低成本太阳能级多晶硅生产方法

虽然已经有成熟的西门子方法生产太阳能发电多晶硅，人们还是希望开发出更加经济的工艺技术来生产廉价的适用于太阳能发电电池应用的硅材料。这种对新的生产技术的追寻从多晶硅工业开始就一直没停顿过。前面在硅烷法中介绍的Ethyl法，Union Carbule方法等就是这种努力的结果，它推动了流化床法的应用和推广。人们还尝试许多其他的方法，如将细小的硅芯换成粗大的硅管增加沉积速度，新的还原技术，甚至用物理提纯的方法，等等。 　　

以期得到能被市场接受的低成本多晶硅产品。我们在这里选取三种方法作介绍。虽然这些技术现在都没有得到市场接受，但这些方法的创新思想及其在通往产业化路上所遇到的市场障碍能给大家带来思考和启发。 　　

自由空间硅粉生成方法 　　

硅烷气在温度升高后容易开始热解反应式，生成硅粉。在硅烷流化床法的介绍中已经提到过，这种均匀热解产生的硅粉由于容易被污染，难于装运影响反应器等问题，是流化床工艺中要尽力避免的。但是，如果硅粉的使用问题解决了，直接用硅烷热解来生产硅粉就不失为一个经济的工艺方法。 　　

较早提出并尝试用自由空间反应器(free space reactor)生产太阳能级桂粉的有 Union Carbide公司等。德国的光伏公司Deutsche Solar和化工公司Degussa联合成立了一家合资公司Joint Solar SiliCon(JSS)来开发这种自由空间的硅粉生产方法。 　　

这种方法的太阳能发电原理简单，只需要将硅烷气体加热到近800°C，在足够长的反应空间(反应器）内，硅烷热解生成纳米至微米级的硅粉。 　　

这种方法的优点是反应系统简单，工艺实现也不复杂，反应转换率非常高，几乎 可以完全转换，能耗低。JSS开发的实验线生产了几百吨的硅粉。 　　

这种方法的缺点也是明显的，而且都集中在最终产品硅粉上面。由于硅粉处于纳米-微米尺度，极易被氧化。比表面积大，易被污染。另外，装填密度很低，不到硅密度的25%，难以装填到晶体生长的坩埚内。这些应用问题已经影响到这一产品及生产工艺的推广。 　　

解决亚微米级硅粉的使用问题成了这种技术能否取得市场认可的一个突破口。硅粉压块技术可能会是这一技术的有力补充。 　

硅粉生成的方式是在硅烷气在温度升高后开始热解形成的。这种方法的太阳能发电原理简单，优点是反应系统简单，缺点也是相对比较明显的。

更新时间：2015-8-10 7:56:35
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