光伏技术 | 什么是颗粒硅

学术   2024-10-11 21:18   河南  

1. 颗粒硅物理结构

颗粒硅全称为颗粒状多晶硅,是多晶硅的一种形态,主要是硅烷流化床法生产出来的颗粒状多晶硅,它的形状类似球形,粒径通常在几个平均粒径为1-2mm左右。

颗粒硅的研发历史比较悠久,早在上世纪五十年代就有学者提出了通过化学气相沉积的原理来制备多晶硅,随后在此基础上不断改进,形成了目前的工艺。

2. 颗粒硅优点

单位投资更少

:单位产能投资成本较改良西门子法降低30%以上;

生产成本更低:颗粒硅生产较棒状硅综合电耗下降近80%,人力成本下降约60%,水消耗降低49%,氢消耗降低约57%;

产品品质更高:金属杂质水平、含碳量、含粉率、含氢量全面满足N型电池品质

要求;

碳足迹更优异:获中、法两国碳足迹权威认证,全球硅料碳足迹最低;每万吨每年可减少二氧化碳排放量38.9万吨;

流动性更好:直径2毫米球形,流动性好,推动下游产业自动化;

3. 颗粒硅工艺生产流程

硅烷流化床法为市场新兴工艺,目前仅协鑫布局该技术应用于颗粒硅生产。核心工艺流程包含“氢化-歧化-还原”三大工艺步骤: 

① 氢化:将金属硅(工业硅)与氯化氢反应生成三氯氢硅 

② 歧化:将高纯三氯氢硅送到歧化反应釜内在树脂性催化性作用下进行充分反应,生成硅烷气、四氯化硅以及二氯二氢硅及三氯氢硅混合物 

③ 还原:将硅烷气通入反应炉内进行连续热分解,沉积反应后得到颗粒硅产品,核心设备是流化床反应炉。

硅烷流化床法的主要缺点:

硅烷气易燃易爆特点突出,存在安全隐患。产品纯度相对较低,杂质含量高,以太阳能级产品为主。设备损耗较大,由于反应过程中硅颗粒反复冲击反应器内壁,导致内壁易受到腐蚀,内件使用寿命较短,仅0.5-1年左右则需要更换。 

4. 颗粒硅产业链

5. 颗粒硅生长原理MV版


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