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物理冶金法制备太阳能级多晶硅技术展望摘要：分析了国内外太阳能级多晶硅的制备技术，介绍了物理冶金法制备太阳能级多晶硅的技术工艺，指出今后物理冶金法制备太阳能级多晶硅技术的研究方向和冶金法制备太阳能级多晶硅亟需解决的问题，以及未来硅材料的发展趋势。
关键词：太阳能级多晶硅；制备技术；发展趋势中图分类号：o59 文献标识码：a 文章编号：1009-0118（2011）-10-0-01一、引言多晶硅是太阳能光伏产业最主要、最基础的功能性材料。
太阳能光伏电池包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池[1-2]，其中多晶硅太阳能电池占太阳能电池市场份额的55%以上[3]。
随着绿色能源战略的实施，我国在光伏研究和产业方面取得了较快发展，太阳能级多晶硅市场需求得以继续保持旺盛的势头，预计在未来数年内，多晶硅的需求将持续以40%左右的速度增长[4]。
当前我国太阳能级多晶硅生产技术研发能力低，多为中低档产品，企业分散,生产规模小，国内自给率低。
针对目前我国太阳能级多晶硅发展现状，必须加快太阳能级多晶硅生产技术的自主创新，不断探索低成本生产太阳能级多晶硅的方法，改变我国多晶硅产业受制于国际市场的状况，提高我国生产多晶硅市场竞争力，否则将危及我国光伏产业的发展。
本文将对国内物理冶金法制备制备太阳能级多晶硅技术情况进行综述。
二、国内外多晶硅生产的主要技术（一）改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法：1955年，西门子公司成功开发了利用h2还原sihcl3在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于1957年开始了工业规模的生产，这就是通常所说的西门子法。
（二）硅烷法——硅烷热分解法：1956年，英国标准电讯实验所成功研发出了硅烷（sih4）热分解制备多晶硅的方法，即通常所说的硅烷法。
1959年，日本的石冢研究所也同样成功地开发出了该方法。
后来，美国联合碳化物公司采用歧化法制备sih4，并综合上述工艺且加以改进，便诞生了生产多晶硅的新硅烷法。
多晶硅生产成本解析和成本控制方法浅谈作者：贺晴来源：《财会学习》 2018年第18期贺晴陕西天宏硅材料有限责任公司摘要：新能源产业中的多晶硅产业经历了从暴利时代到微利甚至无利时代的迅速演化，从整个产业的发展中可以追踪到成本控制从不被重视到被企业重视到步步为赢的身影。
这一戏剧性的过程反应出宏观经济的变幻莫测，更反映出成本核算体系、成本内部控制过程对企业生存的重要性。
它不仅反应生产活动中各项指标耗费的结果，进一步分解后更可以反应出耗费是否必要、是否过量或不足，从而帮助管理者找到控制耗费、分配耗费的方法。
我们这么做的最终的目的只有一个就是让企业更好的利用资源实现利润的最大化。
关键词：成本构成；成本分解；成本内控及方法一、多晶硅行业背景十年前由于新能源产业的迅速崛起，太阳能作为清洁能源的代表而受到追捧，太阳能的迅速发展导致了多晶硅价格的大幅上涨，价格一度飙升至 300 万元 / 吨，再加上当时我国各省发改委即可立项审批项目，投资的热度高涨造成全国上下都在开工建设。
但随后的几年，朝阳不再，价格不断滑落，投产早的企业抓住了黄金期，积累了巨额财富，这些财富有的用于企业增加产能来摊低成本，有的用于转型投产新型产业。
但更多的企业是在摸索中求生存，成本初步成为企业决胜的关键。
十年后的近期，多晶硅的最新价格已跌至 11 万元 / 吨，许多做大做强的企业无一不是在低成本的企业运营中，在价格上占领了优势，保障了充足的现金流。
那些最终销声匿迹又或者艰难前行的企业，哪一家又不是被高昂的成本拖累致残致死，成本最终成为企业生存的命脉。
二、多晶硅成本构成和分解多晶硅的生产制造过程从原材料的进入到成品的出炉，是一个封闭循坏、不可间断且分步实施的过程，适用于成本核算中的分步法。
简单的说，多晶硅是通过硅粉和三氯氢硅的化学反应还原出来的。
这一化学反应中会生产出包括四氯化硅、氢气、氯化氢及其他杂质的化学混合物，这些化学物质会以精馏的方式进行分离，分离后的各种化学物质可以再利用或者重新返回到反应中进行再循环利用。
多晶硅成本构成
多晶硅的成本主要由以下几个方面构成：
1. 原材料成本：多晶硅的主要原材料是硅石，硅石的价格波动会直接影响多晶硅的成本。
此外，制备多晶硅还需要添加一定的溶剂和助剂，这些成本也需要计入到多晶硅的成本中。
2. 能源成本：制备多晶硅需要消耗大量的电力和热能。
电力成本和燃料成本都会直接影响多晶硅的成本。
