第一篇：多晶硅生產(chǎn)

多晶硅生產(chǎn)工藝

多晶硅生產(chǎn)工藝

1．概述

硅是地球上含量最豐富的元素之～，約占地殼質(zhì)量的25．8％，僅次于氧元素，居第二位。硅在地球上不存在單質(zhì)狀態(tài)，基本上以氧化態(tài)存在于硅酸鹽或二氧化硅中，其表現(xiàn)形態(tài)為各種各樣的巖石，如花崗巖、石英巖等。

硅是一種半導(dǎo)體元素，元素符號(hào)為Si，位于元素周期表的第三周期第四主族，原子序數(shù)為14，原子量為28.0855。硅材料的原子密度為5.OOx1022／cm。，熔點(diǎn)為141 5℃，沸點(diǎn)為2355 ℃

它在常溫(300K)下是具有灰色金屬光澤的固體，屬脆性材料。

硅材料有多種形態(tài)，按晶體結(jié)構(gòu)，可分為單晶硅、多晶硅和非晶硅。

單晶硅材料，是指硅原子在三維空間有規(guī)律周期性的不問斷排列，形成一個(gè)完整的晶體材料，材料性質(zhì)體現(xiàn)各向異性，即在不同的晶體方向各種性質(zhì)都存在差異。

多晶硅材料，是指由兩個(gè)以上尺寸不同的單晶硅組成的硅材料，它的材料性質(zhì)體現(xiàn)的是各向同性。

非晶硅材料，是指硅原子在短距離內(nèi)有序排列、而在長(zhǎng)距離內(nèi)無序排列的硅材料，其材料的性質(zhì)顯示各向同性。

通常硅晶體的晶體結(jié)構(gòu)是金剛石型，有9個(gè)反映對(duì)稱面、6條二次旋轉(zhuǎn)軸、4條三次旋轉(zhuǎn)軸和3條四次旋轉(zhuǎn)軸，其全部對(duì)稱要素為3L44LS6L 9PC。如果加壓到1.5GPa，硅晶體就會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，由金剛石型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu)，此時(shí)的晶體常數(shù)為0.6636nm。

硅材料是應(yīng)用最廣泛的元素半導(dǎo)體材料，具有其他元素不具有的一些特性，在室溫下它的禁帶寬度為1.1 2eV，其本征載流子濃度為1.45x10 D／cm。硅材料具有典型的半導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)。硅材料的電阻率在10 ～1010Ω·cm 間，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。

特性

其導(dǎo)電性受雜質(zhì)、光、電、磁、熱、溫度等環(huán)境因素的影響明顯。高純無摻雜的無缺陷的硅晶體材料，稱為本征半導(dǎo)體，其電阻率在10 Ω·cm以上。

P-N結(jié)構(gòu)性。即N型硅材料和P型硅材料結(jié)合組成PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦缘刃再|(zhì)。這是所有硅半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)。

光電特性。和其他半導(dǎo)體材料一樣，硅材料組成p—N結(jié)后，在光的作用下能產(chǎn)生電流，如太陽能電池。

2．高純多晶硅

目前高純多晶硅的大規(guī)模生產(chǎn)，被美國(guó)、日本和德國(guó)等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家所壟斷。當(dāng)前世界多晶硅的主要供應(yīng)商有Hemlock W acker M EMC ASiMi Tokuyama KomatsuMitsubishi、SEH等公司。

冶金級(jí)硅是制造半導(dǎo)體多晶硅的原料，它由石英砂(二氧化硅)在電弧爐中用碳還原而成。盡管二氧化硅礦石在自然界中隨處可見，但僅有其中的少數(shù)可以用于冶金級(jí)硅的制備。

一般說來，要求礦石中二氧化硅的含量應(yīng)在97％～98％以上，并對(duì)各種雜質(zhì)特別是砷、磷和硫等的含量有嚴(yán)格的限制。冶金硅形成過程的化學(xué)反應(yīng)式為：

冶金硅主要用于鋼鐵工業(yè)和鋁合金工業(yè)，要求純度為98％。純度大于99％的冶金硅，則用于制備氯硅烷。

在用于制造高純多晶硅的冶金硅中，除了含有99％ 以上的Si外，還含有鐵(Fe)、鋁(AI)、鈣(Ca)、磷(P)、硼(B)等，它們的含量在百萬分之幾十個(gè)到百萬分之一千個(gè)(摩爾分?jǐn)?shù))不等。

而半導(dǎo)體硅中的雜質(zhì)含量應(yīng)該降到10(摩爾分?jǐn)?shù))的水平，太陽級(jí)硅中的雜質(zhì)含量應(yīng)降到10～6(摩爾分?jǐn)?shù))的水平。

3.冶金硅→半導(dǎo)體硅或太陽級(jí)硅

要把冶金硅變成半導(dǎo)體硅或太陽級(jí)硅，顯然不可能在保持固態(tài)的狀態(tài)下提純，而必須把冶金硅變成含硅的氣體，先通過分餾與吸附等方法對(duì)氣體提純，然后再把高純的硅源的氣體通過化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法轉(zhuǎn)化成為多晶硅。

生產(chǎn)制造高純多晶硅的辦法

主要有三大流派，即：

用SIMENS法(又稱SiHCI3法)生產(chǎn)多晶硅棒； 用ASiMi法(又稱SiH 法)生產(chǎn)多晶硅棒： 利用Sil硅源制造顆粒狀多晶硅。

SIMENS（西門子）法

(SiHCI3法)制造多晶硅

該法于1954年推出，隨即淘汰了當(dāng)時(shí)使用的SiCI 鋅還原法，而成為迄今一直使用的方法。它的第一步，是在250～350℃的溫度下讓冶金硅粉末和氯化氫在流化床上反應(yīng)；

第二步，是對(duì)SiHCI3進(jìn)行分餾，在這一過程中可以把具有不同沸點(diǎn)的氯化物分離出來；第三步，是硅的沉積。多晶硅反應(yīng)爐一般均采用單端開口的鐘罩形式。通常多晶硅的沉積反應(yīng)要進(jìn)行200～300h，使沉積在硅橋上的硅棒直徑達(dá)到150-200 m m。

ASiMi法(SiH法)

ASiMi法(SiH法)制造多晶硅

20世紀(jì)60年代末期，ASiMi公司（美國(guó)先進(jìn)硅材料公司簡(jiǎn)稱AsiMI（阿斯米公司）公司總部位于美國(guó)蒙大拿州比優(yōu)特城。生產(chǎn)超高純度多晶硅和硅烷氣體，是世界最大的硅烷氣體生產(chǎn)和銷售商。）提出了用SiH 作為原料生產(chǎn)多晶硅。

利用SiH 原料制造多晶硅棒，一般使用金屬鐘型罩爐。在高溫時(shí)，SiH 會(huì)分解產(chǎn)生Si與H2。此法的總生產(chǎn)成本要比SiHCI3法為高。

Ethyl公司的SiH 法

顆粒狀多晶硅制造技術(shù)

此法起源于Ethyl公司(美國(guó)乙基公司作為全球知名的添加劑制造商，現(xiàn)躋身于全球三大石油添加劑制造商之列。乙基公司采用全球領(lǐng)先的添加劑技術(shù)，開發(fā)生產(chǎn)全系列的燃料油與潤(rùn)滑油添加劑。)的SiH 法。

1987年商業(yè)化的粒狀多晶硅開始投入生產(chǎn)。該技術(shù)利用流體床反應(yīng)爐將SiH 分解，而分解形成的硅則沉積在一些自由流動(dòng)的微細(xì)晶種顆粒上，形成粒狀多晶硅。由于晶體表面積很大，使得流體床反應(yīng)爐的效率高于傳統(tǒng)的Simens爐，因而其產(chǎn)品的生產(chǎn)成本較低。

第二篇：國(guó)內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)

公 司 名 稱 地 區(qū) 產(chǎn)能 原 材 料 類 型 噸/2011

保利協(xié)鑫能源控股有限公司 江蘇徐州 21000 改良西門子法 江蘇順大集團(tuán) 江蘇揚(yáng)州3000 改良西門子法 江蘇特華新材料科技有限公司 江蘇鹽城 500 改良西門子法 連云港中彩科技有限公司江蘇連云港 300 改良西門子法 張家港市日晶科技有限公司 江蘇張家港 500 改良西門子法 江西晶大半導(dǎo)體材料有限公司 江西南昌 100 改良西門子法 江西賽維LDK太陽能高科技有限公司 江西新余 6000 改良西門子法 江西通能硅材料有限公司江西樟樹 300 改良西門子法 江西景德半導(dǎo)體新材料有限公司 江西景德鎮(zhèn) 1500 改良西門子法 朝歌日光新能源有限公司河南鶴壁 300 改良西門子法 焦作煤業(yè)（集團(tuán)）合晶科技有限責(zé)任公司 河南焦作 1800改良西門子法 林州中升半導(dǎo)體硅材料有限公司 河南林州 300 改良西門子法 洛陽中硅高科技有限公司河南洛陽 5000 改良西門子法 南陽迅天宇科技有限公司河南方城 300 冶金法 寧夏銀星多晶硅有限責(zé)任公司 寧夏吳忠 1200 冶金法

