Поликремний для чего используется

Поликристаллический кремний

Поликристаллический кремний («поликремний») — наиболее чистая форма промышленно производимого кремния — полуфабрикат, получаемый очисткой технического кремния хлоридными и фторидными методами и используемый для производства моно- и мультикристаллического кремния.

В настоящее время различают поликремний «электронного» (полупроводникового) качества (более дорогой и чистый) и поликремний «солнечного» качества (более дешёвый и содержащий больше примесей).

Содержание

Применение

Поликристаллический кремний электронного качества преимущественно используется для получения цилиндрических кристаллов для электроники методами Чохральского и бестигельной зонной плавки. Поликристаллический кремний солнечного качества используется для получения прямоугольных мультикристаллических блоков, цилиндрических кристаллов, пластин для солнечной энергетики методами направленной кристаллизации, Степанова, Чохральского. Применяется в основном при изготовлении кристаллических и тонкопленочных фотопреобразователей на основе кремния, ЖК-экранов, подложек и технологических слоев интегральных схем. Большую часть сверхчистого поликремния получают из моносилана, ввиду того, что этот метод себя зарекомендовал как наиболее экономически целесообразный. Подробнее см. статью Кристаллический кремний

Производство

В 50-х годах ХХв в мире было освоено производство поликремния «электронного» качества. Производство более дешёвого и более грязного поликремния «солнечного» качества было освоено намного позднее. В СССР существовали собственные производства поликремния электронного качества для нужд военно-промышленного комплекса:

В мировом производстве полупроводникового кремния на 2008-й год 90 % производительных мощностей контролируют 9 крупнейших компаний из США, Японии, Германии и Италии, активно вводит новые мощности Китай. Расширяется действующее производство в Кыргызстанe (Ташкумыр, OJSC Crystal): на 2009 г. качество предлагаемого компанией кремния позволяет использовать его для производства кристаллов электронного качества с пониженными требованиями к качеству. Среди российских компаний позиционирует себя как крупнейшего российского производителя поликремния группа «Nitol Solar», финансовым партнером которой является государственная корпорация «РОСНАНО» (завод в Усолье-Сибирском): на 2009 г. качество предлагаемого компанией кремния позволяет использовать его для производства кристаллов солнечного качества; в 2010—2012 гг. ожидается начало выпуска поликремния пригодного для производства кристаллов электронного качества. В 2008 году начато производство на ФГУП Горно-Химический комбинат (ГХК) «Росатома» в Железногорске (Красноярский край): информации о развитии и расширении производства на период 2009—2012 г.г нет. В ноябре 2008 года началось строительство завода по производству поликристаллического кремния в Индустриальном парке города Астана (столица Казахстана) подразделением Ланкастер Груп — АО «КУН Реньюбилз».

Внешний вид и качество

Большая часть поликристаллического кремния в мире производится в форме цилиндрических стержней (на 2009 год: Россия — до 140 мм в диаметре, за границей СНГ — до 300 мм в диаметре) серого цвета с шершавой дендридной поверхностью («попкорн»). В продажу собственно стержни поступают не всегда. Обычно стержни раскалываются на фрагменты (chunk), которые пакуются в мерные (5-10 кг) чистые пакеты из толстого полиэтилена. Сколы стержней имеют раковистый излом, подобный изломам аморфных материалов. Срез (шлиф) стрежня поликремния обычно изучают при контроле качества получаемого кремния и при анализе хода технологического процесса.

В центре стержня находится «затравка» из моно- или поликремния. Ранее затравки получали перетягиванием в атмосфере поликремния электронного качества (т. н. кислородные прутки). С развитием технологий проволочной и ленточной резки затравочные кристаллы стали получать путём продольного разрезания слитков моно- и стержней поликремния на прутки квадратного сечения (5х5, 7х7, 10х10 мм и т. п.). Чистота и соответственно удельное электрическое сопротивление затравки оказывают определяющее влияние на чистоту итогового поликристаллического стержня. Это связано с тем, что процесс водородного восстановления силанов проводится при температурах 900—1100 °C в течение длительного времени, что приводит к активной диффузии примесей из затравочного кристалла в осаждаемый на затравку материал. С другой стороны, уменьшение содержания примесей и, соответственно, повышение удельного электрического сопротивления затравки препятствует, как резистивному, так и высокочастотному разогреву затравочных кристаллов на стартовой фазе процесса, что требует применения более дорогостоящего оборудования, обеспечивающего значительно более высокие напряжения на концах стержней на старте процесса (или более высокую напряжённость электромагнитного поля в камере при использовании высокочастотного разогрева).