3. 设备成本：多晶硅的制备过程需要使用特殊的设备，如高温电炉、气体传输系统等。
这些设备的购置和维护成本也是多晶硅成本中的一部分。
4. 劳动力成本：多晶硅制备过程需要经过多道工序，涉及到操作员和技术人员的参与。
劳动力成本包括工资、福利和培训等费用。
5. 环境保护成本：多晶硅制备过程中会产生一些废气、废水和固体废弃物，处理这些废物需要一定的成本。
此外，多晶硅的制备也可能产生一些对环境有害的物质，如氯化氢等，对这些物质进行处理也需要成本。
6. 其他费用：多晶硅的生产还需要考虑一些其他费用，如管理费用、税费、保险费用等。
总体来说，多晶硅的成本受到多个因素的影响，原材料、能源
和劳动力是主要的成本构成部分。
此外，设备和环境保护成本也是重要的考虑因素。
冶金法制备太阳能级多晶硅研究现状及发展趋势谭毅;郭校亮;石爽;董伟;姜大川;李佳艳【摘要】Purification polycrystalline silicon by metallurgical method is the only way for our country to escape the dependency of silicon feedstock, and to develop low-cast and environmental friendly process for SOG-Si. Since its emergence, metallurgical method has undergone three research surges. The third development is under the leading and promotion of our country's research and industry workers, obtaining considerable useful scientific theory and practical experience. In this paper, from the definition of metallurgical method, the basic theories of metallurgical method, including saturated vapor pressure principle, segregation mechanism and differences in mechanism of oxidation, are analyzed in detail; moreover, technologies and their progress derived from the mechanisms are presented. At the end, the trend of metallurgical method is forecasted.%冶金法是我国走出硅原料依赖,发展低成本、环境友好的太阳能级多晶硅制备技术的必经之路,冶金法自诞生以来在世界范围内经历了三次研究高潮,第三次正是在以我国科研和产业工作者为主导和推动下发展的,并形成了大量有益的科学结论和实践经验.本文从冶金法的界定开始,详细分析了冶金法提纯的理论基础,饱和蒸汽压机理、偏析机理和氧化性差异机理,介绍了以上机理所衍生出的技术方法及进展,并对冶金法的发展前景进行了展望.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】7页(P90-96)【关键词】光伏产业;冶金法;提纯;太阳能级多晶硅【作者】谭毅;郭校亮;石爽;董伟;姜大川;李佳艳【作者单位】大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学辽宁省太阳能光伏系统重点实验室,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TF89太阳能作为可再生能源，储量巨大、清洁无污染、来源稳定且不受地域限制，是解决未来能源紧缺的理想选择，已成为世界各国广泛研究和推广使用的重要能源。
物理冶金多晶硅随着科技的不断发展，人们对于硅材料的需求越来越大，其中多晶硅是一种非常重要的材料。
多晶硅是一种具有高纯度、高稳定性和良好的光电性能的半导体材料。
在电子、光电子和太阳能电池等领域都有广泛的应用。
本文将介绍多晶硅的物理冶金特性及其制备工艺。
一、多晶硅的物理冶金特性1. 晶体结构多晶硅的晶体结构为面心立方结构，晶格常数为5.43。
晶体结构稳定，不易受外界影响。
多晶硅的晶粒大小为0.1~1.0mm，晶界密度较高，晶界能量也较大。
2. 晶粒取向多晶硅的晶粒取向不规则，晶体中晶粒方向随机，晶界取向随机。