寧夏陽光硅業(yè)有限公司 寧夏石嘴山1500 改良西門子法 陜西天宏硅材料有限公司陜西咸陽 1250 改良西門子法 峨嵋半導(dǎo)體材料廠/峨嵋半導(dǎo)體材料研究所 四川峨眉 2200改良西門子 四川瑞能硅材料有限公司四川眉山 3000 改良西門子法 樂山樂電天威硅業(yè)科技有限責(zé)任公司 四川樂山 3000 改良西門子法 四川新光硅業(yè)科技有限責(zé)任公司 四川樂山 1260 改良西門子法 四川永祥多晶硅有限公司四川樂山 1000 改良西門子法 天威四川硅業(yè)有限責(zé)任公司 四川成都 3000 改良西門子法 雅安永旺硅業(yè)有限公司 四川雅安800 改良西門子法 內(nèi)蒙古神舟硅業(yè)有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 1500 改良西門子法 內(nèi)蒙古盾安光伏科技有限公司 內(nèi)蒙古巴彥淖爾 3000 改良西門子法 內(nèi)蒙古鄂爾多斯多晶硅業(yè)有限公司 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 3000 改良西門子法 內(nèi)蒙古鋒威硅業(yè)有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古阿拉善 1500 改良西門子法 山晟新能源有限責(zé)任公司內(nèi)蒙古包頭 2000 冶金法

湖北晶星科技股份有限公司 湖北省隨州 1500 改良西門子法 宜昌南玻硅材料有限公司湖北省宜昌 2500 改良西門子法 武漢東立光伏電子有限公司 湖北武漢 1500 改良西門子法 亞洲硅業(yè)(青海)有限公司 青海西寧 3000改良西門子法 黃河水電新能源分公司 青海西寧 1250 改良西門子法 重慶大全新能源有限公司(重慶賽林新能源)重慶市 4300 改良西門子法 潞安高純硅業(yè)科技發(fā)展有限公司 山西潞安 2500 改良西門子法 特變電工新疆硅業(yè)有限公司 新疆烏魯木齊 3000 改良西門子法 濟(jì)寧凱倫光伏材料有限公司 山東鄒城 1000 冶金法 佳科太陽能硅(廈門)有限公司 福建廈門 1000 冶金法 桑杏硅業(yè)科技有限公司 福建龍巖500 冶金法 南安市三晶硅品精制有限公司 福建南安 3000 冶金法 錦州新世紀(jì)石英玻璃有限公司 遼寧錦州 300 冶金法 藍(lán)天開國(guó)有限公司(香港)廣東深圳 200 冶金法

浙江中寧硅業(yè)有限公司 浙江衢州 1500 硅烷法

六九硅業(yè)有限公司 河北保定 3000 硅烷法

福聚太陽能股份有限公司 臺(tái)灣 5000 改良西門子法

山陽科技股份有限公司 臺(tái)灣 3500 其他多晶硅生產(chǎn)工藝

第三篇：多晶硅行業(yè)研究報(bào)告

多晶硅行業(yè)研究報(bào)告

2008年將注定是全球可再生能源行業(yè)發(fā)展的里程碑的年份，在中國(guó)，年初的多晶硅熱潮為這個(gè)新的年份拉開熱情澎湃的序幕，我們?cè)敢鉃榇蠹曳窒砦覀儗?duì)行業(yè)的觀點(diǎn)：

第一個(gè)觀點(diǎn)是多晶硅供需到2010年仍不會(huì)出現(xiàn)大范圍過剩，這是基于供給和需求做出的判斷；對(duì)多晶硅供應(yīng)的分析我們?cè)谥暗母鞔螆?bào)告中多次提及，包括主要大廠的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃和新技術(shù)的使用。需求是我們分析的重點(diǎn)，其要點(diǎn)有二：一是歐美市場(chǎng)的迅速啟動(dòng)，尤其是美國(guó)大選對(duì)于新能源行業(yè)的重大影響值得重點(diǎn)關(guān)注；二是的電池片環(huán)節(jié)的產(chǎn)能率不到60%，成為多晶硅擴(kuò)產(chǎn)的緩沖池；多晶硅廠屬于化工聯(lián)合企業(yè)，技術(shù)難度是全方位的，包括技術(shù)路線、設(shè)備選型、調(diào)試、運(yùn)行、檢測(cè)等環(huán)節(jié)，門檻相當(dāng)高，這是我們強(qiáng)調(diào)的第二點(diǎn)；

多晶硅企業(yè)的技術(shù)難度在于整體性的技術(shù)瓶頸，而非幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)訣竅，而在國(guó)內(nèi)能大規(guī)模生產(chǎn)之前，國(guó)際大廠不會(huì)進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移，PPP之類企業(yè)以建造為主，并無完整技術(shù)轉(zhuǎn)讓；國(guó)內(nèi)目前投產(chǎn)的企業(yè)技術(shù)來源均是739和740廠，這一點(diǎn)值得玩味。

第三點(diǎn)：新光硅業(yè)是目前國(guó)內(nèi)唯一產(chǎn)量近千噸的大廠，我們預(yù)計(jì)2008年可以實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)11.6億元，與新光硅業(yè)（一期及二期）相關(guān)的企業(yè)包括川投能源、天威保變、樂山電力和岷江水電。

觀點(diǎn)一：多晶硅供需到2010年仍不會(huì)出現(xiàn)大范圍過剩

原因一：太陽能電池環(huán)節(jié)（Cell）的產(chǎn)能率不到60%

2004年開始的全球太陽能熱潮使得太陽能電池生產(chǎn)線的建設(shè)如火如荼，但硅料的供應(yīng)使得當(dāng)年諸多購買建設(shè)的電池生產(chǎn)線處于停工半停工狀態(tài)；根據(jù)目前的估計(jì)，全球太陽能電池片產(chǎn)能利用率約55%，也就是說目前的太陽能電池生產(chǎn)線有接近一半處于閑置狀態(tài)；考慮目前主流的30mw生產(chǎn)線數(shù)千萬之巨的投資規(guī)模和太陽能電池行業(yè)硬件設(shè)備迅速的更新?lián)Q代，只要電池生產(chǎn)的盈利高于變動(dòng)成本，對(duì)廠商來說，生產(chǎn)就是比閑置更理性的選擇；因此，我們認(rèn)為電池片環(huán)節(jié)的低產(chǎn)能利用率是整個(gè)多晶硅供應(yīng)的蓄水池，即使多晶硅產(chǎn)能擴(kuò)張一倍，也會(huì)被下游的電池環(huán)節(jié)吸收；而

對(duì)電池產(chǎn)量翻番能否為下游接受的問題我們下面馬上，這就是便于的新能源發(fā)展熱潮有望超過我們的預(yù)期。

原因二：歐美太陽能市場(chǎng)將面臨爆發(fā)式增長(zhǎng)

我們對(duì)2008年以后的歐美太陽能市場(chǎng)寄予厚望，認(rèn)為將面臨爆發(fā)式增長(zhǎng)，原因有二：政府支持圖謀的加大和新技術(shù)的可能出現(xiàn)，后者的影響主要是在，這里我們主要分析前者：

美國(guó)是全球新能源市場(chǎng)發(fā)展的最大動(dòng)力，盡管參院的PTC審議遇到障礙，但各州的支持圖謀不斷加大，而民主黨總統(tǒng)候選人的政策主張更加令人振奮；

民主黨的總統(tǒng)候選人Hilary Clinton和Barack Obama的新能源主張中最重要的就是到2025年將美國(guó)的可再生能源發(fā)電比例提高到25%，考慮到這一比例目前不超過1%，未來的美國(guó)市場(chǎng)規(guī)模望而生畏；

歐洲，除了新能源的龍頭國(guó)家德國(guó)外，西班牙、意大利對(duì)新能源的支持力度也相當(dāng)之大，就連主要以核電為主的法國(guó)也有了自己的新能源發(fā)展規(guī)劃，在2020年以前太陽能裝機(jī)3000mw；

我們認(rèn)為，行業(yè)中短期的最大推動(dòng)在于各國(guó)政府尤其是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家政府的支持，而不斷高漲的能源價(jià)格和傳統(tǒng)能源產(chǎn)地的地緣政治境況不斷惡劣是歐美國(guó)家發(fā)展新能源的強(qiáng)大動(dòng)力；

觀點(diǎn)二：新光硅業(yè)是國(guó)內(nèi)多晶硅龍頭企業(yè)、2008年盈利接近12億

國(guó)內(nèi)多晶硅價(jià)格2008年仍將維持高位

目前國(guó)內(nèi)多晶硅散貨價(jià)格已經(jīng)超過2800元/kg，價(jià)格之高令人咂舌；但由于2008年產(chǎn)能雖有接近翻番的擴(kuò)張，但產(chǎn)量擴(kuò)張主要體現(xiàn)在2008年下半年和2009年，考慮下游的市場(chǎng)擴(kuò)張，供需狀況并未得到根本性改觀，而上半年供需形勢(shì)的緊張形勢(shì)與去年相比更是不相上下；綜合考慮新廠投產(chǎn)速度和下游需求增長(zhǎng)，我們認(rèn)為2008年多晶硅價(jià)格仍將維持高位；國(guó)際大廠的所謂長(zhǎng)單價(jià)格與國(guó)內(nèi)企業(yè)基本沒有，以國(guó)際硅料大廠對(duì)其大客戶的長(zhǎng)單價(jià)格比照國(guó)內(nèi)硅料走勢(shì)沒有意義。

新光硅業(yè)2008年盈利接近12億元

觀點(diǎn)三：多晶硅是高集成度的化工聯(lián)合企業(yè)，技術(shù)門檻高

多晶硅企業(yè)的技術(shù)難度在于整體性的技術(shù)的瓶頸，而非幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)訣竅

多晶硅企業(yè)本質(zhì)上是化工聯(lián)合企業(yè)，這從國(guó)際大廠的情總可以看出，德國(guó)的Wacker是全球知名的化工企業(yè)，其涉足的領(lǐng)域從鹽礦開采、硅烷氣到多晶硅、硅片，涉及與多晶硅相關(guān)的上游產(chǎn)品均可以自行生產(chǎn)；Hemlock的股東中，Dow Corning是化工建材巨頭陶氏化學(xué)和康寧成立的合資；這些企業(yè)均有多年的化工企業(yè)經(jīng)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，從事多晶硅生產(chǎn)也已多年，部分企業(yè)超過五十年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，是國(guó)內(nèi)企業(yè)無法比擬的；多晶硅的生產(chǎn)涉及多次復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，各項(xiàng)控制節(jié)點(diǎn)多以千計(jì)，而從一個(gè)陌生的行業(yè)進(jìn)入多晶硅生產(chǎn)，即使不考慮建設(shè)的問題，單純調(diào)試運(yùn)行的難度也是相當(dāng)之大的。