От «затравки» перпендикулярно к образующей прорастают плотноупакованные кристаллиты в виде коротких игл, с сечением менее 1 мм. Часто при большой скорости осаждения зерна поликремния начинают расти дендритно в виде попкорна, на аварийных процессах дендриты могут образовывать отслаивающиеся корки: качество и чистота такого поликремния обычно ниже.

Небольшая часть поликристаллического кремния производится из моносилана в псевдоожиженном (кипящем) слое в форме гранул темно-серого цвета диаметром от 0,1 до 8 мм (MEMC). Производство в кипящем слое является более экономически эффективным из-за на порядки большей поверхности осаждения и соответственно более полного израсходования реакционной смеси; из-за возможности непрерывного вывода из зоны реакции частиц достигших некоторого предельного размера. С другой стороны такой кремний содержит некоторое количество аморфного кремния и мелких частиц футеровки реактора (в том числе покрытых осаждённым кремнием). Из-за развитой поверхности гранулированный кремний легко загрязняется, адсорбирует много воды и газов воздуха. В целом гранулированный кремний имеет заметно более низкую степень чистоты, чем кремний полученный осаждением на неподвижные стержни и чаще используется для производства кристаллов солнечного качества.

Методы получения

Традиционно поликристаллический кремний получают из технического кремния путём перевода его в летучие силаны (моносилан, хлорсиланы, фторсиланы) с последующими разделением образующихся силанов, ректификационной очисткой выбранного силана и восстановлением силана до металлического кремния.

Изначально при промышленном производстве поликремния использовались хлорсиланы. На 2011 год технологии на основе трихлорсилана остаются доминирующими. Идущие на смену хлорсилановым, фторсилановые технологии считаются более дешёвыми, но менее экологичными.

Стадии получения поликремния в Сименс-процессе [2] :

Синтез трихлорсилана методом низкотемпературного каталитического гидрирования четыреххлористого кремния:

Четыреххлористый кремний преобразуется в трихлорсилан с использованием рецикла образующихся побочных кремнийсодержащих веществ, что снижает себестоимость и устраняет экологические проблемы:

Выделяющийся при этом водород можно использовать многократно.

EPC Company Group предложила EPC-SCHMID технологию, основанную на диспропорционировании хлорсиланов, очистке и последующем пиролизе моносилана. По уверениям разработчиков [3] [4] по энергоёмкости и материалоёмкости технология выигрывает примерно по 30 % по сравнению с традиционным Сименс-процессом и обеспечивает выход годного продукта на уровне 80% при дополнительной очистке поликремния от бора.

Известны, но пока не получили широкого применения методы получения поликристаллического кремния через аморфную фазу методами гидролиза силанов а также восстановления силанов в плазме ВЧ и СВЧ разрядов в связи с легкой загрязняемостью и сложностью перевода аморфного кремния в кристаллическую фазу. Развиваются Сименс-технологии, например, с использованием белков, полимеров и т. п.

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Поликристаллический против монокристаллического кремния

Компоненты из поликристаллического кремния

Нанесение поликристаллического кремния на пластиковые подложки мотивировано желанием иметь возможность производить цифровые дисплеи на гибких экранах. Поэтому был разработан относительно новый метод, называемый лазерной кристаллизацией, для кристаллизации материала-предшественника аморфного кремния (a-Si) на пластиковой подложке без плавления или повреждения пластика. Короткие высокоинтенсивные ультрафиолетовые лазерные импульсы используются для нагрева осажденного материала a-Si до температуры выше точки плавления кремния без плавления всей подложки.

Сырье для фотоэлектрической промышленности

Методы осаждения

Поликремния осаждения, или процесс осаждения слоя поликристаллического кремния на полупроводниковой пластине, достигается за счет химического разложения из силана (SiH ₄ ) при высоких температурах 580 до 650 ° С. В процессе пиролиза выделяется водород.

