rlc.I。

直接电弧炉法(道康宁公司)

二氟化硅传输过程(摩托罗拉公司)

二氧化碳碳热还原(德州仪器公司)

在封闭循环过程中使用的旋转室反应器(德州仪器公司)

大容量电弧加热器工艺(西屋电气公司)

气体熔体补充系统(能源材料公司)

FBR工艺(Qsaka Titanium Co.)

冶金级硅(Heliotronic, G mbh)的精炼方法

硅碳热还原法制备太阳能电池级硅(西门子研究实验室)

太阳能级硅的冶金路线(埃肯)

定向凝固镁硅制备太阳能硅碳化物路线(Enichmico)

硅烷基多晶硅工艺(Eagle-Picher Industries, Inc.)

利用铜硅合金源净化硅(太阳能研究所)

西门子工艺多晶硅棒和块是如何制造的

当时改良西门子工艺与今天的工艺技术路线相差不大，工艺流程由冷氢化、精馏和化学气相沉积(还原)等几个主要的工艺操作组成，如图1工艺路线，反应器如图2所示。后来因为主要的技术冷氢化、精馏和化学气相沉积，技术在中国保护期限到期，各大厂商对工艺进行优化和升级。

图1改良西门子法工艺

图2西门子工艺的核心：棒反应堆中三氯硅烷硅的化学蒸汽沉积 (CVD)

为了去除冶金级(MG)硅中 0.5% 到 1.5% 的杂质，西门子工艺用生产三氯硅烷(SiHCl3，或简称的TCS)，一种高度挥发性的液体，作为中间产品。MG 硅被磨成小颗粒与氯化氢(HCl)反应。由此产生低沸点TCS的(31.8摄氏度)，可以相对容易地在较高的精馏塔中纯化。然后，TCS和氢气反应沉积在高度硅芯上，这些硅芯在还原炉内被电加热至高达1150°C，反应生产出四氯化硅(简称STC) 被回重新氢化成TCS，达到循环反应的目的。这既需要维持冷氢化、还原和尾气回收，还需要有足够的物料进行反应，同时需要尽可能更经济回收和利用整个物料和能量，保持还原在低能耗下高效生产出多晶硅，有一定的技术和管理难度，需要足够好的设备和更高水平技术人员。

而根据TCS的精馏程度以及多晶硅块表面的杂质，多晶硅可以达到不同级别纯度：

多晶电池(多级)：99.99999%(7N)至99.99999%(8N)：

单晶电池(单级)：9N至10N的太阳能等级：

半导体电子等级：10N至11N。

西门子法由德国瓦克公司于20世纪50年代开发，为半导体行业生产超纯多晶硅，取得了巨大的技术进步。从20世纪50年代中期到90年代中期，超纯多晶硅专门为半导体行业生产。1995年，其在多晶硅需求中所占份额为90%：其余10%作为废硅从半导体部门到小型光伏(PV)分支生产太阳能电池。

然而，随着太阳能产业的快速增长，情况发生了变化。2014年多晶硅两大用途的比例完全逆转，光伏产业占多晶硅需求的90%，半导体行业仅占10%。自2004年以来，西门子工艺在多晶硅生产中的市场份额仅一次跌破90%的门槛，即2008年多晶硅短缺达到顶峰，这就不足为奇了。

2015年以前几乎所有人都低估了西门子设备、技术和管理的进步速度。这个过程之所以如此快，主要原因是中国多晶硅产业的崛起。最初，中国的多晶硅工厂从美国、德国和意大利的供应商那里获得了关键设备，特别是盐酸和硅反应器、化学气相沉积反应器。随后，他们从国内供应商那里采购了低成本设备。

除此之外，低原材料价格和劳动力成本以及中国西北地区的低电价，在这些地方使用西门子工艺的公司，将太阳能级多晶硅的生产成本降低到十年前无法想象的水平。

这个技术最初由七大多晶硅寡头垄断，直到2005年，GCL和OCI是2005年开始进入该行业，是新进入几十家多晶硅制造商中最成功的两家。在此之前，只有七家公司的寡头垄断，统治着市场：

汉姆洛克半导体(美国)瓦克德国先进的硅材料(AsiMI，今天REC硅/美国)德山公司(日本)MEMC 电子材料(美国和意大利)三菱材料(日本和美国)大阪钛技术(原住友钛/日本)。