國(guó)內(nèi)能大規(guī)模生產(chǎn)之前，國(guó)際大廠不會(huì)進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移

目前國(guó)際大廠的產(chǎn)能當(dāng)中主要是改良西門子法，而國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)投產(chǎn)和即將投產(chǎn)的企業(yè)中，均采用改良西門子法；國(guó)際大廠對(duì)多晶硅的壟斷已經(jīng)維持了數(shù)十年，鑒于多晶硅對(duì)IT行業(yè)的重要意義和目前行業(yè)的高利潤(rùn)，國(guó)際大廠對(duì)此實(shí)行持續(xù)的技術(shù)封鎖；從目前的情況看，在國(guó)內(nèi)沒有大規(guī)模實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)之前，國(guó)際大廠不會(huì)對(duì)中國(guó)實(shí)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓，所謂德國(guó)技術(shù)或者美國(guó)技術(shù)還是俄羅斯技術(shù)均不是完整的技術(shù)轉(zhuǎn)讓；

關(guān)于大廠專家的指導(dǎo)，根據(jù)我們現(xiàn)在了解到的情況，國(guó)際上普遍實(shí)行二十年的行業(yè)禁止期，從相關(guān)大廠辭職的技術(shù)人員在二十年內(nèi)不得進(jìn)入原企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，因此，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)能夠請(qǐng)到的、有過大廠工作經(jīng)驗(yàn)的專家，其工作經(jīng)驗(yàn)也是二十年前的，否則就存在法律問題。

國(guó)際目前的技術(shù)轉(zhuǎn)移以建造為主，并無完整技術(shù)轉(zhuǎn)讓

目前國(guó)際上比較著名的多晶硅廠建造是PPP（Polysilicon Plant Project），SCC等境外公司，均具有建造多晶硅企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)；PPP等公司與國(guó)內(nèi)的成達(dá)公司屬于同一類型企業(yè)，為化工企業(yè)，只不過從事的是特殊的化工企業(yè)----多晶硅廠的，他們不提供具體的多晶硅技術(shù)包；

我們認(rèn)為，有經(jīng)驗(yàn)的制造商加盟有助于多晶硅廠更快更好的達(dá)產(chǎn)，但并不是決定因素。

國(guó)內(nèi)目前投產(chǎn)的所有企業(yè)技術(shù)來源均是739和740廠

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的企業(yè)包括新光硅業(yè)、東汽硅材料廠、洛陽中硅、徐州中能，究根探底，這幾家的技術(shù)來源均是之前739和740兩個(gè)硅材料廠；

739廠即峨嵋半導(dǎo)體廠，本世紀(jì)初國(guó)內(nèi)為建設(shè)第一個(gè)千噸級(jí)多晶硅廠從峨嵋廠抽調(diào)骨干，這也構(gòu)成了目前新光硅業(yè)的主要技術(shù)隊(duì)伍；

而從原來的峨嵋半導(dǎo)體材料廠被東方電氣增資控股，也就是現(xiàn)在的東汽硅材料廠；徐州中能的技術(shù)來源是新光硅業(yè)，這在業(yè)內(nèi)也是盡人皆知的，因此其技術(shù)源頭也是739廠；

740廠即原來的洛陽硅材料廠，以此為基礎(chǔ)組成了現(xiàn)在的洛陽中硅；

總而言之，目前已經(jīng)投產(chǎn)的多晶硅廠均有明確的技術(shù)來源，并無完全成立的企業(yè)做成。

第四篇：多晶硅太陽能電池制備工藝(論文)

XINYU UNIVERSITY

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

（2013屆）

題

目 多晶硅太陽能電池制備工藝

二級(jí)學(xué)院 新能源科學(xué)與工程學(xué)院

專 業(yè) 光伏材料加工及其應(yīng)用

班 級(jí) 10級(jí)光伏材料

（一）班

學(xué) 號(hào) 1003020138 學(xué)生姓名 紀(jì) 濤 指導(dǎo)教師 胡 耐 根

多晶硅太陽能電池制備工藝

目錄

摘要?????????????????????????????1 Abstract???????????????????????????2 第 1 章 緒論?????????????????????????3 第 2 章 多晶硅太陽電池制備工藝????????????????5 2.1 一次清洗工序???????????????????????5 2.1.1 一次清洗工序的原理??????????????????5 2.1.2 一次清洗工序的工藝參數(shù)????????????????5 2.2 擴(kuò)散工序?????????????????????????6 2.2.1 擴(kuò)散原理???????????????????????6 2.2.2 擴(kuò)散工藝???????????????????????7 2.3 濕法刻蝕的工序及其原理??????????????????8 2.4 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工序???????????????10 2.4.1 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積氮化硅薄膜的原理???????10 2.5 絲網(wǎng)印刷工序及其工作原理?????????????????11 2.6 測(cè)試分選工序及太陽能測(cè)試儀的原理 ???????????? 13 2.7 小結(jié)???????????????????????????15 第 3 章 多晶硅太陽能電池行業(yè)展望???????????????16 參考文獻(xiàn)(References)?????????????????????17 致謝?????????????????????????????18

多晶硅太陽能電池制備工藝

多晶硅太陽能電池制備工藝

摘 要

長(zhǎng)期以來隨著能源危機(jī)的日益突出，傳統(tǒng)能源已不能滿足能源結(jié)構(gòu)的需求，然而光伏發(fā)電技術(shù)被認(rèn)為是解決能源衰竭和環(huán)境危機(jī)的主要途徑。而多晶硅太陽能電池份額占據(jù)光伏市場(chǎng)的絕大部分，并呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本文在闡明了國(guó)內(nèi)外光伏市場(chǎng)以及光伏技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)多晶硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)及其特性簡(jiǎn)述，同時(shí)對(duì)其制備工藝：一次清洗→擴(kuò)散→濕法刻蝕去背結(jié)→PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)→絲網(wǎng)印刷→ 燒結(jié)→測(cè)試分選做簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：多晶硅太陽能電池；光伏技術(shù)；光伏工藝；

多晶硅太陽能電池制備工藝

Preparation technology of polycrystalline silicon solar cell

Abstract

For a long time as the energy crisis increasingly prominent, the traditional energy cannot satisfy the needs of the energy structure, however, photovoltaic power generation technology is regarded as the main way to solve the crisis of energy exhaustion and environment and polycrystalline silicon solar cell occupies most parts of photovoltaic market share, and presents the rising trend year by year, has great development potential。

This paper illustrates the domestic PV market trends and the development of photovoltaic technology firstly, and makes a brief introduction on the preparation process of polycrystalline silicon solar cell secondly: cleaning →diffusion →wet etching →PECVD →screen printing →sintering →testing and sorting.Keywords: polycrystalline silicon solar cell;photovoltaic technology;photovoltaic process;

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第 1 章

緒論

隨著經(jīng)濟(jì)全球化貿(mào)易國(guó)際化的發(fā)展，傳統(tǒng)能源煤、石油、天然氣等已不再是世界能源市場(chǎng)占有率擴(kuò)張最快的，相反，新型可再生能源核能發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電，而光伏行業(yè)經(jīng)歷了從航天到地面應(yīng)用的巨大變化，太陽能發(fā)電正飛速增加其市場(chǎng)份額，以求緩解能源危機(jī)和環(huán)境問題。

鑒于各種新型能源發(fā)電的弊端，相比較之下人們普遍認(rèn)為太陽能發(fā)電具備廣闊的發(fā)展前景。太陽能作為一種新型、潔凈、可再生能源，它與常規(guī)能源以及其它新型能源相比有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)[1]：第一：儲(chǔ)能豐富，取之不盡用之不竭。第二：不存在地域性限制，方便且不存在輸電線路的遠(yuǎn)程運(yùn)輸問題。第三，潔浄，不會(huì)影響生態(tài)平衡和人類的身體健康，太陽能發(fā)電的種種優(yōu)勢(shì)，得到人類社會(huì)的一致認(rèn)可。尤其是在遭受能源衰竭和環(huán)境危機(jī)的今天，人們更是把它當(dāng)做緩解能源短缺和環(huán)境污染問題的有效途徑。世界各地政府紛紛采取一系列相關(guān)政策，加大對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的財(cái)政補(bǔ)貼，促使光伏技術(shù)快速進(jìn)步，生產(chǎn)規(guī)模不斷壯大，早日實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的大規(guī)模普及。

多晶硅太陽電池是一種將光能轉(zhuǎn)化為電能的光電轉(zhuǎn)換裝置，在P 型硅襯底表面，利用POCl3 液態(tài)源擴(kuò)散工藝制得厚度約為0.5um 的N型重?fù)诫s層，P 型層與N 型層接觸，形成pn 結(jié)，產(chǎn)生光伏效應(yīng)[2]。同時(shí)，正Ag 電極可與N 型重?fù)诫s層形成良好的歐姆接觸，用于收集光生電流。位于最上層的氮化硅薄膜起到鈍化和減反射的作用。背Al 與P型硅片接觸，在燒結(jié)的過程中，形成良好的Al 背場(chǎng)，降低背表面復(fù)合電流，增加開路電壓。