SiH
4 (г) → Si (т) + 2 H
2 (g) CVD при 500-800 ° C

Когда скорость, с которой происходит осаждение поликремния, ниже, чем скорость, с которой поступает непрореагировавший силан, то говорят, что реакция на поверхность ограничена. Процесс осаждения, ограниченный реакцией на поверхности, в первую очередь зависит от концентрации реагента и температуры реакции. Процессы осаждения должны быть ограничены реакцией поверхности, поскольку они приводят к превосходной однородности толщины и покрытию ступеней. График зависимости логарифма скорости осаждения от величины, обратной абсолютной температуре в области, ограниченной поверхностной реакцией, дает прямую линию, наклон которой равен –qE _a / k.

При пониженных уровнях давления для производства СБИС скорость осаждения поликремния ниже 575 ° C слишком мала, чтобы быть практичной. Выше 650 ° C будет наблюдаться плохая однородность осаждения и чрезмерная шероховатость из-за нежелательных газофазных реакций и истощения силана. Давление внутри реактора низкого давления можно изменять, изменяя скорость откачки или изменяя поток газа на входе в реактор. Если входящий газ состоит как из силана, так и из азота, поток входящего газа и, следовательно, давление в реакторе можно изменять либо путем изменения потока азота при постоянном потоке силана, либо путем изменения потока азота и силана для изменения общего количества газа. расход при постоянном газовом соотношении. Недавние исследования показали, что электронно-лучевое испарение с последующей SPC (при необходимости) может быть рентабельной и более быстрой альтернативой для производства тонких пленок поли-Si солнечного качества. Показано, что модули, изготовленные таким способом, имеют фотоэлектрический КПД

Легирование поликремнием, если необходимо, также выполняется во время процесса осаждения, обычно путем добавления фосфина, арсина или диборана. Добавление фосфина или арсина приводит к более медленному осаждению, а добавление диборана увеличивает скорость осаждения. Однородность толщины осаждения обычно ухудшается при добавлении легирующих добавок во время осаждения.

Процесс Сименс

Процесс Siemens является наиболее часто используемым методом производства поликремния, особенно для электроники, с почти 75% мирового производства, использующего этот процесс по состоянию на 2005 год.

Процесс превращает MG Si в SiHCl _3, а затем в кремний в реакторе, таким образом удаляя примеси переходных металлов и легирующих примесей. Процесс относительно дорогой и медленный.

Модернизированный металлургический кремний

Q-Cells, Canadian Solar и Calisolar использовали Timminco UMG. Timminco может производить UMG-Si с 0,5 ppm бора по цене 21 долл. США / кг, но акционеры подали на нее в суд, поскольку они ожидали 10 долл. США / кг. RSI и Dow Corning также вели судебные тяжбы по технологии UMG-Si.

Возможность использования поликристаллического кремния

В настоящее время поликремний обычно используется в качестве материалов для проводящих затворов в полупроводниковых устройствах, таких как полевые МОП-транзисторы ; однако у него есть потенциал для крупномасштабных фотоэлектрических устройств. Обилие, стабильность и низкая токсичность кремния в сочетании с низкой стоимостью поликремния по сравнению с монокристаллами делают этот материал привлекательным для фотоэлектрического производства. Было показано, что размер зерна влияет на эффективность поликристаллических солнечных элементов. Эффективность солнечного элемента увеличивается с размером зерна. Этот эффект связан с уменьшением рекомбинации в солнечном элементе. Рекомбинация, которая является ограничивающим фактором для тока в солнечном элементе, чаще происходит на границах зерен, см. Рисунок 1.

Удельное сопротивление, подвижность и концентрация свободных носителей в монокристаллическом кремнии меняются в зависимости от концентрации легирования монокристаллического кремния. В то время как легирование поликристаллического кремния действительно влияет на удельное сопротивление, подвижность и концентрацию свободных носителей, эти свойства сильно зависят от размера поликристаллических зерен, который является физическим параметром, которым может управлять ученый-материаловед. Используя методы кристаллизации для образования поликристаллического кремния, инженер может контролировать размер поликристаллических зерен, которые будут изменять физические свойства материала.

Новые идеи поликристаллического кремния

Использование поликристаллического кремния в производстве солнечных элементов требует меньше материала и, следовательно, обеспечивает более высокую прибыль и увеличение производительности. Поликристаллический кремний не нужно наносить на кремниевую пластину для формирования солнечного элемента, его можно нанести на другие, более дешевые материалы, что снижает стоимость. Отсутствие необходимости в кремниевой пластине снижает дефицит кремния, с которым иногда сталкивается промышленность микроэлектроники. Примером отказа от кремниевой пластины является кристаллический кремний на стекле (CSG).

