① 哪位兄弟解釋下多晶硅料和單晶硅料的區別啊
多晶硅;polycrystalline silicon 性質:灰色金屬光澤。密度2.32~2.34。熔點1410℃。沸點2355℃。溶於氫氟酸和硝酸的混酸中,不溶於水、硝酸和鹽酸。硬度介於鍺和石英之間,室溫下質脆,切割時易碎裂。加熱至800℃以上即有延性,1300℃時顯出明顯變形。常溫下不活潑,高溫下與氧、氮、硫等反應。高溫熔融狀態下,具有較大的化學活潑性,能與幾乎任何材料作用。具有半導體性質,是極為重要的優良半導體材料,但微量的雜質即可大大影響其導電性。電子工業中廣泛用於製造半導體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎材料。由乾燥硅粉與乾燥氯化氫氣體在一定條件下氯化,再經冷凝、精餾、還原而得。 多晶硅是單質硅的一種形態。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。多晶硅可作拉制單晶硅的原料,多晶硅與單晶硅的差異主要表現在物理性質方面。例如,在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方面,遠不如單晶硅明顯;在電學性質方面,多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著,甚至於幾乎沒有導電性。在化學活性方面,兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區別,但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導電類型和電阻率等。 多晶硅是生產單晶硅的直接原料,是當代人工智慧、自動控制、信息處理、光電轉換等半導體器件的電子信息基礎材料。被稱為「微電子大廈的基石」。 在太陽能利用上,單晶硅和多晶硅也發揮著巨大的作用。雖然從目前來講,要使太陽能發電具有較大的市場,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。從目前國際太陽電池的發展過程可以看出其發展趨勢為單晶硅、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)。 從工業化發展來看,重心已由單晶向多晶方向發展,主要原因為;[1]可供應太陽電池的頭尾料愈來愈少;[2] 對太陽電池來講,方形基片更合算,通過澆鑄法和直接凝固法所獲得的多晶硅可直接獲得方形材料;[3]多晶硅的生產工藝不斷取得進展,全自動澆鑄爐每生產周期(50小時)可生產200公斤以上的硅錠,晶粒的尺寸達到厘米級;[4]由於近十年單晶硅工藝的研究與發展很快,其中工藝也被應用於多晶硅電池的生產,例如選擇腐蝕發射結、背表面場、腐蝕絨面、表面和體鈍化、細金屬柵電極,採用絲網印刷技術可使柵電極的寬度降低到50微米,高度達到15微米以上,快速熱退火技術用於多晶硅的生產可大大縮短工藝時間,單片熱工序時間可在一分鍾之內完成,採用該工藝在100平方厘米的多晶矽片上作出的電池轉換效率超過14%。據報道,目前在50~60微米多晶硅襯底上製作的電池效率超過16%。利用機械刻槽、絲網印刷技術在100平方厘米多晶上效率超過17%,無機械刻槽在同樣面積上效率達到16%,採用埋柵結構,機械刻槽在130平方厘米的多晶上電池效率達到15.8%。 一、國際多晶硅產業概況 當前,晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料,其市場佔有率在90%以上,而且在今後相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產技術長期以來掌握在美、日、德等3個國家7個公司的10家工廠手中,形成技術封鎖、市場壟斷的狀況。 多晶硅的需求主要來自於半導體和太陽能電池。按純度要求不同,分為電子級和太陽能級。其中,用於電子級多晶硅佔55%左右,太陽能級多晶硅佔45%,隨著光伏產業的迅猛發展,太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高於半導體多晶硅的發展,預計到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級多晶硅。 1994年全世界太陽能電池的總產量只有69MW,而2004年就接近1200MW,在短短的10年裡就增長了17倍。專家預測太陽能光伏產業在二十一世紀前半期將超過核電成為最重要的基礎能源之一。 據悉,美國能源部計劃到2010年累計安裝容量4600MW,日本計劃2010年達到5000MW,歐盟計劃達到6900MW,預計2010年世界累計安裝量至少18000MW。從上述的推測分析,至2010年太陽能電池用多晶硅至少在30000噸以上,表2給出了世界太陽能多晶硅工序的預測。據國外資料分析報道,世界多晶硅的產量2005年為28750噸,其中半導體級為20250噸,太陽能級為8500噸,半導體級需求量約為19000噸,略有過剩;太陽能級的需求量為15000噸,供不應求,從2006年開始太陽能級和半導體級多晶硅需求的均有缺口,其中太陽能級產能缺口更大。 