多晶硅太陽電池主要是依靠半導(dǎo)體pn結(jié)的光生伏特效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的[3]。當(dāng)光線照射到太陽能電池的正表面時(shí)，大部分光子被硅材料吸收。其中，能量E=hv＞Eg 的光子就會(huì)將能量傳遞給硅原子，使處于價(jià)帶的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生新的電子-空穴對(duì)。新的電子-空穴又會(huì)在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下被分離，電子由p區(qū)流向n區(qū)，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子和空穴在pn 結(jié)兩側(cè)集聚形成了電勢(shì)差，當(dāng)外部接通電路后，在該電勢(shì)差的作用下，將會(huì)

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有電流流過外部電路，從而產(chǎn)生一定的輸出功率。其結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)換原理圖如下1-1和1-2。

圖1-1多晶硅太陽電池結(jié)構(gòu)

圖1-2多晶硅光電轉(zhuǎn)換原理 4

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第 2 章 多晶硅太陽能電池制備工藝

由晶體硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)和原理可知，多晶硅太陽能電池的常規(guī)制備流程[4]如下：一次清洗（制絨）→ 擴(kuò)散（形成pn 結(jié)）→ 二次清洗（濕法刻蝕去背結(jié)）→ PECVD（鍍氮化硅）→ 絲網(wǎng)印刷（形成電極和背場(chǎng)）→ 燒結(jié)（形成歐姆接觸）→ 測(cè)試（獲得電性能）。接下來，將逐一介紹制備多晶硅太陽能電池各工序的工藝及原理。

2.1 一次清洗工序

2.1.1 一次清洗工序的原理

多晶硅太陽能電池制備流程中的一次清洗工序，主要目的是去除硅片表面的臟污和機(jī)械損傷層，在硅片表面形成絨面結(jié)構(gòu)（俗稱制絨），增強(qiáng)太陽能電池的陷光作用。我們知道，單晶硅太陽能電池制絨主要是依靠堿的各向異性腐蝕特性，在（100）晶面上形成連續(xù)、均勻、細(xì)膩的正金字塔結(jié)構(gòu)，從而起到良好的減反射作用。而多晶硅各個(gè)晶粒的晶向不一樣，若同樣采用堿腐蝕，則得不到很好的金字塔絨面化結(jié)構(gòu)。為了得到良好的多晶硅絨面化結(jié)構(gòu)，人們嘗試了許多方法，比如反應(yīng)離子刻蝕法、機(jī)械刻槽法和化學(xué)腐蝕法等。綜合成本以及制備工藝的難易程度考慮，化學(xué)腐蝕法在工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。接下來就對(duì)化學(xué)腐蝕法制備多晶硅太陽能電池絨面的原理做一下簡(jiǎn)單介紹。

與單晶硅太陽能電池堿制絨工藝不同的是，多晶硅太陽能電池采取酸制絨工藝。酸制絨體系主要由HNO3 和HF 組成，具體的反應(yīng)方程式[5]如下： 3Si+4HNO3——3SiO2+2H2O+4NO(2.1)SiO2+6HF——H2(SiF6)+2H2O(2.2)其中，HNO3 作為強(qiáng)氧化劑，將Si 氧化成致密不溶于水的SiO2 附著在硅片表面上，阻止HNO3 與Si 的進(jìn)一步反應(yīng)。但SiO2 可以與溶液中的HF 發(fā)生反應(yīng)，生成可溶于水的絡(luò)合物H2(SiF6)，導(dǎo)致SiO2 層被破壞，此時(shí)，HNO3 與Si 再次發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，硅片表面不斷的被腐蝕，最終形成連續(xù)致密的“蟲孔狀”結(jié)構(gòu)。

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此方法不需要采用特定的反應(yīng)裝置、工藝簡(jiǎn)單、制造成本低，而且制備出的多晶硅絨面反射率低，可以與雙層減反射膜相比。但此方法為純化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的穩(wěn)定性不易控制，而且影響制絨效果的因素眾多，比如滾輪速度、反應(yīng)溫度、硅片摻雜水平以及原始硅片的表面狀況等。2.1.2 一次清洗工序的工藝參數(shù)

本工序采用由腐蝕槽、堿洗槽、酸洗槽構(gòu)成的自動(dòng)制絨設(shè)備。在向各槽內(nèi)配置化學(xué)溶液前，需對(duì)槽體進(jìn)行預(yù)處理。首先用水槍將滾輪、槽蓋、槽體沖洗干凈，然后注入一定量的去離子水，讓設(shè)備自動(dòng)循環(huán)10min 后，排掉污水。再按照上述操作重復(fù)一遍，待廢水排干凈后即可制備化學(xué)溶液。

各槽內(nèi)化學(xué)溶液的初始配方[6]為：腐蝕槽：濃度為50%的氫氟酸溶液45L，濃度為68%的硝酸溶液28L；堿洗槽：濃度為45%的氫氧化鈉溶液5.2L；酸洗槽：濃度為50%的氫氟酸溶液28L，濃度為36%的鹽酸溶液58L。由于各槽是依靠化學(xué)反應(yīng)來對(duì)硅片進(jìn)行腐蝕的，反應(yīng)的過程中必須伴有新的生成物產(chǎn)生和初始化學(xué)品的消耗，這就要求我們按時(shí)補(bǔ)液以及換液。

伴隨著化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行，我們需要每小時(shí)向各槽填充的溶液量為：腐蝕槽：濃度為50%的氫氟酸溶液12.6L，濃度為68%的硝酸溶液11.4L；堿洗槽：濃度為45%的氫氧化鈉溶液1.6L；酸洗槽：濃度為50%的氫氟酸溶液0.8L，濃度為36%的鹽酸溶液2.4L。另外，腐蝕槽每生產(chǎn)156×156(cm2)規(guī)格的硅片15萬片后，需重新制配腐蝕液；設(shè)備連續(xù)一小時(shí)以上不生產(chǎn)時(shí)需把腐蝕液打回儲(chǔ)備槽；堿槽溶液和酸槽溶液在配置250h 后必須重新配液。否則都將影響最終制得的多晶硅太陽能電池片的電性能。

2.2 擴(kuò)散工序

2.2.1 擴(kuò)散原理

擴(kuò)散實(shí)際上就是物質(zhì)分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域轉(zhuǎn)移，直到均勻分布的現(xiàn)象。太陽能電池制備流程中的擴(kuò)散工序，就是在P 型襯底上擴(kuò)散一層N 型雜質(zhì)，進(jìn)而形成太陽能電池的心臟--pn 結(jié)。多晶硅太陽能電池的擴(kuò)散方式有很多種，比如三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴(kuò)散、噴涂磷酸水溶液后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散、絲網(wǎng)印刷磷漿料后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散等。本文著重采用三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴(kuò)散工藝來制取pn結(jié)，下面是三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴(kuò)散的原理

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[7]：氮?dú)鈹y帶的POCl3 在某種特定的條件下，可分解成五氧化二磷（P2O5）和五氯化磷（PCl5），具體反應(yīng)方程式如下：

5POCl3→3 PCl5+ P2O5（T＞600℃）（2.3）

生成的P2O5 在800-900℃的高溫下與Si 反應(yīng)，生成磷原子和SiO2，具體反應(yīng)方程式如下：

2P2O5+5Si→5SiO2+4P↓（2.4）

由以上化學(xué)反應(yīng)方程式可得，POCl3 在沒有O2 的條件下，熱分解生成PCl5，而PCl5 極不易分解，且對(duì)硅表面有很強(qiáng)的腐蝕作用，嚴(yán)重?fù)p害了硅片的表面狀態(tài)以及pn 結(jié)的質(zhì)量。當(dāng)有外來足夠的O2 存在時(shí)，PCl5 就會(huì)進(jìn)一步分解，生成P2O5和Cl2，具體反應(yīng)方程式如下： 4PCl5 + 5O2→2P2O5+10Cl2↑（2.5）

生成的P2O5 可再一次與硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成磷原子和SiO2。由此可見，在POCl3擴(kuò)散的過程中，必須通入一定流量的O2 來避免PCl5 對(duì)硅片表面的損傷。在過量O2 存在的條件下，POCl3 液態(tài)源擴(kuò)散的總化學(xué)反應(yīng)方程式為： 4POCl3 +5O2→2P2O5 +6Cl2↑(2.6)由總反應(yīng)方程式可得，POCl3 熱分解生成的P2O5 附著在硅襯底表面，在擴(kuò)散高溫條件下又與Si反應(yīng)生成磷原子和SiO2，即在硅襯底上覆蓋一層較薄的磷-硅玻璃層，接著磷原子向硅體內(nèi)徐徐擴(kuò)散。為了提高擴(kuò)散的均勻度，避免硅片表面死層的形成，通常在POCl3 擴(kuò)散之前使硅表面熱氧化，生成一層極薄的氧化層，來控制反應(yīng)速度。2.2.2 擴(kuò)散工藝

擴(kuò)散工序采用的設(shè)備是捷佳偉創(chuàng)擴(kuò)散爐DS300A，它是在48 所和centrotherm擴(kuò)散爐的基礎(chǔ)上改進(jìn)得來的，主要優(yōu)勢(shì)有以下兩點(diǎn)： 1)噴淋擴(kuò)散。傳統(tǒng)48 所擴(kuò)散設(shè)備是在爐尾通源，爐口排廢，而捷佳偉創(chuàng)設(shè)備是在石英管內(nèi)的上部安裝一個(gè)噴淋管，直接將源噴在硅片上。相對(duì)于48 所設(shè)備，此種擴(kuò)散工藝調(diào)節(jié)更加簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，無需考慮溫度補(bǔ)償濃度梯度問題。同時(shí)，每個(gè)硅片所接觸的磷源會(huì)更加均勻，進(jìn)而提高方塊電阻均勻性。