Источник

HiSoUR История культуры

Виртуальный тур, Выставка произведений искусства, История открытия, Глобальный культурный Интернет.

Поликристаллический кремний

Поликристаллический кремний, также называемый поликремнием или поли-Si, представляет собой высокочистую поликристаллическую форму кремния, используемую в качестве сырья для солнечной фотоэлектрической и электронной промышленности.

Поликремний производится из кремния металлургического класса методом химической очистки, называемым процессом Siemens. Этот процесс включает дистилляцию летучих соединений кремния и их разложение на кремний при высоких температурах. Возникающий альтернативный процесс очистки использует реактор с псевдоожиженным слоем. В фотогальванической промышленности также производится модернизированный металлургический кремний (UMG-Si) с использованием металлургических, а не химических процессов очистки. При производстве для электронной промышленности поликремний содержит примесные уровни менее одной части на миллиард (ppb), в то время как поликристаллический кремний кремния (SoG-Si) обычно менее чист. Несколько компаний из Китая, Германии, Японии, Кореи и США, таких как GCL-Poly, Wacker Chemie, OCI и Hemlock Semiconductor, а также норвежский штаб-квартира REC, составили большую часть мирового производства в объеме около 230 000 тонн в 2013.

Сырье из поликремния — большие стержни, обычно разбитые на куски конкретных размеров и упакованные в чистые помещения перед отправкой, непосредственно вливаются в многокристаллические слитки или подвергаются процессу рекристаллизации для выращивания монокристаллических булей. Затем продукты нарезаются на тонкие кремниевые пластины и используются для производства солнечных элементов, интегральных схем и других полупроводниковых приборов.

Поликремний состоит из небольших кристаллов, также известных как кристаллиты, что придает материалу типичный эффект металлической чешуйки. В то время как поликремний и мультисиликон часто используются в качестве синонимов, многокристаллический обычно относится к кристаллам размером более 1 мм. Многокристаллические солнечные элементы являются наиболее распространенным типом солнечных элементов на быстрорастущем рынке PV и потребляют большую часть мирового поликремния. Для производства 1 мегаватт (МВт) обычных солнечных модулей требуется около 5 тонн поликремния. Поликремний отличается от монокристаллического кремния и аморфного кремния.

Поликристаллический и монокристаллический кремний
В монокристаллическом кремнии, также известном как монокристаллический кремний, кристаллический каркас является гомогенным, что можно признать равномерной внешней окраской. Весь образец является единственным, непрерывным и непрерывным кристаллом, поскольку его структура не содержит границ зерен. Крупные монокристаллы являются редкими по своей природе и могут быть также трудными для производства в лаборатории (см. Также перекристаллизацию). Напротив, в аморфной структуре порядок в положениях атомов ограничен кратковременным.

Поликристаллическая и паракристаллическая фазы состоят из ряда меньших кристаллов или кристаллитов. Поликристаллический кремний (или полукристаллический кремний, поликремний, поли-Si или просто «поли») представляет собой материал, состоящий из множества небольших кристаллов кремния. Поликристаллические клетки могут быть распознаны видимым зерном, «эффектом металлической чешуйки». Полукристаллический (также солнечный) поликристаллический кремний превращается в «монокристаллический» кремний — это означает, что случайно связанные кристаллиты кремния в «поликристаллическом кремнии» преобразуются в большой «одиночный» кристалл.Монокристаллический кремний используется для производства большинства микроэлектронных устройств на основе Si. Поликристаллический кремний может достигать 99,9999%. В полупроводниковой промышленности используется ультрачистый поли, начиная с поли-стержней длиной от двух до трех метров. В микроэлектронной промышленности (полупроводниковая промышленность) поли используется как на уровне макромасштабирования, так и на микромасштабном (компонентном) уровне. Монокристаллы выращиваются с использованием методов Чохральского, флоат-зоны и Бриджмена.