晶界分布不均匀，会对材料的性能产生影响。
3. 电性能多晶硅的电性能较好，电阻率为0.1~1.0Ω·cm。
在光照下，多晶硅的电导率会发生变化，这是多晶硅在太阳能电池中应用的原因之一。
4. 光学性能多晶硅的光学性能也很好，其折射率为3.43，透射率为80%以上。
在太阳能电池中，多晶硅的光吸收率较高，可以将光能转化为电能。
二、多晶硅的制备工艺1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备多晶硅的方法。
通过将硅源溶解在有机溶剂中，再加入一定的催化剂和表面活性剂，制备成溶胶。
将溶胶冷却后，得到凝胶。
将凝胶热解，得到多孔硅。
将多孔硅在惰性气体氛围下高温还原，得到多晶硅。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种制备多晶硅的方法。
将硅源和载气混合，送入反应室。
在高温下，硅源分解生成硅烷气体，再沉积在衬底上。
多晶硅的取向性较好，可以通过调节反应条件来控制晶粒取向。
3. 气相传输法气相传输法是一种制备多晶硅的方法。
将气体中的硅源在高温下分解，生成硅烷气体。
硅烷气体在惰性气体氛围下沉积在衬底上。
多晶硅的取向性较好，可以通过调节反应条件来控制晶粒取向。
4. 电化学沉积法电化学沉积法是一种制备多晶硅的方法。
将硅源溶解在电解液中，通过电解的方式，在电极上沉积多晶硅。
多晶硅的取向性较差，但可以通过控制电解液中的添加物来调节晶粒取向。
冶金提纯法制备太阳能级多晶硅研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和对可再生能源的迫切需求，太阳能作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。
太阳能级多晶硅作为太阳能电池的主要原料，其质量对太阳能电池的光电转换效率具有决定性影响。
研究和开发高效、环保的太阳能级多晶硅制备技术，对于推动太阳能产业的发展具有重要意义。
本文旨在探讨冶金提纯法制备太阳能级多晶硅的研究。
我们将简要介绍太阳能级多晶硅的制备原理及其在太阳能电池中的应用。
我们将重点阐述冶金提纯法的原理、工艺流程及其优点，同时分析该方法在制备太阳能级多晶硅中的适用性。
我们将通过实验数据，详细分析冶金提纯法制备太阳能级多晶硅的效果，包括纯度、晶体结构、光电性能等方面的评价。
我们将对冶金提纯法制备太阳能级多晶硅的前景进行展望，并提出可能的改进方向和建议。
通过本文的研究，我们期望能够为太阳能级多晶硅的制备提供一种新的、高效的方法，为推动太阳能产业的发展做出贡献。
二、太阳能级多晶硅的制备方法与比较冶金法提纯：冶金法提纯多晶硅主要包括硅矿的破碎、熔炼、精炼等步骤。
通过高温熔炼，硅矿石中的杂质如铁、铝、钙等被氧化去除，得到较为纯净的硅液。
随后，硅液经过进一步的精炼处理，如定向凝固、区域熔炼等，以去除残余杂质，最终得到太阳能级多晶硅。
冶金法提纯具有原料丰富、成本低廉的优点，但其提纯效率相对较低，且对环境污染较大。
化学气相沉积法（CVD）：CVD法是通过在反应器中使含硅气体在高温下分解，生成硅沉积在基底材料上，再经过退火、切割等工艺得到多晶硅。
该方法提纯效率高，制备的多晶硅纯度高，适用于大规模生产。
CVD法所需的设备投资大，运行成本高，且制备过程中产生的废气处理难度较大。
硅烷法：硅烷法是通过硅烷气体的热分解制备多晶硅。
硅烷气体可通过氢化硅烷化反应制备，其纯度较高。
硅烷法制备的多晶硅纯度高，且制备过程相对简单。
硅烷气体具有毒性，储存和运输过程中需采取严格的安全措施，限制了其在大规模生产中的应用。
“冶炼法”生产多晶硅简述一、工艺原理与优势“冶炼法''生产多晶硅是利用不同杂质元素与硅的不同物理化学性质而分步进行分离提纯的方法，它由爆杂——精炼一一滤污三步组成，每步分别除去相应杂质。
其优势：1、产品质量（电阻率最低在2欧以上）能满足太阳能电池制造要求；2、生产成本低，17-20万元/吨的单位制造成本；3、投资小，单条生产线设备投资在180万左右，其产能却能达到600-900kg/ 月4、能耗低（吨硅耗电20万度以下）、无污染、安全性好、建设周期短。
二、设备组成与投资设备主要由熔炼炉——精炼炉——提纯炉组成，其他包括腐蚀操作台、测试仪、石英用具、红外干燥箱等小型设备。
单条生产线各项设备的投资预算为：为配套生产尚需建设一个5m X 7m X 2m的循环水池，一个2m X 2m X 1m 的污水处理池，上述设备占地面积为16 （爆杂车间）+16X5 （精炼车间）+16 （提纯车间）+16 （腐蚀与干燥间）+16 （测试与包装车间）=144平方米。