據日本稀有金屬雜志2005年11月24日報道,世界半導體與太陽能多晶硅需求緊張,主要是由於以歐洲為中心的太陽能市場迅速擴大,預計2006年,2007年多晶硅供應不平衡的局面將為愈演愈烈,多晶硅價格方面半導體級與太陽能級原有的差別將逐步減小甚至消除,2005年世界太陽能電池產量約1GW,如果以1MW用多晶硅12噸計算,共需多晶硅是1.2萬噸,2005-2010年世界太陽能電池平均年增長率在25%,到2010年全世界半導體用於太陽能電池用多晶硅的年總的需求量將超過6.3萬噸。 世界多晶硅主要生產企業有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美國的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司,德國的Wacker公司等,其年產能絕大部分在1000噸以上,其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三個公司生產規模最大,年生產能力均在3000-5000噸。 國際多晶硅主要技術特徵有以下兩點: (1)多種生產工藝路線並存,產業化技術封鎖、壟斷局面不會改變。由於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,目前國際上多晶硅生產主要的傳統工藝有: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佔世界總產能的80%,短期內產業化技術壟斷封鎖的局面不會改變。 (2)新一代低成本多晶硅工藝技術研究空前活躍。除了傳統工藝(電子級和太陽能級兼容)及技術升級外,還涌現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直接製取;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。 二、國內多晶硅產業概況 江西賽維LDK太陽能高科技有限公司是世界規模最大的太陽能多晶矽片生產企業。工廠坐落於江西省新余市經濟開發區,專注於太陽能多晶硅鑄錠及多晶矽片研發、生產、銷售為一體的高新技術光伏企業,擁有國際最先進的生產技術和設備。公司注冊資金11095萬美元,總投資近3億美元。2006年4月份投產, 7月份產能達到100兆瓦,8月份入選「RED HERRING亞洲百強企業」,10月份產能達到200兆瓦,被國際專業人士稱為「LDK速度奇跡」。榮獲「2006年中國新材料產業最具成長性企業」稱號。 目前公司正致力於發展成為一個「世界級光伏企業」。 2007年6月1日,賽維LDK成功在美國紐約證交所上市,成為中國企業歷史上在美國單一發行最大的一次IPO;賽維LDK是江西省企業有史以來第一次在美國上市的企業,是中國新能源領域最大的一次IPO。 該公司1.5萬噸硅料項目近日已在江西省新余市正式啟動,該項目總固定資產投資120億元以上,預計將成為目前全球太陽能領域單個投資額最多、產能設計規模最大的項目之一。 據悉,該項目計劃首期在2008年底前建成投產,形成6000噸太陽能級硅料的年生產能力;2009年項目全部建成投產後,將形成1.5萬噸產能,從而使該公司成為世界主要的太陽能多晶硅原料生產企業。
[編輯本段]多晶硅產業發展預測
高純多晶硅是電子工業和太陽能光伏產業的基礎原料,在未來的50年裡,還不可能有其他材料能夠替代硅材料而成為電子和光伏產業主要原材料。 隨著信息技術和太陽能產業的飛速發展,全球對多晶硅的需求增長迅猛,市場供不應求。世界多晶硅的產量2005年為28750噸,其中半導體級為20250噸,太陽能級為8500噸。半導體級需求量約為19000噸,略有過剩;太陽能級的需求量為15600噸,供不應求。近年來,全球太陽能電池產量快速增加,直接拉動了多晶硅需求的迅猛增長。全球多晶硅由供過於求轉向供不應求。受此影響,作為太陽能電池主要原料的多晶硅價格快速上漲。 中國多晶硅工業起步於20世紀50年代,60年代中期實現了產業化,到70年代,生產廠家曾經發展到20多家。但由於工藝技術落後,環境污染嚴重,消耗大,成本高等原因,絕大部分企業虧損而相繼停產或轉產。到目前為止,國內有多晶硅生產條件的單位有洛陽中硅高科技有限公司、峨嵋半導體材料廠(所)、四川新光硅業科技有限責任公司3家企業。 中國集成電路和太陽能電池對多晶硅的需求快速增長,2005年集成電路產業需要電子級多晶硅約1000噸,太陽能電池需要多晶硅約1400噸;到2010年,中國電子級多晶硅年需求量將達到約2000噸,光伏級多晶硅年需求量將達到約4200噸。而中國多晶硅的自主供貨存在著嚴重的缺口,95%以上多晶硅材料需要進口,供應長期受制於人,再加上價格的暴漲,已經危及到多晶硅下游眾多企業的發展,成為制約中國信息產業和光伏產業產業發展的瓶頸問題。 由於多晶硅需求量繼續加大,在市場缺口加大、價格不斷上揚的刺激下,國內涌現出一股搭上多晶硅項目的熱潮。多晶硅項目的投資熱潮,可以說是太陽能電池市場迅猛發展的必然結果,但中國硅材料產業一定要慎重發展,不能一哄而上;關鍵是要掌握核心技術,否則將難以擺脫受制於人的局面。 作為高科技產業,利用硅礦開發多晶硅,產業耗能大,電力需求高。目前電價已成為中國大多數硅礦企業亟待突破的瓶頸之一。因此中國大力發展多晶硅產業,亟需在條件成熟的地方制定電價優惠政策,降低成本。 由於需求增加快速,但供給成長有限,預估多晶硅料源的供應2007年將是最嚴重缺乏的一年,預計到2009年,全世界多晶硅的年需求量將達到6.5萬噸。在未來的3至5年間,也就是在中國的「十一五」期間,將是中國多晶硅產業快速發展的黃金時期。