瓦克、三菱、住友和汉姆洛克在1959至1961年期间已经开始生产工业规模的多晶硅，其余的在1970年代中期至1980年代中期紧随其后。几十年来，所有这些产品都专门为半导体行业生产电子级多晶硅，今天只有德山和三菱仍然专注于电子级。大阪钛业于2018年底停产，MEMC于2015年在美国停产，2011年在意大利停产。

直到20世纪90年代末，当光伏产业对多晶硅的需求强劲增长时，挪威可再生能源公司(REC)于2002年首次与ASiMI成立合资企业，随后于2005年收购该公司，将其部分产能用于太阳能级多晶硅。但从2006年开始，汉姆洛克和瓦克主要在太阳能级多晶硅的新产能上进行了大量投资。

OCI公司：高多晶硅纯度的化学技术

2000年DC化工对未来的市场有着良好的前景，韩国化工集团开始与韩国化学技术研究院(KRICT)合作，开发基于西门子工艺生产多晶硅的技术。

OCI在2008年开始在韩国生产多晶硅仅一年后就达到了极高的硅纯度—— 图片：OCI公司

这是一个明智的战略决策，因为当时多晶硅市场看起来不太好。在1998年半导体行业低迷和2000年互联网泡沫破裂之后，多晶硅行业一直受到产能过剩的困扰，价格也大幅下跌。

但DC化学公司押注于太阳能产业快速增长的多晶硅需求是正确的。2006年8月，该公司开始建设其第一座多晶硅工厂，年产能为5000吨。该公司甚至有点晚。但那时，现货市场上的多晶硅价格已经从2003年的28美元/公斤飙升至每公斤近300美元。当工厂在2008年3月开始商业化生产时，正是在现货价格再次开始下跌的最后时刻。

2009年4月，这家韩国制造商更名为OCI公司，成为多晶硅行业最成功的新进入者之一，因为它做了几件正确的事：

1、得益于丰富的化学经验和精心的准备，公司顺利地提高了产量。投产即实现了99.9999999%(9N)的高多晶硅纯度，2009年提高到10N。

2、OCI也迅速扩产，以达到规模经济。到2011年底，其多晶硅工厂的生产能力为42，000吨，由北乔拉省冈山的三家单一工厂组成。

3、公司利用多晶硅短缺带来的时间窗口，建立了广泛的太阳能客户基础，长期合同，覆盖约80%的生产能力。

OCI 在其 2010 年年报中宣布了在冈山的另一座多晶硅工厂，产能为 20，000 吨，并设想了光明的未来，通过扩产实现 62，000吨的总生产能力，成为世界上最大的多晶硅供应商。然而，这个梦想并没有实现，多晶硅市场供过于求迫使OCI在2012年停止了该项目。相反，2015年，公司通过低成本技术改造，将产能提高了10，000吨，从而达到 52，000 吨。

马来西亚新的低成本生产基地

2017 年，OCI 从日本制造商富山购买了新的马来西亚多晶硅工厂。工厂由水电提供低成本电力。然而，富山未能实现20，000吨的扩产，使其具有更大规模的竞争力。OCI 在三年内将工厂改造为30，000吨的产能。

这确保了OCI在2019年成为世界第三大多晶硅制造商。然而，2020年2月，该公司屈服于中国低成本工厂的价格压力，关闭了位于Gunsan的韩国工厂——除了该工厂为半导体行业生产电子级多晶硅，产能为6500吨。

GCL：大胆产能扩张

GCL-Poly控股公司在2011/2012年在处于供过于求阶段继续扩产，充分说明了中国人的心态，尽管困难重重，仍不断发展壮大自己的规模。该公司将其中国子公司江苏中能多晶硅技术开发公司的产能从25，000吨提升至2011年的65，000吨。其结果是2012年的产能利用率非常低。但在2013年市场复苏和GCL晶圆子公司内部多晶硅消费的支持下，江苏中能走出低谷，于2013年以后成为全球最大的多晶硅制造商。尽管如此，GCL-Poly的债务负担仍然很高。

GCL-Poly子公司江苏中能多晶硅工厂位于中国东部江苏省徐州市 图像 ：GCL-Poly

2006年7月，江苏中能在中国东部省份江苏徐州开工建设了一个1500吨的小型吨生产设施，几乎与OCI同时开工建设。中能于2007年9月投产后，产能逐步提升至25，000吨。