Поликристаллические компоненты кремния
На уровне компонентов поликремний уже давно используется в качестве материала проводящих затворов в технологиях обработки MOSFET и CMOS. Для этих технологий он осаждается на реакторах для осаждения из паровой фазы низкого давления (LPCVD) при высоких температурах и обычно является сильно легированным n-типом или р-типом.

Совсем недавно внутренний и легированный поликремний используются в электронике большой площади в качестве активных и / или легированных слоев в тонкопленочных транзисторах. Хотя он может быть осажден с помощью LPCVD, плазменного химического осаждения из паровой фазы (PECVD) или твердофазной кристаллизации аморфного кремния в определенных режимах обработки, эти процессы по-прежнему требуют относительно высоких температур, по меньшей мере, 300 ° C. Эти температуры делают осаждение поликремния возможным для стеклянных подложек, но не для пластиковых подложек.

Отложение поликристаллического кремния на пластиковых подложках мотивируется стремлением к изготовлению цифровых дисплеев на гибких экранах. Поэтому был разработан относительно новый метод лазерной кристаллизации для кристаллизации материала предшественника аморфного кремния (a-Si) на пластиковой подложке без плавления или повреждения пластика. Короткие высокоинтенсивные ультрафиолетовые лазерные импульсы используются для нагрева осажденного материала a-Si до температуры плавления кремния без плавления всей подложки.

Поликремний имеет много применений в производстве СБИС. Одно из его основных применений — материал затвора для MOS-устройств. Электропроводность поликремния может быть увеличена путем осаждения металла (например, вольфрама) или силицида металла (такого как силицид вольфрама) над воротами. Поликремний может также использоваться в качестве резистора, проводника или в качестве омического контакта для мелких переходов с требуемой электропроводностью, достигаемой путем легирования поликремниевого материала.

Одно существенное различие между поликремнием и a-Si заключается в том, что подвижность носителей заряда поликремния может быть на порядок больше, а материал также демонстрирует большую стабильность при электрическом поле и индуцированном светом напряжении. Это позволяет создать более сложную высокоскоростную циркуляцию на стеклянной подложке вместе с устройствами a-Si, которые по-прежнему необходимы для их характеристик с малой утечкой. Когда в этом же процессе используются поликремниевые и a-Si-устройства, это называется гибридной обработкой. Полный процесс активного слоя поликремния также используется в некоторых случаях, когда требуется небольшой размер пикселя, например, в проекционных дисплеях.

Сырье для промышленности
Поликристаллический кремний является ключевым исходным материалом в фотоэлектрической промышленности на основе кристаллического кремния и используется для производства обычных солнечных элементов. Впервые в 2006 году более половины поставок поликремния в мире использовалось производителями PV. Солнечной промышленности серьезно препятствовала нехватка поставок поликремниевого сырья и в 2007 году была вынуждена простаивать около четверти своих мощностей по производству ячеек и модулей. В 2008 году было известно, что только двенадцать заводов изготовили поликремний для солнечной энергетики; однако к 2013 году их число увеличилось до более чем 100 производителей. Монокристаллический кремний более дорогой и более эффективный полупроводник, чем поликристаллический, поскольку он прошел дополнительную рекристаллизацию по процессу Чохральского.

Методы осаждения
Нанесение поликремния или процесс осаждения слоя поликристаллического кремния на полупроводниковой пластине достигается химическим разложением силана (SiH4) при высоких температурах от 580 до 650 ° C. Этот процесс пиролиза высвобождает водород.

SiH ₄ (g) → Si (s) + 2 H ₂ (g) CVD при 500-800 o C

Слои поликремния можно осаждать с использованием 100% силана при давлении 25-130 Па (0,19-0,98 торр) или 20-30% силана (разбавленного азотом) при том же общем давлении. Оба этих процесса могут осаждать поликремний на 10-200 пластин на один проход со скоростью 10-20 нм / мин и с равномерностью толщины ± 5%. Критические переменные процесса для осаждения поликремния включают температуру, давление, концентрацию силана и концентрацию легирующей примеси. Было показано, что интервалы между вафелем и размером нагрузки оказывают незначительное влияние на процесс осаждения. Скорость осаждения поликремния быстро возрастает с температурой, так как следует поведение Аррениуса, то есть скорость осаждения = A • exp (-qEa / kT), где q — заряд электрона, k — постоянная Больцмана. Энергия активации (Ea) для осаждения поликремния составляет около 1,7 эВ. Исходя из этого уравнения, скорость осаждения поликремния возрастает по мере увеличения температуры осаждения. Тем не менее, будет минимальная температура, в которой скорость осаждения становится быстрее скорости, с которой непрореагировавший силан поступает на поверхность. Помимо этой температуры скорость осаждения больше не может повышаться с температурой, поскольку в настоящее время ей мешает отсутствие силана, из которого будет генерироваться поликремний. Такую реакцию затем называют «ограниченной массой». Когда процесс осаждения поликремния становится ограниченным массой, скорость реакции становится зависимой в основном от концентрации реагентов, геометрии реактора и потока газа.

