摘要：本文已多晶硅為中心，主要介紹了多晶硅的技術特征、單晶硅與多晶硅的區(qū)別、多晶硅應用價值以及多晶硅行業(yè)走勢概況及預測進行分析。

　　多晶硅概要

　　多晶硅是單質硅的一種形態(tài)。熔融的單質硅在過冷條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結合起來，就結晶成多晶硅。

　　多晶硅的技術特征

　?、哦喾N生產工藝路線并存，產業(yè)化技術封鎖、壟斷局面不會改變。由于各多晶硅生產工廠所用主輔原料不盡相同，因此生產工藝技術不同；進而對應的多晶硅產品技術經濟指標、產品質量指標、用途、產品檢測方法、過程安全等方面也存在差異，各有技術特點和技術秘密，總的來說，國際上多晶硅生產主要的傳統(tǒng)工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。其中改良西門子工藝生產的多晶硅的產能約占世界總產能的80%，短期內產業(yè)化技術壟斷封鎖的局面不會改變。

　?、菩乱淮统杀径嗑Ч韫に嚰夹g研究空前活躍。除了傳統(tǒng)工藝（電子級和太陽能級兼容）及技術升級外，還涌現(xiàn)出了幾種專門生產太陽能級多晶硅的新工藝技術，主要有：改良西門子法的低價格工藝；冶金法從金屬硅中提取高純度硅；高純度SiO2直接制??；熔融析出法（VLD：Vaper to liquid deposition）；還原或熱分解工藝；無氯工藝技術，Al－Si溶體低溫制備太陽能級硅；熔鹽電解法等。

　　多晶硅生產流程

　?。?）石英砂在電弧爐中冶煉提純到98%并生成工業(yè)硅， 其化學反應SiO2+C→Si+CO2↑

　　（2）為了滿足高純度的需要，必須進一步提純。把工業(yè)硅粉碎并用無水氯化氫（HCl）與之反應在一個流化床反應器中，生成擬溶解的三氯氫硅（SiHCl3）。 其化學反應Si+HCl→SiHCl3+H2↑ 反應溫度為300度，該反應是放熱的。同時形成氣態(tài)混合物（Н2，НС1，SiНС13，SiC14，Si）。

　?。?）第二步驟中產生的氣態(tài)混合物還需要進一步提純，需要分解：過濾硅粉，冷凝SiНС13，SiC14，而氣態(tài)Н2，НС1返回到反應中或排放到大氣中。然后分解冷凝物SiНС13，SiC14，凈化三氯氫硅（多級精餾）。

　　（4）凈化后的三氯氫硅采用高溫還原工藝，以高純的SiHCl3在H2氣氛中還原沉積而生成多晶硅。 其化學反應SiHCl3+H2→Si+HCl。

　　多晶硅的反應容器為密封的，用電加熱硅池硅棒（直徑5-10毫米，長度1.5-2米，數量80根），在1050-1100度在棒上生長多晶硅，直徑可達到150-200毫米。 這樣大約三分之一的三氯氫硅發(fā)生反應，并生成多晶硅。剩余部分同Н2，НС1，SiНС13，SiC14從反應容器中分離。這些混合物進行低溫分離，或再利用，或返回到整個反應中。氣態(tài)混合物的分離是復雜的、耗能量大的，從某種程度上決定了多晶硅的成本和該工藝的競爭力。

　　單晶硅與多晶硅的區(qū)別

　　單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質方面。例如在力學性質、電學性質等方面，多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料。單晶硅可算得上是世界上最純凈的物質了，一般的半導體器件要求硅的純度六個9以上。大規(guī)模集成電路的要求更高，硅的純度必須達到九個9。目前，人們已經能制造出純度為十二個9 的單晶硅。單晶硅是電子計算機、自動控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學技術中不可缺少的基本材料。

　　多晶硅應用價值

　　在太陽能利用上，單晶硅和多晶硅也發(fā)揮著巨大的作用。要使太陽能發(fā)電具有較大的市場，被廣大的消費者接受，就必須提高太陽電池的光電轉換效率，降低生產成本。從國際太陽電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展趨勢為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。多晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質方面。例如在力學性質、電學性質等方面，多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料

