光伏产业和多晶硅技术现状与发展

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1、第28卷第4期西安科技大学学报Vo1．28No．42008年12月JOURNAI0FⅪANUMⅦRSnYOFSCIENCEANDTECHN0】L0lGYDec．2oo8文章编号：1672—9315(2008)04—0724—06光伏产业和多晶硅技术现状与发展王晓刚，邓丽荣(西安科技大学材料科学与工程学院，陕西西安710054)摘要：人们对能源短缺和环境问题的关注促使光伏产业在近年来取得了迅速发展，作为光伏产业的基础材料——多晶硅的制备技术及其发展因此而备受瞩目。中国已成为光伏产品的重要生产大国和出口大国。本文回顾了国内外光伏产业和多晶硅生产技术的现状和最

2、新进展。指出化学法是目前国际多晶硅生产的主流工艺，但冶金法将成为集质量、成本和环境效益为一体的更具发展潜力的工艺技术，其发展重点是低成本高效率的提纯方法的进步。关键词：光伏产业；多晶硅；生产技术；化学法；冶金法中图分类号：TK514文献标识码：B0引言硅是地球上储量最多的元素之一，取之不尽，用之不竭。当硅原子受到外部能量作用时，就会释放出电子，并在原来位置上留下空穴。随硅晶体中掺杂的不同，可形成N型或P型半导体。当太阳光照射到带有P—N结的硅晶体上时，在其两端就产生了电势，据此人们成功地研制出了太阳能电池，并开始了太阳能发电。20世纪70年代以后，随着人

3、们对全球性能源危机和环境恶化问题认识的深化，太阳能这一可再生洁净能源的利用受到了普遍重视，掀起了开发太阳能电池的热潮。光伏产业应运而生。1光伏产业现状与发展1953年，美国贝尔实验室成功研制出光电转换效率为6％的单晶太阳能电池。20世纪70年代初，太阳能电池仅局限于空间领域，美、日、德三国相继在太阳能电池研究、开发和应用方面进行了卓有成效的工作，并一直处于领先地位。从1997年起，光伏产业每年以30％以上的速度增长(表1)。表12002-2004年不同国家的太阳能电池产量Tab．1Solarcellsproductionfrom2002to2004ofd

4、iferentcountries近10a来，光伏发电年平均增长率为37％，近5a为45％，光伏电池效率由6％提高到16％一17％，收稿日期：2008—02—18责任编辑：杨忠民基金项目：陕西省13115科技创新工程重大科技专项(2007ZKC一0304)；陕西省重大科技创新项目(2007ZDKG一46)作者简介：王晓刚(1959一)，男，陕西西安人，教授，博导，主要从事材料科学与工程及煤与矿物转化工程研究．第4期王晓刚等：光伏产业和多晶硅技术现状与发展725光伏电池组件生产成本由70年代的80美w下降到2美w。目前世界光伏电池年产量为250万kW，装机容

5、量850万kW，预计到2010年，全球光伏电池年产量将达1000万kW。我国光伏发电应用始于20世纪70年代，近5a得到了很快发展，成为全球第3一第4生产大国。2010年，我国光伏电池产量可达200万kW。我国陆地表面每年接受太阳辐射能相当于49000亿t标准煤，约等于上万个三峡工程发电量的总和。全国2／3的国土面积每年13照在2200h以上，年太阳辐射量超过5000MJ／m_3．4]。因此，可以预期在不久的将来，我国将成为全球光伏电池的生产和应用大国。2国际多晶硅产业现状及发展半导体硅具有耐高温、耐高压、可靠性高、效率高、寿命长等优点，成为太阳能电池的

6、主体材料。国际上98％以上的太阳能电池是利用硅材料制备的，硅的纯度越高，光电转换效率也越高，因此，多晶硅成为全球电子工业和光伏产业的基石。到2010年，全球太阳能电池的10GW产量中，多晶硅约占9000MW，因此多晶硅产业的发展具有广阔的市场。目前多晶硅材料生产技术基本被美、日和德国的7大公司所垄断。美国的Hemlock、MEMC等公司，德国的Wacker公司和日本的Tokuyawa和三菱公司产能占全球产能的95％以上，而且在2006-2010年都有较大幅度的扩产量。据里昂证券公司分析师MichaelRogol预测，到2010年国际7大商产多晶硅总量达6

7、5000t，中国和俄罗斯总量达10000t，连同其它新扩建厂家的产能，全球合计将达85000t；根据国外多晶硅生产厂商最新公告的扩产计划和第三届慕尼黑太阳能硅会议发布的信息统计表明(表2)，到2010年，国外七大多晶硅生产商产量为65050t。预测美国、德国、法国、荷兰、挪威、西班牙近年新建多晶硅厂的生产能力可达10000t，连同冶金法产能合计，2010年全球多晶硅生产能力将达10万tJ。值得一提的是，全球七大主要生产商都将多晶硅材料作为战略性物资，对其它国家实行技术封锁，严格控制多晶硅材料的技术扩散。3国内多晶硅产业现状及发展我国从上世纪7O年代开始建

8、设了约lO家多晶硅生产小厂，后因技术落后，能耗高，产品质量差而多数关闭，仅有洛阳