[編輯本段]多晶硅行業發展的主要問題
同國際先進水平相比,國內多晶硅生產企業在產業化方面的差距主要表現在以下幾個方面: 1、產能低,供需矛盾突出。2005年中國太陽能用單晶硅企業開工率在20%-30%,半導體用單 晶硅企業開工率在80%-90%,無法實現滿負荷生產,多晶硅技術和市場仍牢牢掌握在美、日、德國的少數幾個生產廠商中,嚴重製約我國產業發展。 2、生產規模小、現在公認的最小經濟規模為1000噸/年,最佳經濟規模在2500噸/年,而我國現階段多晶硅生產企業離此規模仍有較大的距離。 3、工藝設備落後,同類產品物料和電力消耗過大,三廢問題多,與國際水平相比,國內多晶硅生產物耗能耗高出1倍以上,產品成本缺乏競爭力。 4、千噸級工藝和設備技術的可靠性、先進性、成熟性以及各子系統的相互匹配性都有待生產運行驗證,並需要進一步完善和改進。 5、國內多晶硅生產企業技術創新能力不強,基礎研究資金投入太少,尤其是非標設備的研發製造能力差。 6、地方政府和企業項目投資多晶硅項目,存在低水平重復建設的隱憂。 7·產生大量污染。
[編輯本段]多晶硅行業發展的對策與建議
1、發展壯大我國多晶硅產業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技術研發,科技創新、工藝完善、項目建設的支持力度,抓住有利時機發展壯大我國的多晶硅產業。 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化關鍵技術,形成從材料生產工藝、裝備、自動控制、回收循環利用的多晶硅產業化生產線,材料性能接近國際同類產品指標;建成節能、低耗、環保、循環、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、依託高校以及研究院所,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的知識及技術創新體系,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管理,避免低水平項目的重復投資建設,保證產業的有序、可持續發展。
中文別名:硅單晶 英文名: Monocrystalline silicon 分子式: Si 分子量:28.086 CAS 號:7440-21-3 單晶硅是一種比較活潑的非金屬元素,是晶體材料的重要組成部分,處於新材料發展的前沿。其主要用途是用作半導體材料和利用太陽能光伏發電、供熱等。由於太陽能具有清潔、環保、方便等諸多優勢,近三十年來,太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方面都獲得了長足發展,成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。
[編輯本段]發展現狀
單晶硅建設項目具有巨大的市場和廣闊的發展空間。在地殼中含量達25.8%的硅元素,為單晶硅的生產提供了取之不盡的源泉。 近年來,各種晶體材料,特別是以單晶硅為代表的高科技附加值材料及其相關高技術產業的發展,成為當代信息技術產業的支柱,並使信息產業成為全球經濟發展中增長最快的先導產業。單晶硅作為一種極具潛能,亟待開發利用的高科技資源,正引起越來越多的關注和重視。 與此同時,鑒於常規能源供給的有限性和環保壓力的增加,世界上許多國家正掀起開發利用太陽能的熱潮並成為各國制定可持續發展戰略斬重要內容。 在跨入21世紀門檻後,世界大多數國家踴躍參與以至在全球范圍掀起了太陽能開發利用的「綠色能源熱」,一個廣泛的大規模的利用太陽能的時代正在來臨,太陽能級單晶硅產品也將因此炙手可熱。 此外,包括我國在內的各國政府也出台了一系列「陽光產業」的優惠政策,給予相關行業重點扶持,單晶硅產業呈現出美好的發展前景。
[編輯本段]半導體
非晶硅是一種直接能帶半導體,它的結構內部有許多所謂的「懸鍵」,也就是沒有和周圍的硅原子成鍵的電子,這些電子在電場作用下就可以產生電流,並不需要聲子的幫助,因而非晶硅可以做得很薄,還有製作成本低的優點.
[編輯本段]物理特性
硅是地球上儲藏最豐富的材料之一,從19世紀科學家們發現了晶體硅的半導體特性後,它幾乎改變了一切,甚至人類的思維。直到上世紀60年代開始,硅材料就取代了原有鍺材料。硅材料――因其具有耐高溫和抗輻射性能較好,特別適宜製作大功率器件的特性而成為應用最多的一種半導體材料,目前的集成電路半導體器件大多數是用硅材料製造的。 硅的單晶體。具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質,是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999%,甚至達到99.9999999%以上。用於製造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成。 單晶硅熔融的單質硅在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,則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。單晶硅具有準金屬的物理性質,有較弱的導電性,其電導率隨溫度的升高而增加,有顯著的半導電性。超純的單晶硅是本徵半導體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其導電的程度,而形成p型硅半導體;如摻入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高導電程度,形成n型硅半導體。單晶硅的製法通常是先製得多晶硅或無定形硅,然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。
