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主题:【原创】多晶硅—单晶硅 -- 大地窝铺

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家园 【原创】多晶硅—单晶硅

顺手写个太阳能有关的帖子,大家看着玩吧。中间想穿插几个小故事。先引用一个我以前的回帖,主要也是想少写俩字儿。

【原创】简略的生产过程,是否耗电自己分析 [ 大地窝铺 ] 于:2009-08-15 02:37:23

生产太阳能电池几个阶段:

1/高纯度的石英矿砂,从开采到炼成97%纯度的硅铁,大量耗电耗油料——可对比炼铝

2/用纯度97%的硅铁,使用化学方法,反应生成多晶硅的原料三氯氢硅(另外一种专利生产方法用硅烷)。自然也是高耗能过程。

3/“西门子法”生产多晶硅,在很大的反应釜里,用高纯度的多晶硅籽晶细长条(筷子粗细),搭成一个倒写的“U”型,两个端头接石墨电极,通大电流,反应釜里的三氯氢硅分离,硅原子一个一个的沉积到籽晶上,最后达到六英寸左右粗细。多晶硅棒纯度能达到7个9以上。

4/手工用纯钨榔头把多晶硅棒敲成拳头大小的多晶硅块,卖到单晶硅棒或多晶硅锭生产厂家。

5/多晶硅块,微量的添加剂(太阳能中用硼,形成P型半导体)放到很大的石英坩埚里,单晶硅炉用的坩埚是圆形的,(多经硅炉用的坩埚是方形的)。石墨加热器,电加热多晶硅融化,炉子上部机构用一个晶体取向已知的籽晶(比如说[110]), 探到硅液面,然后程控缓慢拉起,拉出一根一米多长8英寸直径的晶棒,估计需要一个工作日(只是个人估计,我只是到车间看看而已,并非专家)。

6/晶棒滚圆,切方,然后用多线切割机切片,厚薄和晶棒直径(或边长)有关,小的可以切薄一点,大的可以厚一点,不会厚过0.75毫米。

7/然后就是耗能相对少些的电池片、组件生产流程了,不说也罢。

补充八卦几点:

3/中说的多晶硅生产,耗电大户,据说排在前列的德国瓦克公司,原先是个水电站,自己就是发电的。

5/,江苏某单晶硅生产公司的老板曾经跟我谈他们最大的优势,是当地发电厂有他公司很多股份。

6/,切片,当年挪威的Scanwafer公司,太阳能硅片业的龙头老大,其切片厂设在北极圈内,厂子旁边是个大湖,常年有取之不尽的低温淡水可以使用。水冷却费用没有了,好像工人三班倒也不是问题了,反正一年就是一个白天和一个黑夜……

前苏联有两个多晶硅生产企业,KCMP(吉尔吉斯)RCMP(俄罗斯),后来都不行了。

国内四川峨嵋,河南洛阳,也都生产多晶硅,产量都不大。近几年,国内多个地方建多晶硅生产线,建成是没问题的,能不能赚钱?拭目以待……,国内这种各自为政,一窝蜂的做法,赚钱很辛苦。

基本数据:1MW(兆瓦,峰值功率)电池片,消耗10吨太阳能级多晶硅

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德国瓦克(Wacker)公司生产的多晶硅棒,原料是三氯氢硅。瓦克的产品很漂亮,上海话卖相刮刮叫!多晶硅棒的两个末端是石墨电极,黑色的。在我的记忆中直径大约1英寸。硅棒的直径在6英寸的样子。石墨电极及其附近的多晶硅材料是要锯掉的,因为碳含量超出半导体要求的级别。据掉的多晶硅末端叫Carbon Ends。多年以前,多晶硅料非常紧张,Carbon ends最终的流向是太阳能硅片。

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外链图片需谨慎,可能会被源头改

Advanced Silicon Materials LLC (ASiMI)公司生产的多晶硅原料是硅烷。他们有自己的专利。用硅烷生产的硅棒表面粗糙些,质量同样是很好的。

还有一种多晶硅的生产方法,最终的多晶硅不是棒,而是粒状的。大小几个毫米不等。

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因为多晶硅一直是光伏电池的瓶颈,所以一直有人在想其他的办法。能不能直接用冶金方法得到较高纯度的太阳能级别多晶硅?我最开始关注这个问题时,做这项工作的是一家挪威的矿业公司。过了些年,真正有了进展的是美国加拿大的几家公司。其中有美国的道-康宁公司,加拿大魁北克省的Becancour公司,还有一家在多伦多附近,公司名字就把产品纯度点明了,叫6N Silicon。我第一次给这家公司打电话时,问他们的副总,你们这个6N的意思是不是6个9(Nine)的意思?他回答是的!这家公司得到了加拿大政府创新基金的资助。

冶金方法生产的多晶硅,有点像拉单晶剩在坩埚底部的埚底料(pot scrap)的样子,亮晶晶的。这种多晶硅的使用方法是有讲究的,这里不多说。

这张照片是埚底料。

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土鳖抗铁牛

关键词(Tags): #硅#太阳能元宝推荐:铁手,爱莲, 通宝推:嘉英,

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