2)軟著陸系統(tǒng)。石英舟承載在石英舟托上，由舟漿將石英舟托送入爐

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管內(nèi)，然后舟漿退出，屬于閉管擴(kuò)散。相對(duì)于48 所設(shè)備，這樣可以避免舟漿引入污染，同時(shí)由于對(duì)排廢的特殊處理，不需要頻繁清洗舟漿和石英爐管。

擴(kuò)散過程可以簡(jiǎn)單概括為：預(yù)擴(kuò)→主擴(kuò)→推擴(kuò)。優(yōu)化的磷擴(kuò)散工藝具備如下特點(diǎn)：

1)同時(shí)進(jìn)行磷源的再分布和硅片表面的三次氧化。此時(shí)磷源總量一定，預(yù)沉積雜質(zhì)源緩慢的向硅片體內(nèi)擴(kuò)散，便于形成平坦的pn 結(jié)，提高了擴(kuò)散的方塊電阻均勻性。

2)高溫?cái)U(kuò)散過程中不再伴有硅片與高濃度的磷直接接觸。減少了硅片表面以及勢(shì)壘區(qū)的缺陷和復(fù)合中心，提高了多晶硅太陽能電池的開路電壓和短路電流。

3)兩步擴(kuò)散法制備 pn 結(jié)，制備條件相對(duì)寬松，工藝參數(shù)調(diào)節(jié)余地大。預(yù)沉積雜質(zhì)總量基本不受溫度波動(dòng)的影響，限定源表面擴(kuò)散也不受擴(kuò)散氣氛以及環(huán)境的影響，這就大大增強(qiáng)了擴(kuò)散的均勻性以及重復(fù)性。

采用改進(jìn)的磷擴(kuò)散工藝，對(duì)最終制得晶體硅太陽能電池片的電性能有了很大改善，尤其是在開路電壓Voc 和短路電流Isc 方面。詳見下圖2.3 和

圖2.3 一步擴(kuò)散與兩步擴(kuò)散Voc 對(duì)比圖 圖2.4 一步擴(kuò)散與兩步擴(kuò)散Isc 對(duì)比圖

2.3 濕法刻蝕工序及其原理

對(duì)于多晶硅太陽能電池來說，并聯(lián)電阻（Rsh）[8]是一個(gè)很重要的參數(shù)，Rsh 過小將會(huì)導(dǎo)致漏電流增大，影響電池最終的短路電流、填充因子以及轉(zhuǎn)換效率。Rsh分為體內(nèi)并聯(lián)電阻和邊緣并聯(lián)電阻兩類，對(duì)于一個(gè)太陽能電池片來說，一般20%的泄露電流通過體內(nèi)并聯(lián)電阻，而80%的泄露電流通過邊緣并聯(lián)電阻。工業(yè)上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的多晶硅電池?cái)U(kuò)散方式均為單面背靠背擴(kuò)散，多晶硅太陽能電池制備工藝

不可避免地使電池的四周也擴(kuò)散了一層n 型層，它將電池的正電極與背電極跨接在一起，形成很大的漏電流，因此未達(dá)到分離pn 結(jié)的作用。本文主要采用正面無保護(hù)的濕法刻蝕方法將電池背面的pn 結(jié)去除，以達(dá)到分離pn 結(jié)的效果。其原理如下： 第一步：硅片表面氧化過程

氧化過程的激活，硅表面被硝酸氧化，生成一氧化氮或二氧化氮，見式（3.7，3.8）：

Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O（3.7）Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O（3.8）

氧化過程的延伸，生成物一氧化氮、二氧化氮進(jìn)一步與水反應(yīng)，得到的二級(jí)產(chǎn)物亞硝酸迅速將硅氧化成二氧化硅，見式（3.9,3.10,3.11）： 2NO2+H2O=HNO2+HNO3（3.9）Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O（3.10）4HNO3+NO+H2O=6HNO2（3.11）

由上式可知，硅片表面氧化所發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)循環(huán)過程，氮氧化合物是硝酸最終的還原產(chǎn)物，二氧化硅是與腐蝕溶液接觸的硅片背表面的氧化產(chǎn)物。第二步：二氧化硅溶解過程

氧化產(chǎn)物二氧化硅，將快速與混合液中的氫氟酸反應(yīng)，生成六氟硅酸，見式（3.12,3.13）：

SiO2+4HF=SiF4+2H2O（3.12）SiF4+2HF=H2SiF6（3.13）總反應(yīng)式為：

SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O（3.14）

可見，最終腐蝕掉的硅將以六氟硅酸的形式溶入溶液中。實(shí)際上，濕法刻蝕的工藝原理與一次清洗的工藝原理相同，只不過是通過控制混合液內(nèi)HF 和HNO3的濃度比來形成制絨腐蝕或拋光腐蝕。

采用濕法刻蝕去背結(jié)工藝將擴(kuò)散后電池片的正面與背面pn 結(jié)分開，與其它方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

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1)等離子體刻蝕法將硅片邊緣發(fā)射極刻掉，需要用到 CF4 毒性氣體，且刻蝕過程中設(shè)備周圍存在微波輻射，給人體健康帶來的危害極大。另外，此種工藝成本較高，電池片間互相擠壓的過程容易導(dǎo)致碎片，降低電池片的成品率。

2)激光或金剛石刀將邊緣發(fā)射極直接切掉，將會(huì)減少電池的有效面積，降低電池片的功率。

3)用正面無保護(hù)的濕法刻蝕方法來代替上述兩種方法分離pn 結(jié)，不僅避免了CF4 毒性氣體的使用和太陽能電池片的碎裂，而且使硅片背表面拋光，有效地提高了太陽能電池的電性能。

2.4 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工序

2.4.1 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積氮化硅薄膜的原理

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)[9]（PECVD）的工作原理為：在真空壓力下，加在電極板上的射頻（低頻、微波等）電場(chǎng)，使反應(yīng)室內(nèi)氣體發(fā)生輝光放電，在輝光發(fā)電區(qū)域產(chǎn)生大量的電子。電子由于受到外加電場(chǎng)的加速作用，其自身能量驟增，它可通過碰撞將自身能量傳遞給反應(yīng)氣體分子，從而使反應(yīng)氣體分子具有較高的活性。這些活性分子覆蓋在硅基底上，彼此間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制得所需的介質(zhì)薄膜，產(chǎn)生的副產(chǎn)物被真空泵抽走。我們可以運(yùn)用PECVD 技術(shù)制作各種器件的鈍化膜、減反射膜，還可用其制作擴(kuò)散工藝的阻擋層。本文采用PECVD技術(shù)，在硅片表面沉積一層氮化硅薄膜，具體原理在350℃，等離子射頻：SiH4 + 4NH3 —— Si3N4 + 12H2（2.15）此法制備的氮化硅薄膜具有減反射和鈍化的作用，其減反射原理圖[12]如下：

圖2.8 氮化硅薄膜減反射原理圖

我們知道，減反射的原理就是讓如圖2.8 所示的兩束反射光R1、R2 產(chǎn)

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生相消干涉，即它們的光程差為半波長(zhǎng)?？梢酝ㄟ^調(diào)整制備工藝來獲得合適厚度和折射率的Si3N4 薄膜，使其滿足減反射條件。氮化硅薄膜在起到減反射作用的同時(shí)，還可以對(duì)硅片表面和體內(nèi)進(jìn)行鈍化。由于多晶硅表面存在很多的表面態(tài)、晶界[10]、缺陷以及位錯(cuò)等，在薄膜沉積過程中，大量的H 原子（離子）進(jìn)入薄膜，飽和了硅片表面大量的懸掛鍵，起到降低表面復(fù)合中心的作用，從而提高太陽能電池的短波響應(yīng)與開路電壓。氮化硅薄膜的體鈍化作用對(duì)于多晶硅太陽能電池來說特別明顯，因多晶硅體內(nèi)存在大量的缺陷、位錯(cuò)以及懸掛鍵，氮化硅薄膜中的氫原子可以在燒結(jié)時(shí)的高溫條件下擴(kuò)散到硅體內(nèi)，進(jìn)而飽和絕大部分缺陷以及懸掛鍵，有效降低了少數(shù)載流子復(fù)合中心濃度，增加少子收集能力，提高短路電流。

氮化硅薄膜是一種物理和化學(xué)性能都十分優(yōu)良的介質(zhì)膜[11]。它不僅具備減反射和鈍化的作用，同時(shí)在光電領(lǐng)域也有一席用武之地。例如：氮化硅薄膜極硬而且耐磨，非晶態(tài)硬度高達(dá)HV5000；結(jié)構(gòu)非常致密，氣體和水汽極難穿過；疏水性強(qiáng)，可大大提高器件的防潮性能；較好的化學(xué)穩(wěn)定性，在600℃時(shí)不會(huì)與鋁發(fā)生反應(yīng)，而二氧化硅在500℃時(shí)與鋁反應(yīng)已比較顯著。對(duì)可動(dòng)離子(如Na+)有非常強(qiáng)的阻擋能力；可靠的耐熱性和抗腐蝕性，在1200℃時(shí)不發(fā)生氧化；在一定濃度的硫酸、鹽酸中有較好的抗腐蝕性，只能用氫氟酸腐蝕等。

2.5 絲網(wǎng)印刷工藝及其原理

絲網(wǎng)印刷工序，就是在鍍膜后硅片的正反兩面印刷電極、背電場(chǎng)，經(jīng)過燒結(jié)后使其能夠很好的收集光生電流并順利導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)電能與光能之間的高效轉(zhuǎn)化。絲網(wǎng)印刷和高溫快燒是構(gòu)成金屬化工序的主要組成部分。