[編輯本段]主要用途
單晶硅主要用於製作半導體元件。 用途: 是製造半導體硅器件的原料,用於制大功率整流器、大功率晶體管、二極體、開關器件等 現在,我們的生活中處處可見「硅」的身影和作用,晶體硅太陽能電池是近15年來形成產業化最快的。 熔融的單質硅在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,則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。 單晶硅的製法通常是先製得多晶硅或無定形硅,然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。 單晶硅棒是生產單晶矽片的原材料,隨著國內和國際市場對單晶矽片需求量的快速增加,單晶硅棒的市場需求也呈快速增長的趨勢。 單晶硅圓片按其直徑分為6英寸、8英寸、12英寸(300毫米)及18英寸(450毫米)等。直徑越大的圓片,所能刻制的集成電路越多,晶元的成本也就越低。但大尺寸晶片對材料和技術的要求也越高。單晶硅按晶體伸長方法的不同,分為直拉法(CZ)、區熔法(FZ)和外延法。直拉法、區熔法伸長單晶硅棒材,外延法伸長單晶硅薄膜。直拉法伸長的單晶硅主要用於半導體集成電路、二極體、外延片襯底、太陽能電池。目前晶體直徑可控制在Φ3~8英寸。區熔法單晶主要用於高壓大功率可控整流器件領域,廣泛用於大功率輸變電、電力機車、整流、變頻、機電一體化、節能燈、電視機等系列產品。目前晶體直徑可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用於集成電路領域。 由於成本和性能的原因,直拉法(CZ)單晶硅材料應用最廣。在IC工業中所用的材料主要是CZ拋光片和外延片。存儲器電路通常使用CZ拋光片,因成本較低。邏輯電路一般使用價格較高的外延片,因其在IC製造中有更好的適用性並具有消除Latch-up的能力。 矽片直徑越大,技術要求越高,越有市場前景,價值也就越高。
[編輯本段]研究趨勢
日本、美國和德國是主要的硅材料生產國。中國硅材料工業與日本同時起步,但總體而言,生產技術水平仍然相對較低,而且大部分為2.5、3、4、5英寸硅錠和小直徑矽片。中國消耗的大部分集成電路及其矽片仍然依賴進口。但我國科技人員正迎頭趕上,於1998年成功地製造出了12英寸單晶硅,標志著我國單晶硅生產進入了新的發展時期。目前,全世界單晶硅的產能為1萬噸/年,年消耗量約為6000噸~7000噸。未來幾年中,世界單晶硅材料發展將呈現以下發展趨勢:
1、微型化
隨著半導體材料技術的發展,對矽片的規格和質量也提出更高的要求,適合微細加工的大直徑矽片在市場中的需求比例將日益加大。目前,矽片主流產品是200mm,逐漸向300mm過渡,研製水平達到400mm~450mm。據統計,200mm矽片的全球用量佔60%左右,150mm佔20%左右,其餘佔20%左右。Gartner發布的對矽片需求的5年預測表明,全球300mm矽片將從2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韓等國家都已經在1999年開始逐步擴大300mm矽片產量。據不完全統計,全球目前已建、在建和計劃建的300mm硅器件生產線約有40餘條,主要分布在美國和我國台灣等,僅我國台灣就有20多條生產線,其次是日、韓、新及歐洲。%P 世界半導體設備及材料協會(SEMI)的調查顯示,2004年和2005年,在所有的矽片生產設備中,投資在300mm生產線上的比例將分別為55%和62%,投資額也分別達到130.3億美元和184.1億美元,發展十分迅猛。而在1996年時,這一比重還僅僅是零。
2、國際化,集團化,集中化
研發及建廠成本的日漸增高,加上現有行銷與品牌的優勢,使得硅材料產業形成「大者恆大」的局面,少數集約化的大型集團公司壟斷材料市場。上世紀90年代末,日本、德國和韓國(主要是日、德兩國)資本控制的8大矽片公司的銷量佔世界矽片銷量的90%以上。根據SEMI提供的2002年世界硅材料生產商的市場份額顯示,Shinetsu、SUMCO、Wacker、MEMC、Komatsu等5家公司占市場總額的比重達到89%,壟斷地位已經形成。
3、硅基材料
隨著光電子和通信產業的發展,硅基材料成為硅材料工業發展的重要方向。硅基材料是在常規硅材料上製作的,是常規硅材料的發展和延續,其器件工藝與硅工藝相容。主要的硅基材料包括SOI(絕緣體上硅)、GeSi和應力硅。目前SOI技術已開始在世界上被廣泛使用,SOI材料約占整個半導體材料市場的30%左右,預計到2010年將佔到50%左右的市場。Soitec公司(世界最大的SOI生產商)的2000年~2010年SOI市場預測以及2005年各尺寸SOI矽片比重預測了產業的發展前景。
4、矽片製造技術進一步升級
