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美国《钠还原法》太阳能级多晶硅新技术

日期:2009-06-23    来源:Solarbe.com  作者:索比太阳能

国际新能源网

2009
06/23
15:22
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关键词: 美国 太阳能 新技术

    于太阳能光伏产业的迅猛发展和新增需求,当前国际上已经形成了开发低成本、低能耗太阳能级多晶硅的热潮。并趋向把生产高纯度(6N)太阳能级多晶硅的工艺技术和生产更高纯度(11N)电子级多晶硅的工艺技术区分开来,涌现出许多专门生产太阳能级多晶硅的新技术,降低太阳能级多晶硅生产成本和电池成本,促进太阳能光伏产业的发展。

    美国斯坦福研究院独辟蹊径研究成功《钠还原法》太阳能级多晶硅生产新技术。 该《钠还原法》不同于现有常用的西门子法、硅烷法、硫化床法,也不同于冶金提纯法,而是采用化学物理转化法。

    该《钠还原法》的原料为氟硅酸钠Na2SiF6,它是磷肥制作过程中的副产品,来源廉价和广泛。氟硅酸钠Na2SiF6经过加热转变为四氟化硅气体SiF4及副产品氟化钠NaF,该四氟化硅气体SiF4通过高纯金属钠Na即形成高纯硅粉Si,然后制成多晶硅。其副产品氟化钠NaF又是优质的化工原料,用于制铝工业和牙膏生产。

    该《钠还原法》生产工艺简单,副产品充分有效利用,生产成本和投资成本大幅度降低,而且无有毒气体排放之忧,使该技术成为低成本太阳能级多晶硅生产的理想工艺,有望成为今后太阳能级硅的主流生产技术,极大地促进太阳能光伏应用和发展。

    该《钠还原法》的工艺流程如下:

    氟硅酸钠(原料)

                    Na2SiF6    → SiF4 + 2NaF

                                 ↓

                                SiF4 + 4Na  → Si + 4NaF

                                                ↓     ↓

                                              多晶硅   氟化钠


    该《钠还原法》的主要技术经济指标:

    ●硅粉纯度:杂质浓度 <0.02ppm (7N)

    ●单晶硅电阻率:>30 Ωcm  (典型太阳能级硅电阻率为~1Ωcm)

    ●太阳能电池效率:15+1%(AM1)

    ●目标硅生产成本:14 美元/千克

    ●投资成本:约为西门子法的1/3

    该《钠还原法》与其他工艺方法的比较:

    西门子法 (热丝反应器) 流化床法 (沸腾床) 硅冶金法 (UMG法) 钠还原法 (斯坦福专利)
    关键反应物 SiHxCl4-x SiHxCl4-x Mg-Si SiF4 + Na
    投资成本($k/MT/yr) 90 45 30 19
    电力(kWh/kg) 120+  40 <10
    生产成本($/kg) 38 27 26 14
    反应器生产量(MT/yrSi/m3)  10.3 30  330
    硅纯度(ppm) <0.02 <0.02 1 <0.02

     该《钠还原法》已在某些国家和地区生产, 是低成本太阳能级硅生产的最有潜在竞争力的方法。

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