圖2.11 絲網(wǎng)印刷工藝的原理圖

多晶硅太陽能電池制備工藝

絲網(wǎng)印刷的原理，就是將帶有圖案的模板附著在絲網(wǎng)上，利用圖案部分網(wǎng)孔透過漿料，而非圖案部分不透漿料的特征來進(jìn)行印刷。絲網(wǎng)印刷工藝由5部分構(gòu)成，即絲印網(wǎng)版、印刷刮刀、電子漿料、印刷臺(tái)面和承印物，如上圖2.11所示。印刷時(shí)，在網(wǎng)版一端倒入漿料，并用刮刀對(duì)網(wǎng)版中的漿料邊施加壓力邊朝另一端推動(dòng)。漿料在移動(dòng)的過程中透過網(wǎng)孔被刮刀擠壓到承印物上。由于印刷過程中，刮刀、絲網(wǎng)印版、承印物三者始終呈線接觸，且漿料具有一定得粘性，這樣就確保了印刷質(zhì)量和印刷精度。

絲網(wǎng)印刷工序可細(xì)分為漿料的印刷和漿料的烘干處理兩部分。電極漿料主要使用的是電子漿料，它由四部分組成：由貴金屬及其混合物構(gòu)成的金屬粉末，在整個(gè)成分中充當(dāng)導(dǎo)電相，決定了電極的電性能；無機(jī)粘合劑和有機(jī)粘合劑，決定了燒結(jié)前后電極與半導(dǎo)體的接觸情況，合適的配比，可以有效加強(qiáng)電極和硅片之間的抗拉伸能力；其它添加劑，主要是起到潤(rùn)滑，增稠，流平和增加觸變的作用。

絲網(wǎng)印刷工藝的制備目標(biāo)因漿料種類、電極位置以及電極作用不同而不同。對(duì)于起收集光生載流子并對(duì)外導(dǎo)出電流作用的正Ag 電極來說，我們希望印刷后制得的正電極具備較低的遮光面積、金屬柵線電阻以及金屬半導(dǎo)體歐姆接觸電阻；對(duì)于起匯集背面電流并對(duì)外導(dǎo)出電流作用的背Ag/Al 電極來說，我們希望其能與涂錫焊帶、硅片背表面以及鋁背場(chǎng)[12]形成良好的接觸，使串聯(lián)電阻Rs 降低；對(duì)于起收集背部載流子并對(duì)背面進(jìn)行鈍化作用的Al 背電場(chǎng)來說，我們希望其能在硅片背表面引入均勻的p+層，盡可能的降低背面光生載流子復(fù)合幾率，同時(shí)還需控制背場(chǎng)印刷所引起的翹曲度彎曲。每一道印刷工序后的烘干，實(shí)際上是為了使硅片表面電子漿料中的有機(jī)溶劑揮發(fā)，形成可與硅片緊密粘結(jié)的固體狀金屬膜層。

烘干后的燒結(jié)工藝，實(shí)際上是為了使硅片和電極間形成良好的歐姆接觸。首先，將半導(dǎo)體多晶硅和金屬電極加熱到共晶溫度，此時(shí)半導(dǎo)體內(nèi)的硅原子將按某種比例快速向熔融的合金電極中擴(kuò)散。合金電極中的多晶硅原子數(shù)目由電極材料的體積和合金溫度決定，電極材料的體積越大，燒結(jié)溫度越高，則合金電極中的硅原子數(shù)目越多。如果此時(shí)溫度驟降，將會(huì)在合金電極附近出現(xiàn)再結(jié)晶層，即固態(tài)硅原子從金屬和硅界面處的合金中析

多晶硅太陽能電池制備工藝

出，生長(zhǎng)出外延層。如果外延層中含有足夠的雜質(zhì)成分，則獲得了良好合金結(jié)，同時(shí)也形成了良好的金屬半導(dǎo)體歐姆接觸[12]。

燒結(jié)采用紅外加熱的方式進(jìn)行高溫快燒，主要是為了讓硅片表面的正電極穿透氮化硅薄膜，與硅片之間形成良好的歐姆接觸，降低串聯(lián)電阻，提高填充因子；促進(jìn)鍍膜工序引入的氫原子向硅體內(nèi)擴(kuò)散，增強(qiáng)其對(duì)硅的體鈍化作用；形成均勻良好的鋁背場(chǎng)，提高開路電壓。

2.6 測(cè)試分選工序及其太陽能測(cè)試儀的原理

太陽能測(cè)試儀最初主要用來測(cè)量太陽能電池片的電性能參數(shù)，但隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，目前集成的太陽能電池測(cè)試系統(tǒng)還可以進(jìn)行EL測(cè)試（太陽能電池組件缺陷檢測(cè)）、外觀測(cè)試。太陽能電池測(cè)試系統(tǒng)要求：能夠根據(jù)測(cè)試時(shí)間控制太陽光模擬器的開關(guān)，通過采樣電路、溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)讀取太陽能電池的即時(shí)電流、電壓和相應(yīng)的溫度及光譜測(cè)量值等參量，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的數(shù)值運(yùn)算處理，得到逼近標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的I值和V 值，從而繪出逼近標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的I/V 特性曲線[13]。下圖3.12為太陽能電池測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)圖，其中采用高壓短弧氙燈來模擬自然光。

圖3.12 太陽能電池硬件測(cè)試系統(tǒng)框圖

地面用太陽能電池的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件為：輻照度：1000W/m；電池

2溫度：25℃；光譜分布：AM1.5[14]。通常，我們采用太陽能模擬器來模擬上述測(cè)試條件，進(jìn)行多晶硅太陽能電池片的I-V 曲線測(cè)試。模擬光與自然光相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：模擬光可選擇性好，比如連續(xù)發(fā)光或閃光；模擬光的輻照度相對(duì)穩(wěn)定，且在一定范圍內(nèi)可調(diào)；模擬光使用范圍廣，不受時(shí)間、氣候等因素限制；模擬光便于與生產(chǎn)線集成光伏測(cè)量系統(tǒng)；另外，與自然光相比，模擬光光譜分布的穩(wěn)定性較好，測(cè)試可重復(fù)性高；實(shí)際的自然光

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光譜與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件要求的有差異，且不穩(wěn)定。種種原因表明，模擬光更適用于光伏測(cè)試系統(tǒng)的集成。

因太陽能光伏組件最終是在露天的環(huán)境下使用，所以太陽能測(cè)試儀的電性能測(cè)試結(jié)果應(yīng)盡可能的與戶外使用結(jié)果相擬合。常見的太陽能測(cè)試儀運(yùn)用氙燈來模擬自然光，如下圖2.13 所示為氙燈與AM1.5 光譜對(duì)比圖[15]。

圖2.13 氙燈與AM1.5 光譜對(duì)比圖

由上圖可得，AM1.5 光譜在可見光區(qū)與氙燈光譜十分相似，而多晶硅太陽能電池片的主要光吸收區(qū)即是可見光區(qū)，因此，氙燈被廣泛的用來模擬太陽光。

太陽能電池各電性能參數(shù)的測(cè)試原理[16]：短路電流（Isc）：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，電池外電路短路時(shí)的輸出電流；開路電壓（Voc）：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，電池外電路斷開時(shí)的端電壓；最大功率（Pmax）：電池輸出特性曲線上，I·V 乘積最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的功率；串聯(lián)電阻（Rs）：指與P-N 結(jié)串聯(lián)的電池內(nèi)部電阻，主要由硅體電阻、歐姆接觸電阻、發(fā)射區(qū)電阻等組成；并聯(lián)電阻（Rsh）：指跨連在電池兩電極間的等效電阻；填充因子（FF）：Pmax 與（Voc·Isc）之比；轉(zhuǎn)換效率（η）：Pmax 與電池所受總輻射功率的百分比。2.7 小結(jié)

本章要主要論述了多晶硅太陽能電池制備流程（一次清洗→ 擴(kuò)散→ 濕法刻蝕去背結(jié)→ PECVD →絲網(wǎng)印刷→ 燒結(jié)→測(cè)試分選），以及制備原理和過程。

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第三章 多晶硅太陽電池行業(yè)展望

太陽能光伏上下游產(chǎn)業(yè)鏈，包括上游的硅材料、光伏電池制造與封裝工藝、支撐行業(yè)和光伏發(fā)電應(yīng)用等領(lǐng)域。

目前重慶首例居民分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目成功并網(wǎng)

[17]，如下圖，這充分說明光伏產(chǎn)業(yè)在逐步深入市場(chǎng)，并將有更廣闊的民用市場(chǎng)。

圖－居民光伏發(fā)電項(xiàng)并網(wǎng)

縱觀整個(gè)光伏市場(chǎng)走勢(shì)，雖然目前太陽能行業(yè)處于市場(chǎng)低迷期，但隨著工藝的改進(jìn)和制造成本的降低以及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的逐步打開，同時(shí)企業(yè)也要節(jié)能減材，不斷進(jìn)行低迷期技術(shù)潛能性研究，會(huì)使太陽能行業(yè)最終走向市場(chǎng)供不應(yīng)求或供需平衡的態(tài)勢(shì)。

由于多晶硅太陽能電池是目前相比與單晶硅和多晶硅的轉(zhuǎn)換效率高且能批量生產(chǎn)的一種太陽能能電池，多晶硅電池的制作工藝不斷向前發(fā)展，保證了電池的效率不斷提高，成本下降，隨著對(duì)材料、器件物理、光學(xué)特性認(rèn)識(shí)的加深，導(dǎo)致電池的結(jié)構(gòu)更趨合理，實(shí)驗(yàn)室水平和工業(yè)化大生產(chǎn)的距離不斷縮小，各工藝如絲網(wǎng)印刷和埋柵工藝為高效、低成本電池發(fā)揮了主要作用，高效Mc—Si電池組件已大量進(jìn)入市場(chǎng)，隨著工藝的不斷優(yōu)化，生產(chǎn)成本的不斷降低，多晶硅將對(duì)于光伏建筑、光伏發(fā)電、光伏水泵等有廣闊的前景。