При пониженном уровне давления для производства СБИС скорость осаждения поликремния ниже 575 ° С является слишком медленной, чтобы быть практичной. При температуре выше 650 ° C будет наблюдаться слабая однородность осаждения и чрезмерная шероховатость из-за нежелательных газофазных реакций и истощения силана. Давление может изменяться внутри реактора низкого давления либо путем изменения скорости откачки, либо изменения потока входного газа в реактор. Если входной газ состоит из силана и азота, поток входного газа и, следовательно, давление в реакторе, можно варьировать либо путем изменения потока азота при постоянном потоке силана, либо изменения потока азота и силана для изменения общего газа при поддержании постоянного соотношения газа. Недавние исследования показали, что испарение электронного луча, за которым следует SPC (при необходимости), может быть экономически выгодной и более быстрой альтернативой для производства тонких пленок солнечного класса из поли-Si. Показано, что модули, изготовленные таким способом, имеют фотогальваническую эффективность

Допирование поликремния, если необходимо, также проводят во время процесса осаждения, обычно путем добавления фосфина, арсина или диборана. Добавление фосфина или арсина приводит к более медленному осаждению, в то время как добавление диборана увеличивает скорость осаждения. Равномерность толщины осаждения обычно ухудшается при добавлении присадок во время осаждения.

Модернизированный металлургический кремний
Модернизированный кремниевый (UMG) кремниевый (UMG) солнечный элемент выпускается как недорогая альтернатива поликремнию, создаваемому процессом Siemens. UMG-Si значительно снижает загрязнение различными способами, которые требуют меньше оборудования и энергии, чем процесс Siemens. Он составляет около 99% чистого, который на три или более порядка меньше чистого и примерно в 10 раз дешевле поликремния (от 1,70 до 3,20 долл. США за кг в период с 2005 по 2008 год по сравнению с 40 до 400 долл. США за кг для поликремния). Он имеет потенциал для обеспечения почти-хорошей эффективности солнечных батарей при 1/5 капитальных затрат, половину потребностей в энергии и менее 15 долларов США / кг.

Q-Cells, Canadian Solar и Calisolar использовали Timminco UMG. Timminco может производить UMG-Si с 0,5 ppm бором за 21 доллар США / кг, но предъявлены обвинения акционерам, поскольку они ожидали 10 долларов США за килограмм. RSI и Dow Corning также участвовали в судебных разбирательствах по технологии UMG-Si.

Потенциал для использования поликристаллического кремния
В настоящее время поликремний обычно используется для материалов проводящих затворов в полупроводниковых устройствах, таких как МОП-транзисторы; однако он имеет потенциал для крупномасштабных фотогальванических устройств. Обилие, стабильность и низкая токсичность кремния в сочетании с низкой стоимостью поликремния по сравнению с монокристаллами делают этот вид материала привлекательным для фотогальванического производства. Показано, что размер зерна влияет на эффективность поликристаллических солнечных элементов. Эффективность солнечных батарей увеличивается с размером зерна.Этот эффект обусловлен уменьшенной рекомбинацией в солнечном элементе. Рекомбинация, которая является ограничивающим фактором для тока в солнечной ячейке, встречается более широко на границах зерен, см. Рис. 1.

Сопротивление, подвижность и концентрация свободных носителей в монокристаллическом кремнии зависят от концентрации легирования монокристаллического кремния. В то время как легирование поликристаллического кремния оказывает влияние на удельное сопротивление, подвижность и концентрацию свободных носителей, эти свойства сильно зависят от размера поликристаллического зерна, который является физическим параметром, который может манипулировать материалистом. Благодаря способам кристаллизации с образованием поликристаллического кремния инженер может контролировать размер поликристаллических зерен, которые будут варьировать физические свойства материала.