尽管有规模经济，但该公司的生产成本仍受到华东地区高电价的影响。因此，中能于2015年使用自家电厂发电，其发电成本是之前电网供电成本的一半。

新疆第二多晶硅厂，电费极低

多年来，中能多晶硅产品的纯度一直不高，但足以供应GCL的晶圆子公司，使其成为全球最大的多晶硅太阳能晶圆生产商。然而，自2015年全球单晶太阳能晶圆的市场份额开始上升以来，这种模式一直面临压力。

GCL应对了这一挑战，在中国西北部的新疆维吾尔自治区新建了一座产能为4.8万吨的多晶硅工厂，并将徐州中能的产能降至4.2万吨。新疆新工厂于2018年10月投产，主要从三个方面应对挑战：

1、GCL与世界第二大单晶太阳能晶圆生产商中环半导体建立了战略联盟，中环收购了新疆GCL新能源材料科技有限公司27%的股份，该公司是多晶硅厂的控股公司。双方还成立了内蒙古中环GCL，这是一家单晶硅的合资企业。

新的多晶硅厂设计用于生产高纯度材料，供给单晶硅片的产能预计为100%。(当时据说实际产出只有50% 用于单晶)。

通过从附近的燃煤电厂获得极低的电价，新疆GCL能够以非常低的成本生产。2020年7月装置发生重大爆炸，推迟了产能提升至6万吨的计划。

瓦克和汉姆洛克：命运不同的顶级多晶硅制造商

2011年5月，多晶硅现货价格开始低于平均合约价格，这些合同成为一个问题。Wacker 首先试图通过向客户提供额外的出货量，而不支付更多费用来解决这种情况，一方面稀释了合同价格，另一方面又确保了其产量的下降。然而，随着多晶硅供过于求的增长，这一战略并没有成功，公司不得不重新谈判其长期合同。

在美国和欧盟与中国的各种贸易争端中，瓦克一直站在幸运的一边。2013年，欧盟与北京就从中国进口太阳能电池板达成最低价格协议后，中国商务部也与瓦克就从德国两家工厂进口多晶硅一事达成了同样的协议。它使这些货物从2014年开始免除任何惩罚性关税。

2016 年，瓦克在美国田纳西州查尔斯顿附近开设了一家新的多晶硅工厂 - 图片：瓦克化学

这使得瓦克能够维持在中国的客户群，2016年，该公司在美国田纳西州新建了20，000吨多晶硅工厂，此后，该公司甚至连续四年成为全球最大的多晶硅制造商，直至2019年。

田纳西工厂最初向中国以外的客户销售太阳能级产品，以避免中国对从美国进口的多晶硅征收高额关税。在这些市场几乎消失之后，该工厂主要为半导体行业生产电子级多晶硅。

中国对汉姆洛克半导体征收进口关税惩罚

汉姆洛克这位前多晶硅市场领导者在2012年失去了太阳能多晶硅的地位，当时的管理层在现货价格暴跌时坚持长期合同中锁定的高价多晶硅，一些客户拒绝执行高价合同，这促使制造商将货物拖上法庭，最终拖累了自身的发展。最终让汉姆洛克失去优势地位位置是在2013年中国对从美国进口的多晶硅征收高额关税。因此，该公司实际上失去了最大的多晶硅市场。从此Hemlock 在田纳西州新建的12，000吨工厂从未投产，最终成为2014 年多晶硅行业最大的投资搁浅。该公司从此滑落出世界十大多晶硅制造商。

新特、大全、通威、东方希望：中国多晶硅产业成就者

2013年中国对多晶硅进口征收关税，是国内多晶硅产业扩张的开局信号。自那时以来，四家制造商已进入前台：

新特能源(TBEA的子公司)

大全新能源

通威(四川永祥的父母)

东望新能源。

2013 年至 2017 年间，新特的产能从17，000吨 增长到36，000吨，几乎翻了一番。尽管大全和四川永祥在2013年仍相对规模较小(产能分别为6，150吨和4，000吨)，但到2017年，它们的规模增长到20，000吨。新人东希望在2017年立即投产20，000吨。