光伏發(fā)電技術(shù)若想快速大規(guī)模普及，必須實(shí)現(xiàn)高效、低成本。高效是降低成本的另一種方式。目前推出的可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的新型高效多晶硅太陽能電池，均是在常規(guī)制備工藝的基礎(chǔ)上改進(jìn)得來，也就是說，前者若想發(fā)揮高效的潛能，前提是常規(guī)多晶硅太陽能電池制備工藝成熟且達(dá)到最優(yōu)化。我國(guó)目前光伏技術(shù)仍處于低級(jí)階段，制備工藝仍不完善，還有很大的優(yōu)化以及改進(jìn)空間。

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參考文獻(xiàn)

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3[16]狄大衛(wèi)，高兆利，韓見殊，等.應(yīng)用光伏學(xué).上海：上海交通大學(xué)出版社，2009

[17]重慶電力公司，中新能源頻道，科技日?qǐng)?bào)2013年05月10日

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致 謝

本論文是在導(dǎo)師胡耐根老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的。感謝胡老師對(duì)我的辛勤指導(dǎo)和培育。從論文的立題到論文的撰寫整個(gè)過程無不浸透著老師的心血。他廣博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，靈活的思維方式，耐心細(xì)致的言傳身教深深感染激勵(lì)著我，將使我終身受益。導(dǎo)師不但在學(xué)習(xí)上給予我耐心細(xì)致的指導(dǎo)，在生活中也給了我關(guān)懷，這份師恩我將終身難忘。

同時(shí)感謝同組同學(xué)在完成論文中給予的幫助。我們?cè)谕瓿烧撐牡倪^程中與同學(xué)互相討論、互相協(xié)作下建立深厚的感情，同時(shí)我也學(xué)到了每個(gè)同學(xué)的為人處事的精神。另外，我要感謝在這幾年來對(duì)我有所教導(dǎo)的老師，他們孜孜不倦的教誨不但讓我學(xué)到了很多知識(shí)，而且讓我掌握了學(xué)習(xí)的方法，更教會(huì)了我做人處事的道理，在此深表感謝。我還要向我的同學(xué)們表示感謝，感謝10級(jí)光伏材料(1)班所有同學(xué)以及丁輔導(dǎo)員對(duì)我生活和學(xué)業(yè)上的關(guān)心和幫助,我為自己能夠在這樣一個(gè)溫暖和諧的班級(jí)體中學(xué)習(xí)工作，深感溫暖、愉快和幸運(yùn)。

最后向多年默默支持我和關(guān)心我，不斷給我信心、支持我上進(jìn)，使我順利完成大學(xué)學(xué)業(yè)的家人，特別是我的父母，獻(xiàn)上我最真摯的謝意和最美好的祝福。

第五篇：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水型企業(yè)多晶硅行業(yè)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《節(jié)水型企業(yè) 多晶硅行業(yè)》

（預(yù)審稿）編制說明

一、工作簡(jiǎn)況

1、立項(xiàng)目的及意義

硅產(chǎn)業(yè)作為有色金屬工業(yè)重要的產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品工業(yè)硅、有機(jī)硅和多晶硅，近年來一直受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)的關(guān)注。特別是多晶硅作為光伏發(fā)電以及電子半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的重要材料，其下游應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到國(guó)防、軍工、航天、通訊、新能源等各行各業(yè)中，其重要低位可不忽視。

多年以來，無論是工業(yè)硅、有機(jī)硅還是多晶硅，在美國(guó)、歐洲等市場(chǎng)都是作為戰(zhàn)略性小金屬。上世紀(jì)90年代，中國(guó)成功生產(chǎn)工業(yè)硅，并開始少量出口，歐美市場(chǎng)馬上進(jìn)行反擊，對(duì)我國(guó)實(shí)施了25年以上的反傾銷制裁。新世紀(jì)之后，我國(guó)有機(jī)硅行業(yè)突破技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，歐美企業(yè)馬上進(jìn)行傾銷打壓其產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同樣在多晶硅方面，2008年之后，我國(guó)多晶硅生產(chǎn)逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，但是在海外企業(yè)傾銷的背景下，2012年底多晶硅全行業(yè)停產(chǎn)。雖然在國(guó)家擴(kuò)大光伏應(yīng)用以及反傾銷的政策支持下，多晶硅行業(yè)快速成長(zhǎng)，但是來自海外的惡意傾銷依舊延續(xù)。目前，我國(guó)硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得的成績(jī)來之不易，應(yīng)將其定位至國(guó)家戰(zhàn)略層次。

2016年底，多晶硅有效產(chǎn)能約21萬噸/年 , 2017年上半年，多晶硅有效產(chǎn)能約24.3萬噸/年, 其中江蘇中能7.4萬噸，新特能源3.6萬噸，石河子大全2萬噸，洛陽中硅1.8萬噸，樂山永祥1.8萬噸，青海亞硅1.5萬噸，江西賽維1萬噸，內(nèi)蒙盾安0.8萬噸，宜昌南玻0.8萬噸，神舟硅業(yè)0.5萬噸等，預(yù)計(jì)2017年底中國(guó)多晶硅產(chǎn)能已超過28萬噸/年，多晶硅企業(yè)數(shù)量18家，2018年產(chǎn)能將進(jìn)一步擴(kuò)張，有東方希望、保利協(xié)鑫、北京利爾等多個(gè)多晶硅企業(yè)落戶新疆，隨著產(chǎn)能的逐漸增加，對(duì)資源的需求量也逐漸加大，對(duì)人類生存環(huán)境的不利影響也日益凸顯，清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排任務(wù)艱巨。為落實(shí)《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》等相關(guān)政策要求，實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)水目標(biāo)，規(guī)范和指導(dǎo)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，制定該行業(yè)的節(jié)水型企業(yè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)非常迫切。

2、任務(wù)來源

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委《關(guān)于下達(dá)2017年第二批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)修訂計(jì)劃的通知》，全國(guó)節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)材料分技術(shù)委員會(huì)）歸口，由新特能源股份有限公司負(fù)責(zé)修訂《節(jié)水型企業(yè) 多晶硅行業(yè)》，計(jì)劃編號(hào)20171757-T-469，計(jì)劃完成時(shí)間為2019年。

3、編制單位簡(jiǎn)況

新特能源股份有限公司，成立于2008年，主要推崇綠色制造、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，在致力太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)的基礎(chǔ)上，從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的減量化、再利用和循環(huán)使用原則出發(fā)，采用全閉環(huán)的多晶硅生產(chǎn)工藝。建立納米材料分公司、新能建材有限公司，利用多晶硅生產(chǎn)中副產(chǎn)物四氯化硅生產(chǎn)氣相二氧化硅，利用發(fā)電過程產(chǎn)生的煤渣、粉煤灰等生產(chǎn)加氣塊，變廢為寶。被評(píng)為國(guó)家“優(yōu)秀循環(huán)經(jīng)濟(jì)企業(yè)”。生產(chǎn)、研發(fā)、銷售高純多晶硅、多晶硅/單晶硅硅片、高純四氯化硅、氣相二氧化硅等產(chǎn)品，并提供硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)服務(wù)，主導(dǎo)產(chǎn)品為多晶硅，目前，多晶硅生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到15000噸/年，居世界前八位，中國(guó)前三位。

新特能源股份有限公司堅(jiān)持機(jī)制創(chuàng)新、體制創(chuàng)新、科技創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、文化創(chuàng)新的創(chuàng)新求變理念，2012年經(jīng)新特能源股份有限公司高層領(lǐng)導(dǎo)研究決定在新特能源股份有限公司質(zhì)檢中心的基礎(chǔ)上組建了新疆新特新能材料檢測(cè)中心有限公司，本公司于2013年和2014年兩年間相繼取得CMA和CNAS資質(zhì)，本公司實(shí)驗(yàn)室有效建筑面積6540m2，其中十萬級(jí)恒溫空間占地6340 m2，千級(jí)高潔凈間占地756 m2；實(shí)驗(yàn)室儀器配置涵蓋了氣相、液相色譜，光譜、質(zhì)譜等常規(guī)及高尖端分析檢測(cè)儀器,超潔凈的環(huán)境、高尖端的設(shè)備為無機(jī)痕量級(jí)分析奠定了基礎(chǔ)，這些設(shè)備為后續(xù)的多晶硅實(shí)驗(yàn)檢測(cè)提供了良好的硬件設(shè)施及條件。

4、主要工作過程

接到標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)后，新特能源股份有限公司在全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)材料分會(huì)的組織下，成立了標(biāo)準(zhǔn)編制組。標(biāo)準(zhǔn)編制組充分調(diào)研了多晶硅行業(yè)各生產(chǎn)單位的取水量、水資源消耗及水循環(huán)利用率等技術(shù)水平，2017年2月制定了《節(jié)水型企業(yè) 多晶硅行業(yè)》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)草案，并發(fā)行業(yè)內(nèi)各專家廣泛征求意見。并于2017年6月形成了討論稿。

2017年10月26日，由全國(guó)半導(dǎo)體材料標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會(huì)組織，在廣東省東莞市召開《節(jié)水型企業(yè) 多晶硅行業(yè)》（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）任務(wù)落實(shí)工作會(huì)議，共有洛陽中硅高科技有限公司、有研半導(dǎo)體材料有限公司、江蘇中能、神舟硅業(yè)、亞洲硅業(yè)、黃河水電、內(nèi)蒙古盾安等10個(gè)單位20位專家參加了本次會(huì)議。與會(huì)專家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)資料從標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容和文本質(zhì)量等方面進(jìn)行了充分的討論。專家對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)制定提出了幾點(diǎn)意見：

1.與會(huì)專家指出針對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求考核指標(biāo)只從兩個(gè)方法進(jìn)行考慮，一個(gè)是三氯氫硅法，一個(gè)是硅烷法。

