多晶硅生产涉及多个环节和要素,具体构成如下:
工业硅
作为多晶硅的主要原料,工业硅通过高纯石英与焦炭在电热炉中冶炼生成,纯度通常为99%左右。
氯气与氢气
用于化学法生产多晶硅,氯气可通过电解食盐水或氢氯酸合成,氢气可通过水电解或氯氢酸分解制取。
化学法(主流工艺)
三氯氢硅合成:氯气与氢气反应生成三氯氢硅(SiHCl₃)。
热氢化:三氯氢硅在高温下与氢气反应生成多晶硅(Si)。
精馏与纯化:通过多次精馏提纯SiHCl₃,达到99.9999%以上的纯度。
物理法(如直拉法)
将高纯SiHCl₃直接拉制成单晶硅棒,再切割成多晶硅锭。
前处理 :工业硅需经过酸洗、粉碎等工艺转化为硅粉。
反应与提纯 :硅粉与氢气在反应炉中反应,配合精馏系统提纯产品。
后处理 :包括多晶硅棒的铸造、切割、表面处理及尾气回收。
能耗成本 :电耗(约60kW/kg-Si)和水耗(0.09t/kg-Si)是主要支出项。
原材料成本 :工业硅、氢气、氯气等价格波动影响整体成本。
设备维护与环保 :需投入大量资金用于反应炉、精馏设备及废气处理系统。
冶金级 (99.999%-99.9999%):用于航空、军工等高端领域。
太阳能级 (99.9999%-99.9999999%):主导光伏产业,占全球多晶硅需求70%以上。
电子级 (99.9999999%以上):用于半导体、集成电路等精细领域。
多晶硅作为硅产业链上游材料,供应光伏、半导体等下游产业,我国在光伏领域产量占比全球最低,但需求增长显着。
以上构成综合了多晶硅从原料到成品的完整工艺链及产业现状,涵盖主要生产环节、技术路线及经济要素。