多晶硅和單晶硅是太陽(yáng)能電池的主流材料，其市場(chǎng)占有率在90％以上，多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)掌握在美、日、德等3個(gè)國(guó)家7個(gè)公司的10家工廠(chǎng)手中，形成技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷的狀況。今天我們主要講解多晶硅是什么？多晶硅生產(chǎn)的原料是什么？



一、多晶硅是什么

多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過(guò)冷條件下凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來(lái)，就結(jié)晶成多晶硅。由于多晶硅的化學(xué)性質(zhì)十分的穩(wěn)定，同時(shí)自身也沒(méi)有一定的環(huán)境污染。還有半導(dǎo)體材料良好的特點(diǎn)。因此被廣泛的使用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航天等多方面。在人工智能、自動(dòng)控制等半導(dǎo)體的元器件中也少不了要使用到多晶硅，因此多晶硅還被稱(chēng)之為是“微電子大M的基石”。

多晶硅有灰色金屬光澤，密度2.32~2.34g/cm3。熔點(diǎn)1410℃。沸點(diǎn)2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時(shí)易碎裂。加熱至800℃以上即有延性，1300℃時(shí)顯出明顯變形。常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應(yīng)。

高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學(xué)活潑性，能與幾乎任何材料作用。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導(dǎo)電性。

二、多晶硅的應(yīng)用

多晶硅與單晶硅的區(qū)別主要表現(xiàn)在物理性能上。例如，多晶硅的力學(xué)、光學(xué)和熱性能的各向異性遠(yuǎn)不如單晶硅明顯，多晶硅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不如單晶硅顯著，甚至幾乎沒(méi)有導(dǎo)電性。電子工業(yè)中廣泛用于制造半導(dǎo)體收音機(jī)、錄音機(jī)、電冰箱、彩電、錄像機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等的基礎(chǔ)材料。

多晶硅和單晶硅在外觀(guān)上是可以區(qū)分的，但真正的鑒別必須建立在通過(guò)分析確定晶面取向、導(dǎo)電類(lèi)型和電阻率的基礎(chǔ)上。多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，它是人工智能、自動(dòng)控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)電子信息材料。

三、多晶硅屬于什么行業(yè)

多晶硅是太陽(yáng)能新型能源的一種原料，屬于光伏方面專(zhuān)業(yè)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很上市公司都很看好這個(gè)行業(yè)，也有很多企業(yè)在籌建多晶硅生產(chǎn)基地。

四、多晶硅生產(chǎn)的原料

多晶硅生產(chǎn)的原料是三氯氫硅和氫氣，按照一定的比例匯合后進(jìn)入還原爐內(nèi)進(jìn)行熱分解和氫還原反應(yīng)產(chǎn)生多晶硅，沉積在爐內(nèi)硅芯上逐漸長(zhǎng)大 ，一般都是化學(xué)氣相沉積法即CVD。

此外，多晶硅（Polycrystalline silicon）是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，多晶硅有灰色金屬光澤，密度2.32-2.34g/cm3。熔點(diǎn)1410℃。沸點(diǎn)2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時(shí)易碎裂。加熱至800℃以上即有延性，1300℃時(shí)顯出明顯變形。

多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如，在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面，遠(yuǎn)不如單晶硅明顯；在電學(xué)性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒(méi)有導(dǎo)電性。

在化學(xué)活性方面，兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀(guān)上加以區(qū)別，但真正鑒別須通過(guò)分析測(cè)定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類(lèi)型和電阻率等。



通過(guò)以上分享我們已經(jīng)知道多晶硅是什么了，多晶硅的需求主要來(lái)自于半導(dǎo)體和太陽(yáng)能電池。按純度要求不同，分為電子級(jí)和太陽(yáng)能級(jí)。其中，用于電子級(jí)多晶硅占55％左右，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅占45％，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能電池對(duì)多晶硅需求量的增長(zhǎng)速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展。