2.在考核指標(biāo)的制定上應(yīng)該考慮兩個(gè)方面：一個(gè)所定指標(biāo)不能和《國(guó)家光伏行業(yè)生產(chǎn)

規(guī)范》中針對(duì)企業(yè)準(zhǔn)入要求水循環(huán)利用率的指標(biāo)相互沖突；二是考慮企業(yè)節(jié)水相關(guān)的3個(gè)問題，第一：企業(yè)所處地理位置，南北方的因?yàn)闅夂蛴兴顒e水蒸發(fā)量也會(huì)不同；第二：工藝?yán)鋮s設(shè)備的使用；第三：工藝方法的不同。

3.在會(huì)議之后由半導(dǎo)體標(biāo)委會(huì)統(tǒng)一發(fā)出調(diào)查問卷，所有多晶硅生產(chǎn)企業(yè)均需根據(jù)自身生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行指標(biāo)的填寫，完成后統(tǒng)一加蓋公章提交之標(biāo)委會(huì)。再由標(biāo)委會(huì)統(tǒng)一將企業(yè)名稱用ABC字母替代后反饋至起草單位。

根據(jù)與會(huì)專家意見，《節(jié)水型企業(yè) 多晶硅行業(yè)》標(biāo)準(zhǔn)編制組，會(huì)后3個(gè)月內(nèi)應(yīng)修改完成征求意見稿及編制說明，發(fā)相關(guān)的企事業(yè)單位廣泛征求意見，包括對(duì)各企業(yè)多晶硅產(chǎn)能、平均最高溫度、平均最低溫度、單位新鮮水單耗、廢水回收率、蒸汽冷凝液回收率、脫鹽水制取系數(shù)、超純水制取系統(tǒng)、水重復(fù)利用率、用水綜合損失率、單位排水單耗等技術(shù)參數(shù)，根據(jù)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容修訂，根據(jù)征求意見情況填寫意見匯總處理表，并于2018年9月修改完成預(yù)審稿及編制說明。

二、本標(biāo)準(zhǔn)編制的原則和主要內(nèi)容 1.標(biāo)準(zhǔn)編制原則

1.1.本標(biāo)準(zhǔn)的編寫格式按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》的統(tǒng)一規(guī)定和要求進(jìn)行編寫的。

1.2.本標(biāo)準(zhǔn)在編制過程中，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)的實(shí)際水耗及水資源綜合利用等參數(shù)要求，并綜合考慮了行業(yè)的實(shí)際需求與未來一段時(shí)間內(nèi)的技術(shù)發(fā)展要求。2.本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容及確定依據(jù)

目前國(guó)內(nèi)的多晶硅工藝都采用改良西門子法，改良西門子法生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)是成本低、節(jié)能降耗、生產(chǎn)出的多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量高、綜合利用技術(shù)較高，而且最主要的是整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)環(huán)境無污染，這在市場(chǎng)中具有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

以上為改良西門子法生產(chǎn)工藝流程，用水環(huán)節(jié)主要是生產(chǎn)用循環(huán)水、脫鹽水、超純水、廢氣殘液淋洗用水等，其中大部分水回用至系統(tǒng)。改良西門子法取用水的方式：主要用于廢氣殘液系統(tǒng)新鮮水噴淋和稀釋堿液使用，同時(shí)用新鮮水制備多晶硅生產(chǎn)過程中需要的脫鹽水及超純水。

本標(biāo)準(zhǔn)制定的主要工作就是對(duì)多晶硅行業(yè)所有生產(chǎn)和在建企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)研，結(jié)合各單位實(shí)際情況進(jìn)行參數(shù)確定，貫徹科學(xué)發(fā)展觀，促進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。結(jié)合各公司目前生產(chǎn)現(xiàn)狀，體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、先進(jìn)性、合理性及經(jīng)濟(jì)適用性。具體調(diào)研數(shù)據(jù)如下：

水系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)研統(tǒng)計(jì)表調(diào)研數(shù)據(jù)（以2017年數(shù)據(jù)）序號(hào)1234567891011項(xiàng)目名稱多晶硅平均最高溫度平均最低溫度單位新鮮水單耗廢水回收率蒸汽冷凝液回收率脫鹽水制取系數(shù)超純水制取系統(tǒng)水重復(fù)利用率用水綜合損失率單位排水單耗單位1噸℃℃t/t%%————%%t/t20199.7742.2-36.8137.11————————————51.928100.9542-5181.0813.26%57%2.2——99.18%7%66.663507621.9-13.121639%90%0.75——5.45%1%26.7543000041.5-3711525%76.71%1.651.7499.15%7%305——————115————————————356650016.43.820020%90%608370%7%507827734.3-11105.0640%81%2.12——99.40%6.69%55.28***.850%100%1.6——97%2%48.339235230-2025426%70%1.10.3564%2%——12339.5931.91-14.89165.6730%81%1.891.7498.68%6.92%45.48——————150.0030%90%兩級(jí)反滲透：2.0一級(jí)反滲透+EDI:1.65兩級(jí)反滲透：2.2一級(jí)反滲透+EDI:1.8099.00%7.00%45.00平均值建議值備注調(diào)研企業(yè)1提供數(shù)據(jù)單位新鮮水單耗和單位排水單耗采納其提供數(shù)據(jù)。調(diào)研企業(yè)2提供單位新鮮水單耗、廢水回用率、蒸汽冷凝液回收率、脫鹽水制取系數(shù)、水重復(fù)利用率、用水綜合損失率、單位排水單耗采納以上數(shù)據(jù)。調(diào)研企業(yè)3提供單位新鮮水單耗、廢水回用率、蒸汽冷凝液回收率、單位排水單耗采納以上數(shù)據(jù)。脫鹽水制取系數(shù)、水重復(fù)利用率、用水綜合損失率三個(gè)數(shù)據(jù)不采納，其中脫鹽水制取系數(shù)0.75，與脫鹽水制取系數(shù)計(jì)算公式不符而不采納；水重復(fù)利用率數(shù)據(jù)異常而不采納；用水綜合損失率1%，數(shù)據(jù)異常，低于系統(tǒng)損失量而不采納。調(diào)研企業(yè)4提供單位新鮮水單耗、廢水回用率、蒸汽冷凝液回收率、脫鹽水制取系數(shù)、超純水制取系數(shù)、水重復(fù)利用率、用水綜合損失率、單位排水單耗采納以上數(shù)據(jù)。調(diào)研企業(yè)5提供數(shù)據(jù)單位新鮮水單耗和單位排水單耗采納其提供數(shù)據(jù)。調(diào)研企業(yè)6提供單位新鮮水單耗、廢水回用率、蒸汽冷凝液回收率、用水綜合損失率、單位排水單耗采納以上數(shù)據(jù)。脫鹽水制取系數(shù)、超純水制取系數(shù)、水重復(fù)利用率三個(gè)數(shù)據(jù)不采納，其中脫鹽水制取系數(shù)60，與脫鹽水制取系數(shù)計(jì)算公式不符而不采納；超純水制取系數(shù)83，與超純水制取系數(shù)計(jì)算公式不符而不采納；水重復(fù)利用率數(shù)據(jù)異常而不采納。調(diào)研企業(yè)7提供單位新鮮水單耗、廢水回用率、蒸汽冷凝液回收率、脫鹽水制取系數(shù)、超純水制取系數(shù)、水重復(fù)利用率、用水綜合損失率、單位排水單耗采納以上數(shù)據(jù)。調(diào)研企業(yè)8提供單位新鮮水單耗、廢水回用率、蒸汽冷凝液回收率、脫鹽水制取系數(shù)、超純水制取系數(shù)、水重復(fù)利用率、單位排水單耗采納以上數(shù)據(jù)。用水綜合損失率為2%，數(shù)據(jù)異常，低于系統(tǒng)損失量而不采納。4

三、標(biāo)準(zhǔn)水平分析

本標(biāo)準(zhǔn)為多晶硅各生產(chǎn)企業(yè)水消耗做出了限定，是響應(yīng)國(guó)家環(huán)保能源節(jié)約的發(fā)展要求。本標(biāo)準(zhǔn)總體水平為國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

四、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

本標(biāo)準(zhǔn)屬于硅單晶的分析方法標(biāo)準(zhǔn)，沒有現(xiàn)行的法律、法規(guī)、規(guī)章制度等對(duì)其要求，本領(lǐng)域沒有強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行法律、法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)、無沖突。

五、專利及涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)

本文件起草過程中沒有檢索到專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，如果涉及到專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)時(shí)請(qǐng)使用單位與專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)方協(xié)商，本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。

六、分歧意見的處理經(jīng)過

編制組根據(jù)起草前確定的編制原則進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)起草，標(biāo)準(zhǔn)起草小組前期進(jìn)行了充分的準(zhǔn)備和調(diào)研，并做了大量調(diào)查論證、信息分析和實(shí)驗(yàn)工作，在標(biāo)準(zhǔn)在主要技術(shù)內(nèi)容上，行業(yè)內(nèi)取得了較為一致的意見，標(biāo)準(zhǔn)起草過程中未發(fā)生重大分歧意見。

七、標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性或推薦性國(guó)家（或行業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)的建議

本標(biāo)準(zhǔn)為多晶硅企業(yè)用水限定標(biāo)準(zhǔn)，適用于多晶硅生產(chǎn)企業(yè)建議為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。

八、廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議 無

九、推廣應(yīng)用的預(yù)期效果

本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實(shí)施能有效的規(guī)范我國(guó)硅材料生產(chǎn)中用水量，促使多晶硅生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)化工藝，節(jié)約用水，提高水資源的循環(huán)利用率，能推動(dòng)多晶硅行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

新特能源股份有限公司

2018年9月