对于建设40条该生产线，固定资产投资预算为:固定资产投资预算表流动资金预算为：月流动资金预算表每月产出多晶硅：24-36吨（20-30个工作日计算），其产品单位成本表:产品单位成本表三、电力消耗电力实际消耗，40台熔炼炉与40台提纯炉，每台功率30kw，按照正常开机每天需要功率2400kw，另外加上200台精炼炉，每台功率30KW，则需要6000kw，总电力需要量为9000kw。
但是如果错开使用时间（每次使用启用20 台，6小时后启用另外20台，如此类推），实际功率需要量可减少为1200kw+ 6000kw+其他用电600kw = 7800kw。
四、人员需求腐蚀间8人+熔炼车间16人+精炼车间80人+提纯车间4人+测试2人+ 包装2人= 112人。
冶金提纯法制备太阳能级多晶硅研究的开题报告一、研究的背景与意义多晶硅是太阳能电池的重要材料之一，具有较高的光电转换效率和较低的生产成本，是发展太阳能光伏产业的基础。
目前许多工业生产多晶硅的方法存在着原料资源消耗大、高能耗、高污染等问题，而使用太阳能为能源提供动力的多晶硅制备技术则具有更好的环保性和经济性。
本研究旨在通过使用太阳能为能源开发一种新的多晶硅制备技术，优化现有的多晶硅生产流程，并探索制备更高质量、更低成本的太阳能级多晶硅的可能性，为太阳能光伏产业的发展做出贡献。
二、研究的内容和方法1. 研究内容本研究的内容主要包括以下几个方面：（1）调查现有多晶硅制备技术的优缺点，并分析使用太阳能为能源的多晶硅制备技术的潜力。
（2）通过实验设计和实验验证，探究太阳能作为能源的多晶硅制备技术的适用条件和最佳操作参数。
（3）比较分析使用太阳能和传统燃料为能源的多晶硅制备工艺的成本和环境效益，评估其经济效益和应用前景。
（4）制备出太阳能级多晶硅试件，对其光电性能进行测试和评估。
2. 研究方法本研究采用以下方法进行：（1）文献调研，对现有多晶硅制备技术的发展历史、优缺点、未来发展趋势进行全面了解。
（2）实验研究，通过设计多组实验方案，制备出太阳能级多晶硅试件，并对其性能进行测试，进行数据分析和比较。
（3）数据分析，运用统计学方法和计算机模拟技术，对实验数据进行分析和处理。
三、研究的预期成果1. 科学理论成果（1）建立太阳能为能源的多晶硅制备流程，完善太阳能多晶硅制备技术体系。
（2）探索太阳能为能源的多晶硅制备技术的适用条件和最佳操作参数，提高多晶硅制备的效率和质量。
2. 实际应用成果（1）制备出太阳能级多晶硅试件，在太阳能光伏系统中进行应用。
（2）降低多晶硅制备成本，促进太阳能光伏产业的发展。
四、研究的进度计划本研究计划于2022年初开始，预计为期2年。
1. 第一年（1）文献调研和实验设计：调研现有多晶硅制备技术的优缺点和太阳能为能源的多晶硅制备技术的潜力，设计多组实验方案。
物理冶金多晶硅物理冶金是一门研究金属材料的结构、性质和加工工艺的学科，是材料科学中的重要分支。
而多晶硅则是一种用于制作太阳能电池等半导体器件的材料，具有高效能、长寿命、环保等优点，因此备受瞩目。
本文将从多晶硅的制备、结构和性质等方面进行探讨。
一、多晶硅的制备多晶硅的制备主要有两种方法，一种是气相沉积法，另一种是电化学沉积法。
气相沉积法是将气态硅气体通过化学反应沉积在衬底上，经过多次循环反应，形成多晶硅。
这种方法具有制备速度快、成本低等优点，但是硅气体的纯度要求较高，同时在反应过程中还需要控制温度、压力、流量等因素，以保证反应的稳定性和可控性。
电化学沉积法是将硅盐溶液通过电化学反应在电极上沉积，形成多晶硅。
这种方法具有制备过程中无需高温高压、设备简单等优点，但是制备速度较慢、成本较高。
二、多晶硅的结构多晶硅的晶粒是由许多单晶粒子拼接而成的，因此具有多晶结构。
多晶硅的结构对其性质具有重要影响，一般来说，晶粒越小，多晶硅的电阻率越高，光电转换效率越低。
多晶硅的结构也会受到制备方法的影响。
气相沉积法制备的多晶硅晶粒相对较大，晶界较少，因此具有较高的电导率和较低的电阻率；而电化学沉积法制备的多晶硅晶粒相对较小，晶界较多，因此具有较高的电阻率和较低的电导率。
三、多晶硅的性质多晶硅的性质取决于其结构和制备方法。
一般来说，多晶硅具有以下性质：1. 电学性质：多晶硅具有半导体的电学性质，具有较高的电阻率和较低的电导率，因此适合用于制作太阳能电池等半导体器件。
2. 光学性质：多晶硅具有良好的光学性质，具有高的吸收率和低的反射率，因此适合用于制作太阳能电池等光电器件。
3. 机械性质：多晶硅具有较高的硬度和强度，因此适合用于制作微机电系统（MEMS）等微纳技术领域的器件。
4. 热学性质：多晶硅具有较低的热膨胀系数和较高的热导率，因此适合用于制作高温传感器等高温器件。
四、多晶硅的应用多晶硅具有许多优良的性质，因此在半导体器件、光电器件、微纳技术领域等方面得到了广泛应用。