半導體,晶元,集成電路,設計,版圖,晶元,製造,工藝目前世界普遍採用先進的切、磨、拋和潔凈封裝工藝,使製片技術取得明顯進展。在日本,Φ200mm矽片已有50%採用線切割機進行切片,不但能提高矽片質量,而且可使切割損失減少10%。日本大型半導體廠家已經向300mm矽片轉型,並向0.13μm以下的微細化發展。另外,最新尖端技術的導入,SOI等高功能晶片的試制開發也進入批量生產階段。對此,矽片生產廠家也增加了對300mm矽片的設備投資,針對設計規則的進一步微細化,還開發了高平坦度矽片和無缺陷矽片等,並對設備進行了改進。 硅是地殼中賦存最高的固態元素,其含量為地殼的四分之一,但在自然界不存在單體硅,多呈氧化物或硅酸鹽狀態。硅的原子價主要為4價,其次為2價;在常溫下它的化學性質穩定,不溶於單一的強酸,易溶於鹼;在高溫下化學性質活潑,能與許多元素化合。 硅材料資源豐富,又是無毒的單質半導體材料,較易製作大直徑無位錯低微缺陷單晶。晶體力學性能優越,易於實現產業化,仍將成為半導體的主體材料。 多晶硅材料是以工業硅為原料經一系列的物理化學反應提純後達到一定純度的電子材料,是硅產品產業鏈中的一個極為重要的中間產品,是製造硅拋光片、太陽能電池及高純硅製品的主要原料,是信息產業和新能源產業最基礎的原材料。
[編輯本段]單晶硅市場發展概況
2007年,中國市場上有各類硅單晶生長設備1500餘台,分布在70餘家生產企業。2007年5月24日,國家「863」計劃超大規模集成電路(IC)配套材料重大專項總體組在北京組織專家對西安理工大學和北京有色金屬研究總院承擔的「TDR-150型單晶爐(12英寸MCZ綜合系統)」完成了驗收。這標志著擁有自主知識產權的大尺寸集成電路與太陽能用硅單晶生長設備,在我國首次研製成功。這項產品使中國能夠開發具有自主知識產權的關鍵製造技術與單晶爐生產設備,填補了國內空白,初步改變了在晶體生長設備領域研發製造受制於人的局面。 硅材料市場前景廣闊,中國硅單晶的產量、銷售收入近幾年遞增較快,以中小尺寸為主的矽片生產已成為國際公認的事實,為世界和中國集成電路、半導體分立器件和光伏太陽能電池產業的發展做出了較大的貢獻。[1]
② 多晶硅產業如何
總投資約22億元的3000噸/年多晶硅項目日前在四川樂山市高新區破土動工。這是樂山市今年開工建設的又一多晶硅項目,目前在全國生產多晶硅的3家企業中樂山市擁有2家,生產規模1500噸,占國內建成能力的80%以上。樂山國家級硅材料產業基地的雛形初顯。
——需求迅猛為多晶硅產業迎來發展機遇
太陽能光伏產業的飛速發展,為作為基礎材料的多晶硅產業提供了廣闊的市場。目前全球95%以上的半導體器件是用硅材料製造的,由硅材料製成的集成電路和半導體器件廣泛應用於航天、國防軍工、通訊等高精尖行業以及各種電子、電器、汽車等通用行業,硅材料支撐著種類繁多、意義重大的電子信息工業。同時,隨著石化能源的逐漸枯竭和以及環保需求上升,可再生能源快速發展,太陽能電池用多晶硅原料需求增勢迅猛。
負責新項目的四川省樂電天威硅業科技有限責任公司總經理唐前正介紹,近年來,全球多晶硅市場嚴重供不應求,為我國硅材料產業提供了難得的發展機遇。多晶硅價格已經從2003年的不到40美元/公斤上漲至現在的300美元/公斤左右,而且根據有關機構的預測,全球多晶硅供不應求的局面在2010年前不會有大的改觀,多晶硅產品市場前景看好。預計2010年全球半導體級多晶硅需求量3.5萬噸,太陽能多晶硅需求量5萬噸,供需矛盾十分突出。
——我國多晶硅產業正處在迅猛發展階段
截至目前,在全國生產多晶硅的3家企業中,樂山市有峨眉半導體材料廠和新光硅業2家,生產規模1500噸,占我國建成能力的80%以上。其中,峨眉半導體材料廠是中國半導體材料行業的領軍企業,新光硅業公司的多晶硅項目為目前國內最大,也是國家級高技術示範項目。四川新光硅業公司通過1260噸/年多晶硅生產裝置的運行,已經基本掌握了改良西門子工藝中的氯化硅氫化、大型還原爐、導熱油轉化熱能、還原尾氣干法回收等四項關鍵技術,對設備設計、操作條件等積累了一定經驗,儲備了相當數量的多晶硅人才。
據了解,今年僅在樂山市就有峨眉半導體材料廠500噸多晶硅擴建項目、東汽集團1500噸、永祥公司1000噸新建項目將竣工投產。3月28日樂電天威3000噸項目動工建設後,永祥公司五通3000噸和犍為6000噸項目也即將動工建設。
樂山市委書記姜曉亭說,樂山市依託在技術、人才、產業規模和配套能力上擁有的明顯比較優勢,正在努力將樂山建設成為全國最大的硅材料產業基地。「我們力爭通過4至5年的時間,計劃投資200億元,形成多晶硅19500噸、單晶硅2000噸、1000MW太陽能電池、電子元器件500億只的生產能力,達產後年可實現銷售收入千億元以上,實現利稅400億元,解決就業上萬人次。」
總體上看,我國多晶硅產業正處在迅猛發展的階段。隨著能源政策的傾斜,國內多晶硅生產在政策與利益的驅動作用下正迅速鋪開,國內大量資本關注或直接投資多晶硅產業。目前,全國已有十幾個省區市在做多晶硅項目,項目總數近40個,呈遍地開花之勢。除已投產的極少數幾個外,大部分處於正在建設或擬建階段,其中已有十幾家企業開工建設。如果這些項目全部建成達產,那麼幾年後我國多晶硅年產量將達到10萬噸左右。而2007年我國多晶硅總產量僅600噸,佔全球產量的2%左右。
——廣闊前景「光環」下也存在隱憂