通威在内蒙古包头新建的3万吨多晶硅工厂于2018年10月投产—— 图片：新华社

但这还不是全部，新特、大大全和通威的共同点是，2018/2019年产能大幅跃升至约8万吨。他们所有的新产能都致力于低成本的高纯度多晶硅，并且这三家都与中国最大的单晶太阳能晶圆制造商隆基公司建立了供应合同。Longi 将其晶圆产能从2017年底的15 GW提高到2021年底的105 GW，提高7倍。

这解释了新特、大全和通威的大规模产能扩张，东方希望并不渴望以生产高纯度材料而闻名，但也在雄心勃勃的扩张过程中，据报道现在的目标是在2021年开始扩产30，0000吨。

新的世界市场领导者通威凭借其更为深远的计划，在2023年将产能超过30万吨的。此外由于2021年火热的多晶硅市场也吸引了众多资本投入到这一领域。晶诺、润阳股份、海南皓梵、宝丰能源都在西部地区建立自己的工厂，而且毫无例外的都是使用西门子法，而且这一产能超过100，0000吨。

硅烷法生产多晶硅

在改良西门子法生产多晶硅作为半导体材料时，为了获得更高纯度的多晶硅，在美国能源部支持下，联合碳化物公司(UCC，REC硅的前身)，开发高纯多晶硅技术，最终设计了一个每年100吨的实验开发单元(EPSDU)，生产半导体材料，该工艺可以生产更高纯度的多晶硅，随后该公司与日本小松电子金属公司(Komatsu Electronic metals)达成了一项许可协议，以获得商业化硅烷分解生产多晶硅的技术。

其主要工艺包括氯硅烷氢化、氯硅烷精馏、氯硅烷歧化硅烷、硅烷精馏和硅沉积等几个加工操作。由于硅烷比氯硅烷对于杂质更易分离，这种方法可以生产出世界最纯净的多晶硅，这在半导体领域发挥着重要作用。

但是由于硅烷是一种化学活性很高的气体，用西门子炉子来生长多晶硅时，结晶过程很难控制，所以没有被欧美主流多晶硅厂商采用，下图是硅烷分解生成多晶硅，温度与结晶状况分析。2010年中国的六九硅业试图通过该技术生产低成本多晶硅，但是失败了，中国仍有一些实验线在进行测试，试图生产更低成本的多晶硅。

硅烷分解率与温度和浓度关系

2005年REC硅使用该方法生产太阳能级多晶硅，当时该方法生产的多晶硅品质很高，成本较低，总电耗成功降低至每公斤60kw/h，随后REC硅又开发出颗粒硅技术，在此基础上，将硅烷法多晶硅与颗粒硅混合使用，有效的降低了生产成本，并希望借此技术引领多晶硅的发展，但事与愿违的是随后中国的关税政策打破这一宏大的愿景，中国多晶硅制造商使用改良西门降低将成本降低至前所未有的35元每公斤。

永恒而强悍的竞争者：流化床反应器技术

早在多晶硅短缺之前，REC硅和MEMC电子材料公司就已经应用流化床反应器(FBR)技术在美国华盛顿州摩西湖和德克萨斯州帕萨迪纳生产颗粒状多晶硅。

2006年REC硅在摩西湖破土动工，拥有一个新的硅烷工厂和一个新的流化床反应器(FBR)技术设施，这是当时世界上同类设备中最大的。迄今为止，REC硅仍是一家能够建立新的大型FBR工厂的公司。最初，2006年在美国华盛顿州摩西湖，并不断扩产，2017年在中国陕西省榆林市建立第二家工厂。

REC硅榆林工厂

在2006年REC硅投资建设流化床生产多晶硅，结合硅烷法多晶硅混合投料在下游使用的那个阶段，流化床技术生产多晶硅的技术优势就引起所有多晶硅制造商的注意，也就是在这个时候，多晶硅制造龙头德国Wacker跟进这一技术的研究，但是当时多晶硅主要还是半导体的材料，流化床生产半导体用多晶硅显得很遥远，最主要的威胁是在2008年多晶硅的紧缺，这个时候REC硅和MEMC的优势在晶硅太阳能市场大展神威，当时由于多晶硅电池比单晶电池的市场更为火爆，颗粒硅可以为西门子法多晶硅填充缝隙，投炉的量会增加20%以上，并且它的生产成本是当时最廉价的方式。这种优势直接影响当时所有多晶硅生产企业，在投资建设时不得将颗粒硅作为新的技术风险加以考虑。从这个时候开始，流化床成为西门子法永恒而强悍的竞争者。

