多晶硅系列专题（一）：多晶硅、硅片及其生产工艺

多晶硅简介

• 基本性质：多晶硅是一种光伏产业链中的重要非金属材料，具有银灰色晶体外观，密度2.32~2.34g/cm³，熔点1410°C，沸点2355°C，常温下质脆，高温下延展性增强，化学性质稳定。
• 分类：
  • 表面质量与物理特性：致密料、菜花料、珊瑚料、复投料。
  • 纯度及应用领域：冶金级（<98%纯度）、太阳能级（99.999%~99.9999%）、电子级（>99.9999%）。
  • 生产工艺：棒状硅（改良西门子法为主）、颗粒硅（硅烷流化床法）。
  • 掺入杂质类型：P型料、N型料。
• 生产工艺：
  • 改良西门子法：通过氯氢合成、提纯、还原等步骤生产棒状硅，工艺成熟、质量高，但能耗高、成本高。
  • 硅烷流化床法：通过硅烷裂解沉积生产颗粒硅，能耗低、成本低，但工艺成熟度较低。
  • 工艺对比：改良西门子法在质量、安全性上优于硅烷流化床法，但后者总成本更低，尤其在硅粉和电力成本上差异显著。

硅片简介

• 分类：
  • 用途：光伏硅片（高纯度、大尺寸）与半导体硅片（高精度、小尺寸）。
  • 掺杂类型：N型硅片与P型硅片。
  • 原料：单晶硅片与多晶硅片。
• 生产工艺：
  • 单晶硅片：通过直拉法（CZ法）或区熔法（FZ法）生长单晶硅棒，再经切割、抛光等工序制成，直拉法常用但要求高清洁度，区熔法污染低。
  • 多晶硅片：通过定向凝固法或浇筑法制备多晶硅锭，再经开方、切片、清洗等工序制成，定向凝固法温度梯度控制严格，浇筑法操作简便。

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