姜曉亭認為,首先我國硅材料產業的發展不應該走一哄而起、盲目上馬的道路,而應根據產業特點合理布局。只有集中建設大型產業化基地,才有利於基礎設施共用共享、副產品的循環利用、集中治理污染等,同時能夠避免花費大筆錢重復引進技術。如果國家不統一合理規劃布局,產業發展肯定會出現門檻高、資源浪費、低水平重復建設等隱憂。
目前,只有美國、日本、德國擁有最先進的多晶硅產業化技術,並且幾十年來一直實行技術封鎖和市場壟斷,制約了我國多晶硅產業的發展。國內已經運用和將要運用的技術,主要為改良西門子工藝和俄羅斯技術,但其產品生產成本大約是美國、日本、德國成本的2倍以上,產品價格不具有競爭力。
其次,多晶硅項目建設周期要2年左右,全部達產還需要一個周期,而國內眾多企業進軍多晶硅產業在未來幾年將形成巨大的產能。與此同時,德國、日本、美國等國外多晶硅企業也都在擴產和新建工廠,預計到2010年國外多晶硅總產能將達到6萬噸。產能巨量膨脹的同時,如果下游產業得不到迅猛發展,就有導致產品過剩的可能。
第三,目前的多晶硅價格由於供不應求處在高位運行的過熱態勢。國內多晶硅產品的成本每公斤基本在60美元以上,如果因產能過剩等因素導致價格暴跌,利潤將大幅下滑甚至出現虧損。2001年至2002年,因全球供大於求,電子級多晶硅就曾暴跌到每公斤35美元至45美元。
此外,多晶硅行業是有一定污染的產業,如果環保環節控制不好,將會影響這一綠色產業的發展。
相關專家也認為,國家應加大力度支持多晶硅產業的技術研發,統籌調整多晶硅產業布局,規劃和建設國家級硅材料產業基地,在信貸、稅收、電價等方面大力支持,並從技術、環保等方面嚴格控制項目立項,確保整個行業健康有序的發展。
③ 什麼是硅晶產業
單晶硅
英文 - Monocrysta line silicon。是硅的單晶體。具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質,是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999%,甚至達到99.9999999%以上。用於製造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成。
用途:單晶硅具有金剛石晶格,晶體硬而脆,具有金屬光澤,能導電,但導電率不及金屬,且隨著溫度升高而增加,具有半導體性質。單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第ЩA族元素,形成P型半導體,摻入微量的第VA族元素,形成N型,N型和P型半導體結合在一起,就可做成太陽能電池,將輻射能轉變為電能。
單晶硅是製造半導體硅器件的原料,用於制大功率整流器、大功率晶體管、二極體、開關器件等。在開發能源方面是一種很有前途的材料。
單晶硅按晶體生長方法的不同,分為直拉法(CZ)、區熔法(FZ)和外延法。直拉法、區熔法生長單晶硅棒材,外延法生長單晶硅薄膜。直拉法生長的單晶硅主要用於半導體集成電路、二極體、外延片襯底、太陽能電池。
多晶硅
(polycrystalline silicon)有灰色金屬光澤,密度2.32~2.34g/cm3。熔點1410℃。沸點2355℃。溶於氫氟酸和硝酸的混酸中,不溶於水、硝酸和鹽酸。硬度介於鍺和石英之間,室溫下質脆,切割時易碎裂。加熱至800℃以上即有延性,1300℃時顯出明顯變形。常溫下不活潑,高溫下與氧、氮、硫等反應。高溫熔融狀態下,具有較大的化學活潑性,能與幾乎任何材料作用。具有半導體性質,是極為重要的優良半導體材料,但微量的雜質即可大大影響其導電性。電子工業中廣泛用於製造半導體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎材料。由乾燥硅粉與乾燥氯化氫氣體在一定條件下氯化,再經冷凝、精餾、還原而得。
多晶硅可作拉制單晶硅的原料,多晶硅與單晶硅的差異主要表現在物理性質方面。例如,在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方面,遠不如單晶硅明顯;在電學性質方面,多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著,甚至於幾乎沒有導電性。在化學活性方面,兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區別,但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導電類型和電阻率等。多晶硅是生產單晶硅的直接原料,是當代人工智慧、自動控制、信息處理、光電轉換等半導體器件的電子信息基礎材料。
④ 多晶硅與單晶硅的區別在那裡
單 晶 硅
硅有晶態和無定形兩種同素異形體。晶態硅又分為單晶硅和多晶硅,它們均具有金剛石晶格,晶體硬而脆,具有金屬光澤,能導電,但導電率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有半導體性質。
單晶硅在日常生活中是電子計算機、自動控制系統等現代科學技術中不可缺少的基本材料。電視、電腦、冰箱、電話、手錶、汽車,處處都離不開單晶硅材料,單晶硅作為科技應用普及材料之一,已經滲透到人們生活中的各個角落。
單晶硅在火星上是火星探測器中太陽能轉換器的製成材料。火星探測器在火星上的能量全部來自太陽光,探測器白天休息---利用太陽能電池板把光能轉化為電能存儲起來,晚上則進行科學研究活動。也就是說,只要有了單晶硅,在太陽光照到的地方,就有了能量來源。