2013年以后，由于美国对中国的光伏实施反倾销政策，随后中国对产自美国的太阳能级多晶硅征收67%关税，再之后就是上文中涉及的中国西门子多晶硅成本的大幅下降，多晶硅不断降价，直接影响了颗粒硅的收益，直到2018年531中国光伏能源新政策出台，REC硅宣布停止摩西湖颗粒硅生产线。

迄今为止，阻碍FBR方法达到更高市场渗透率有四个障碍：

1、技术受到许多专利的保护。在中国的神州硅、亚洲硅业都试图研发这个技术，避开现有专利技术，毫无例外到目前都没有成功。

2、复杂的流体动力学需要大量的时间、经验和资本从实验室中试到工业规模。目前仅有REC硅和MEMC成功研发出大规模生产多晶硅的技术，韩国韩华与MEMC在韩国建立流化床生产线，但是由于硅烷气生产和流化床调试，迟迟达不到设计要求，2018年该厂宣布停止颗粒硅的开发。2016年GCL收购MEMC技术，但是直到2020年才对外宣布颗粒硅达到设计预期。与此同时，REC硅在2015年榆林的项目开始建设，因复杂的流体动力学调试进展困难重重，这期间都耗费大量的时间和金钱，直到2021年才计划将这一技术继续扩大到更大规模。

3、必须使用衬里来防止反应器壁污染多晶硅颗粒，从而推高成本。

4、低耗电量的优势被产出大量无法使用的硅粉尘所吞噬。在流化床反应器中，硅烷通过两种主要途径进行热分解，形成硅和无定形硅粉，在这一反应中可以提高反应的温度来阻止无定形硅粉的形成，但是在较高温度时易在反应器中形成颗粒状多晶硅细粉，可以通过过添加种晶缓解这个情况，但是受到反应动力学影响，很难完全转化成多晶硅颗粒，硅粉在颗粒硅的比例中由于其运行状态不同，会有5~15%的硅粉被氢气带出来，这部分硅粉会吞噬一部分低电耗所带来的优势。

这些因素导致颗粒硅未能发挥其全部优势。

但是大量的实验和目前的下游市场的反馈证明，颗粒硅在成本和质量进步速度很快。已经成为西门子工艺的最强劲的竞争者。至于是否会取代西门子工艺主要还是要看以下因素：

1、中国和全球的电力能源政策，以及颗粒硅的成本和质量。颗粒硅的主要优势在于其电耗很低，但是目前所有的西门子工艺都建设在全球低电价区域，特别是中国的西部拥有更低的电力成本，且靠近其下游制造商，导致颗粒硅电力成本的优势很难发挥出来，目前颗粒硅需要在电价在0.3元人民币以上，才能发挥出真正的成本优势，大致在电价0.5元人民币以上时，这个优势才会特别明显。如果中国和全球仍有比较低廉的电力资源，提供生产场地，西门子工艺仍然可以弥补其产品的成本缺点。

当然中国的碳交易市场会给低能耗产品增加一部分利润，但是仍然很难填补所有低电价带来的优势，最近的分析认为颗粒硅的成本与块状硅现有成本的接近，其自身降低成本速度也决定其产品替代速度。

另外有专业人士分析认为，新的HJT电池技术的发展会带动对高品质多晶硅的需求。隆基最新的电池HJT技术需要使用到低硼高阻的硅片，降低少数载流子的复合中心，提升电流密度。这种硅片对于多晶硅而言，产品质量约接近制造IC芯片的等级越好。无论是西门子法还是流化床都需要提升其产品质量，来满足下游客户的使用。西门子法提升产品的质量需要进行更大的投入。颗粒硅产品提升仅需要更换更好的衬里材料，衬里作为耗材使用，本身的成本不会有太大的提升，颗粒硅会不断提升产品质量最终替代西门子块硅。

另一种看法是西门子会转向生产更高质量的电子级产品，延缓这个过程的到来，颗粒硅很难找到一款合适的的衬里材料，颗粒硅会回到与块状硅混合使用的阶段，用最小成本代价，弥补质量的不足。现在还没有一个比较清楚的结论，来判断哪种方法能够生产性价比更高的产品，两个的质量和成本处于旗鼓相当阶段，无法判断谁更生一筹，也无法预测两者研发时间的节点。