　　冶金級硅的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來的硅的純度約98-99%，但半導體工業(yè)用硅還必須進行高度提純（電子級多晶硅純度要求11N，太陽能電池級只要求6N）。而在提純過程中，有一項“三氯氫硅還原法（西門子法）”的關鍵技術我國還沒有掌握，由于沒有這項技術，我國在提煉過程中70%以上的多晶硅都通過氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環(huán)境污染非常嚴重。我國每年都從石英石中提取大量的工業(yè)硅，以1美元/公斤的價格出口到德國、美國和日本等國，而這些國家把工業(yè)硅加工成高純度的晶體硅材料，以46-80美元/公斤的價格賣給我國的太陽能企業(yè)。

　　得到高純度的多晶硅后，還要在單晶爐中熔煉成單晶硅，以后切片后供集成電路制造等用。可以用于二極管級、整流器件級、電路級以及太陽能電池級單晶產品的生產和深加工制造，其后續(xù)產品集成電路和半導體分離器件已廣泛應用于各個領域，在軍事電子設備中也占有重要地位。

　　多晶硅行業(yè)走勢概況及預測

　　10月中旬國內多晶硅行情小幅上調。10月初國內企業(yè)出廠報價均價在132667元/噸左右，到本周末國內企業(yè)對外報價波動至132883元/噸左右，整體上漲了0.13%，當前價格同比去年下降了24.63%。

　　行情分析光伏補貼細則即將出臺，多晶硅龍頭企業(yè)紛紛復產，多晶硅價格得到提振，多晶硅行業(yè)開工率進一步回升，開工率恢復至40%左右。

　　國內多晶硅光伏市場觀望情緒仍然彌漫，受到國內各地方光伏發(fā)電補貼與上網政策遲遲未落實的影響，下游硅料報價波動較??；太陽能產品實行增值稅即征即退50%的政策的出臺確實直接利好光伏下游企業(yè)，亦有機會促進上游企業(yè)受惠。

　　從光伏全行業(yè)來看，近期新增光伏市場需求空間不大，直接導致上游多晶硅環(huán)節(jié)供需仍難現(xiàn)大逆轉情形，全年產需只能勉強維持平衡。多晶硅市場仍然面臨著產能過剩的局面。

　　后市預測隨著光伏市場的逐漸回暖，多晶硅開工增多，市場供應量有所增加但是從下游光伏利好到上游還需要一段時間的緩沖，多晶硅后市或將上揚，預計短期內價格地位盤整仍會持續(xù)。1、發(fā)展壯大中國多晶硅產業(yè)的市場條件已經基本具備、時機已經成熟，國家相關部門加大對多晶硅產業(yè)技術研發(fā)，科技創(chuàng)新、工藝完善、項目建設的支持力度，抓住有利時機發(fā)展壯大中國的多晶硅產業(yè)。

　　2、支持最具條件的改良西門子法共性技術的實施，加快突破千噸級多晶硅產業(yè)化關鍵技術，形成從材料生產工藝、裝備、自動控制、回收循環(huán)利用的多晶硅產業(yè)化生產線，材料性能接近國際同類產品指標；建成節(jié)能、低耗、環(huán)保、循環(huán)、經濟的多晶硅材料生產體系，提高我們多晶硅在國際上的競爭力。

　　3、依托高校以及研究院所，加強新一代低成本工藝技術基礎性及前瞻性研究，建立低成本太陽能及多晶硅研究開發(fā)的知識及技術創(chuàng)新體系，獲得具有自主知識產權的生產工藝和技術。

　　4、政府主管部門加強宏觀調控與行業(yè)管理，避免低水平項目的重復投資建設，保證產業(yè)的有序、可持續(xù)發(fā)展。

　　5、《多晶硅產能嚴重過剩 地方政府成主要推手》。2009年09月07日 07:07　來源：中央電視臺《經濟半小時》。

　　6、解決國內光伏發(fā)電的政策、技術瓶頸，進一步啟動國內光伏終端市場、開發(fā)新興市場（例如讓光伏發(fā)電象家電下鄉(xiāng)一樣走進家庭、走進平民生活，通過援外的方法開發(fā)非洲太陽能市場）。

　　7、通過科技創(chuàng)新提高企業(yè)競爭力，提高質量、減低消耗，優(yōu)化產業(yè)布局、危機期間推進重組、淘汰落后產能、提高集中度。行業(yè)內重點扶持5~6家大而強的多晶硅企業(yè)。