2018年中国光伏技术发展报告(1)

■中国可再生能源学会光伏专业委员会

1 晶体硅材料和硅片研究进展

1.1 晶体硅材料发展概况

硅材料是半导体工业中最重要且应用最广泛的半导体材料，是微电子工业和光伏产业的基础材料，具有含量丰富、化学稳定性好、无污染等优点。

硅材料有多种晶体形式，包括单晶硅、多晶硅和非晶硅，应用于光伏领域的主要包括直拉单晶硅、薄膜非晶硅、铸造多晶硅、带状多晶硅等硅材料[1]。其中，直拉单晶硅和铸造多晶硅应用最为广泛，占太阳电池光伏材料90%以上的市场份额。铸造多晶硅因具有高产率、低能耗、低成本的特点，其市场份额高于直拉单晶硅。

单晶硅和多晶硅的原料均来自于高纯的多晶硅原生料。此原生料的初始原料为石英砂(SiO2)，通过与焦炭在高温电炉里进行炭热还原反应，形成纯度在98%左右的金属硅，然后再经过三氯氢硅氢还原法(西门子法)、硅烷热分解法等技术提纯为高纯的多晶硅原料。

单晶硅制备技术主要有区熔法和直拉法两种。区熔法制备单晶硅是利用感应线圈加热多晶硅棒料，形成区域熔化，达到提纯和生长单晶的目的。这种技术制备的单晶硅纯度很高，电学性能均匀，但硅棒直径小，机械加工性能差、生产成本高，一般用于太阳电池的规模化生产中。直拉法制备单晶硅是太阳电池用单晶硅的主要生产方式，通过在单晶炉中加热熔化高纯多晶硅原料，同时添加一定量的高纯掺杂剂(如硼、磷等)，再经过引晶、缩颈、放肩、等径和收尾等晶体生长阶段，生长成直拉单晶硅。……