2、流化床技术的持续进步，在市场上推广的速度。流化床技术生产出成本更低更优质的多晶硅，同时需要不断提升多晶硅使用的比例。将多晶硅块与FBR中的颗粒按照1：1的比例进行混合，可以缩短填充熔炉的时间40%，提高生产效率，还可以降低部分电耗。在制备单晶时，需要双方的技术和工艺做出优化调整，在下游的调试和配合也很关键。

3、颗粒硅的扩产规模和速度。目前的西门子多晶硅占据主流市场，颗粒硅的占比较小，能否快速扩产形成规模优势，主要受到技术研发的速度和其生产的成本和质量。

4、CCZ技术的发展。颗粒硅是为CCZ技术开发的，CCZ被认为是下一代单晶硅生产产品的革命性技术，颗粒硅拥有非常良好的流动性，是CCZ技术最好使用的产品，会直接替代西门子法生产的瓜子料。

流化床反应器工艺 - 多晶硅颗粒是如何制造的

GCL和REC硅使用单硅烷(SiH4)作为反应气体，在650到700(°C)当达到相应的温度时，硅沉积在种子颗粒上，直到它们长到更大的颗粒，下降到反应器的底部。- 与西门子工艺相反，当多晶硅棒被收获时，该工艺被中断，流化床则能够连续生产。

瓦克的流化床反应器由三氯硅烷(SiHCl3)或二氯二氢硅(SiH2Cl2)与氢气一起注入通过底部的喷嘴形成一个流化床，TCS仅在1，000 °C下分解。

颗粒多晶硅流化床反应器技术的新进展

GCL-Poly的重点已经转向流化床反应器(FBR)技术，以生产颗粒多晶硅。江苏中能在2017年从破产的MEMC收购的FBR资产的基础上，于2020年开始逐步将其传统的多晶硅工厂转变为硅烷FBR工厂。该公司的目标是到2022年第一季度达到54000吨的FBR产能。2020年10月，GCL-Poly 在四川乐山庆祝了第二座产能为 60000 吨的FBR工厂的破土动工，并宣布在中国内蒙新建三十万吨颗粒硅。

于此同时REC硅也在紧锣密鼓筹划建设年产十万吨颗粒硅，振兴其在多晶硅领域的优势。

孤独存在：升级的冶金级硅

UMG硅锭太阳能工厂的传送带上

在多晶硅市场上，升级的冶金级(UMG)硅只是短暂的鼎盛时期，2008年有10家制造商处于顶峰，中国的比亚迪曾经对此做出过研发，在2013年宣布停止该技术的研发和生产。由于质量低劣，UMG硅只是一种活体，因为它当时只能用于与传统的多晶硅混合。由UMG硅制成的多晶太阳能电池的效率与传统多晶硅产生的电池相当，后来质量显著提高。尽管如此，UMG硅在市场上从未取得真正的突破，随着单晶太阳能电池的上升，需要多晶硅的纯度更高，这使得UMG更难蓬勃发展。最后一家商业制造商埃尔凯姆太阳能，2020年春天停止生产。

升级的冶金级硅 - 如何物理净化

西班牙西里西奥·费罗索拉尔试点生产工厂的渣土工艺

与多晶硅的标准生产工艺不同，升级后的冶金级(UMG)硅制造商不走化学路线来净化冶金级硅(也称为硅金属)原料。相反，他们使用物理方法，如硅金属的真空熔化，通过熔化吹活性气体，用渣处理它，用酸浸泡粉碎的硅，高温熔化后定向凝固硅锭。这种方法直接从硅金属中提取杂质，消耗的能量比标准西门子工艺少得多。

最初，UMG 硅的纯度仅达到 99.999%(简而言之为5个9或5N)。同时，它已改善至6N。

然而，近年来，UMG硅在西门子工艺方面的优势成本面前已变得微不足道。

结论：西门子仍是主流技术

只有流化床反应器技术才有机会从西门子的主流工艺中抢占一定比例的市场份额，并对西门子法的技术提出挑战。升级后的冶金级硅在光伏市场展开了一场艰苦的战斗。鉴于中国多晶硅新兴巨头的年产能超过10万吨，新扩产的的产能除GCL和REC硅以外，均采用西门子法，而且规模更大，扩产速度更快，所以西门子仍是主流技术。

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