單晶硅在太空中是太空梭、宇宙飛船、人造衛星必不可少的原材料。人類在征服宇宙的征途上,所取得的每一步進步,都有著單晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以單晶硅為基礎。離開單晶硅,衛星會沒有能源,沒有單晶硅,太空梭和宇航員不會和地球取得聯系,單晶硅作為人類科技進步的基石,為人類征服太空作出了不可磨滅的貢獻。
單晶硅在太陽能電池中得到廣泛的應用。高純的單晶硅是重要的半導體材料,在光伏技術和微小型半導體逆變器技術飛速發展的今天,利用硅單晶所生產的太陽能電池可以直接把太陽能轉化為光能,實現了邁向綠色能源革命的開始。單晶硅太陽能電池的特點:1.光電轉換效率高,可靠性高; 2.先進的擴散技術,保證片內各處轉換效率的均勻性; 3.運用先進的PECVD成膜技術,在電池表面鍍上深藍色的氮化硅減反射膜,顏色均勻美觀; 4.應用高品質的金屬漿料製作背場和電極,確保良好的導電性。
單晶硅廣闊的應用領域和良好的發展前景北京2008年奧運會將把「綠色奧運」做為重要展示面向全世界展現,單晶硅的利用在其中將是非常重要的一環。現在,國外的太陽能光伏電站已經到了理論成熟階段,正在向實際應用階段過渡,太陽能硅單晶的利用將是普及到全世界范圍,市場需求量不言而喻。
單晶硅的提煉:純度不高的單質硅可用金屬鎂或鋁還原二氧化硅製得,但這是無定形硅。晶形硅則要在電弧爐內用碳還原二氧化硅製得,它可用來生產硅鋼片。用作半導體的超純硅的製法則是先用純度不高的硅與氯化氫和氯氣的混合物作用,製取三氯氫硅,並用精餾法提純。然後在還原爐內用純氫將三氯氫硅還原,硅就沉積在用超純硅製成的細芯上,這樣製得的超純硅稱為多晶硅,把它放在單晶爐內,就可拉製成單晶硅,可用作半導體材料,它的來源豐富,價格便宜,大部分半導體材料都用硅。
多 晶 硅
多晶硅是單質硅的一種形態。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。多晶硅可作拉制單晶硅的原料,多晶硅與單晶硅的差異主要表現在物理性質方面。例如,在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方面,遠不如單晶硅明顯;在電學性質方面,多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著,甚至於幾乎沒有導電性。在化學活性方面,兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區別,但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導電類型和電阻率等。
高純的單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半導體;摻入微量的第VA族元素,形成n型和p型半導體結合在一起,可做成太陽能晶元,將輻射能轉變為電能。在開發能源方面是一種很有前途的材料。 多晶硅具有金剛石晶格,晶體硬而脆,具有金屬光澤,能導電,但導電率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有半導體性質。晶態硅的熔點1410℃,沸點2355℃,密無定形硅是一種黑灰色的粉末。
多晶硅被喻為微電子產業和光伏產業的「基石」,它是跨化工、冶金、機械、電子等多學科、多領域的高新技術產品,是半導體、大規模集成電路和太陽能電池產業的重要基礎原材料,是硅產品產業鏈中極為重要的中間產品。它的發展與應用水平,已經成為衡量一個國家綜合國力、國防實力和現代化水平的重要標志。據了解,目前國內生產多晶硅產品的廠家為數很少,遠遠無法滿足國內微電子產業和太陽能電池產業的高速發展。隨著我國集成電路、矽片生產和太陽能電池產業的發展,多晶硅在國內國際市場需求巨大,價格不斷攀升,供不應求,發展前景十分廣闊。正因為如此,很多人都說,誰掌握了多晶硅及微電子技術,誰就掌握了世界。
⑤ 晶澳太陽能有自己的硅錠和矽片的產業鏈嗎
硅錠是將硅料熔化後結晶成型,硅錠通過機加工成硅方棒,然後通過多線切割技術,將方棒切成片,就是矽片。
給分
⑥ 單晶硅與多晶硅的區別
單
晶
硅
硅有晶態和無定形兩種同素異形體。晶態硅又分為單晶硅和多晶硅,它們均具有金剛石晶格,晶體硬而脆,具有金屬光澤,能導電,但導電率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有半導體性質。
單晶硅在日常生活中是電子計算機、自動控制系統等現代科學技術中不可缺少的基本材料。電視、電腦、冰箱、電話、手錶、汽車,處處都離不開單晶硅材料,單晶硅作為科技應用普及材料之一,已經滲透到人們生活中的各個角落。
單晶硅在火星上是火星探測器中太陽能轉換器的製成材料。火星探測器在火星上的能量全部來自太陽光,探測器白天休息---利用太陽能電池板把光能轉化為電能存儲起來,晚上則進行科學研究活動。也就是說,只要有了單晶硅,在太陽光照到的地方,就有了能量來源。
單晶硅在太空中是太空梭、宇宙飛船、人造衛星必不可少的原材料。人類在征服宇宙的征途上,所取得的每一步進步,都有著單晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以單晶硅為基礎。離開單晶硅,衛星會沒有能源,沒有單晶硅,太空梭和宇航員不會和地球取得聯系,單晶硅作為人類科技進步的基石,為人類征服太空作出了不可磨滅的貢獻。
單晶硅在太陽能電池中得到廣泛的應用。高純的單晶硅是重要的半導體材料,在光伏技術和微小型半導體逆變器技術飛速發展的今天,利用硅單晶所生產的太陽能電池可以直接把太陽能轉化為光能,實現了邁向綠色能源革命的開始。單晶硅太陽能電池的特點:1.光電轉換效率高,可靠性高;
2.先進的擴散技術,保證片內各處轉換效率的均勻性;
3.運用先進的PECVD成膜技術,在電池表面鍍上深藍色的氮化硅減反射膜,顏色均勻美觀;
4.應用高品質的金屬漿料製作背場和電極,確保良好的導電性。
單晶硅廣闊的應用領域和良好的發展前景北京2008年奧運會將把「綠色奧運」做為重要展示面向全世界展現,單晶硅的利用在其中將是非常重要的一環。現在,國外的太陽能光伏電站已經到了理論成熟階段,正在向實際應用階段過渡,太陽能硅單晶的利用將是普及到全世界范圍,市場需求量不言而喻。
單晶硅的提煉:純度不高的單質硅可用金屬鎂或鋁還原二氧化硅製得,但這是無定形硅。晶形硅則要在電弧爐內用碳還原二氧化硅製得,它可用來生產硅鋼片。用作半導體的超純硅的製法則是先用純度不高的硅與氯化氫和氯氣的混合物作用,製取三氯氫硅,並用精餾法提純。然後在還原爐內用純氫將三氯氫硅還原,硅就沉積在用超純硅製成的細芯上,這樣製得的超純硅稱為多晶硅,把它放在單晶爐內,就可拉製成單晶硅,可用作半導體材料,它的來源豐富,價格便宜,大部分半導體材料都用硅。
多
晶
硅
多晶硅是單質硅的一種形態。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。多晶硅可作拉制單晶硅的原料,多晶硅與單晶硅的差異主要表現在物理性質方面。例如,在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方面,遠不如單晶硅明顯;在電學性質方面,多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著,甚至於幾乎沒有導電性。在化學活性方面,兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區別,但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導電類型和電阻率等。
高純的單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半導體;摻入微量的第VA族元素,形成n型和p型半導體結合在一起,可做成太陽能晶元,將輻射能轉變為電能。在開發能源方面是一種很有前途的材料。
多晶硅具有金剛石晶格,晶體硬而脆,具有金屬光澤,能導電,但導電率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有半導體性質。晶態硅的熔點1410℃,沸點2355℃,密無定形硅是一種黑灰色的粉末。
多晶硅被喻為微電子產業和光伏產業的「基石」,它是跨化工、冶金、機械、電子等多學科、多領域的高新技術產品,是半導體、大規模集成電路和太陽能電池產業的重要基礎原材料,是硅產品產業鏈中極為重要的中間產品。它的發展與應用水平,已經成為衡量一個國家綜合國力、國防實力和現代化水平的重要標志。據了解,目前國內生產多晶硅產品的廠家為數很少,遠遠無法滿足國內微電子產業和太陽能電池產業的高速發展。隨著我國集成電路、矽片生產和太陽能電池產業的發展,多晶硅在國內國際市場需求巨大,價格不斷攀升,供不應求,發展前景十分廣闊。正因為如此,很多人都說,誰掌握了多晶硅及微電子技術,誰就掌握了世界。
⑦ 多晶硅下游產業主要分為哪幾類
多晶硅下游產業主要是:1、能源,用於太陽能電池;2、電子行業,高純的晶體硅是重要的半導體材料;3、材料行業,多晶硅是金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料;4、通訊行業,多晶硅用於製造光導纖維;5、化工及精細化工行業,多晶硅合成性能優異的硅化合物。
⑧ 請問合盛硅業主要產品是什麼是單晶硅還是多晶硅公司生產的工業硅主要用來做光伏是否用於大矽片
合盛主要冶煉冶金級工業硅(金屬硅)。
單晶硅或者多晶硅是下游產業鏈,其原料是化學級工業硅。
⑨ 多晶硅的中國多晶硅行業投資現狀分析
2014年光伏來應用市場的逐漸自回暖,讓其上游多晶硅產業也躁動起來。由於目前市場需求條件的改善和價格的上升,國內多晶硅企業復產、擴產慾望強烈,紛紛上調產能目標,而在內蒙古、新疆等煤炭資源富集地區年產萬噸甚至5萬噸級的新項目規劃也是不斷出爐。
目前國內多晶硅龍頭企業中能、特變、大全產能利用狀況良好,隨著硅料價格穩定在150元/公斤以上,神舟、永祥、中硅、亞硅等企業也陸續開工或准備開工。其中,中能原有改良西門子法項目和量產中的萬噸硅烷流化床在2014年將達到至少7萬噸年產能;特變現有產能1.2萬噸滿產狀態,有消息稱德國Wacker與特變將在新疆合資成立改良西門子法新多晶硅項目,規模為年產3.6萬噸。而大全新疆2014年擴產一期產能翻倍,從6200噸擴產到1.2萬噸,2015年二期再新增1.3萬噸,總共規劃達到2.5萬噸年產能;內蒙神舟硅業將實現3000-4000噸年產能。據不完全統計,2014年國內多晶硅產能將達到15萬噸。