Новые идеи для поликристаллического кремния
Использование поликристаллического кремния в производстве солнечных элементов требует меньшего количества материала и, следовательно, обеспечивает более высокую прибыль и увеличение производительности. Поликристаллический кремний не нужно наносить на кремниевую пластину, чтобы образовать солнечный элемент, скорее он может быть нанесен на другие более дешевые материалы, что снижает стоимость. Не требуя кремниевой пластины облегчает дефицит кремния время от времени сталкиваются с микроэлектроники промышленности. Примером использования кремниевой пластины является материал из кристаллического кремния на стекле (CSG)

Первоочередной задачей отрасли фотоэлектричества является эффективность клеток. Тем не менее, достаточная экономия средств при изготовлении ячеек может быть подходящей для компенсации снижения эффективности в полевых условиях, например, использования больших массивов солнечных элементов по сравнению с более компактными / более эффективными конструкциями. Такие конструкции, как CSG, привлекательны из-за низкой стоимости производства даже при сниженной эффективности. Устройства с более высокой эффективностью обеспечивают модули, которые занимают меньше места и более компактны;однако 5-10% эффективности типичных устройств CSG все еще делает их привлекательными для установки на крупных станциях центрального обслуживания, таких как электростанция.Вопрос об эффективности и стоимости — это ценное решение о том, требуется ли «солнечная батарея с высокой плотностью» или достаточная площадь для установки менее дорогих альтернатив. Например, солнечный элемент, используемый для выработки электроэнергии в удаленном месте, может потребовать более высокоэффективный солнечный элемент, чем тот, который используется для маломощных приложений, таких как освещение солнечного акцента или карманные калькуляторы или вблизи установленных электрических сетей.

Вместимость
Рынок производства поликремния быстро растет. По данным Digitimes, в июле 2011 года общий объем производства поликремния в 2010 году составил 209 000 тонн. Поставщики первого уровня составляют 64% рынка, в то время как китайские поликремниевые фирмы имеют 30% доли рынка. Ожидается, что к концу 2011 года общая добыча увеличится на 37,4% до 281 000 тонн. В 2012 году EETimes Asia прогнозирует 328 000 тонн продукции с только 196 000 тонн спроса, а спотовые цены, как ожидается, упадут на 56%. Несмотря на хорошие перспективы возобновляемой энергетики, последующее падение цен может быть жестоким для производителей. По состоянию на конец 2012 года SolarIndustryMag сообщит о мощности в 385 000 тонн к концу 2012 года.

Но по мере того, как установленные производители (упомянутые ниже) расширяют свои возможности, на рынок выходят дополнительные новички — многие из Азии. Даже давние игроки в этой области в последнее время испытывают трудности с расширением производства. Пока неясно, какие компании смогут производить по достаточно низким ценам, чтобы быть прибыльными после резкого падения спотовых цен за последние месяцы.Ведущие производственные мощности.

Wacker прогнозирует, что к 2014 году ее общая мощность по производству полипропилена увеличится до 67 000 метрических тонн за счет нового производства поликремния в Кливленде, штат Теннесси (США) с годовой мощностью 15 000 метрических тонн.

Крупнейшие производители поликремния в 2013 году (доля на рынке в%)

Другие производители
LDK Solar (2010: 15 kt) Китай.
Tokuyama Corporation (2009: 8 kt, январь 2013: 11 kt, 2015: 31 kt) Япония.
MEMC / SunEdison (2010: 8 kt, январь 2013: 18 kt) США.
Hankook Silicon (2011: 3,2 тыс. Тонн, 2013 год: 14,5 тыс. Тонн)
Nitol Solar, (2011: 5 kt, январь 2011 г.), Россия
Mitsubishi Polysilicon (2008: 4,3 тыс. Тонн)
Осака Титановые технологии (2008: 4,2 тыс. Тонн)
Daqo, (2011: 4,3 тыс. Тонн, в стадии строительства 3 тыс. Тонн), Китай
Beijing Lier High-temperature Materials Co. (2012: 5 kt)
Qatar Solar Technologies в Ras Laffan объявила о запуске в 2013 году установки мощностью 8000 тонн.

демпинг
Китайское правительство обвинило Соединенные Штаты и южнокорейских производителей в хищнических ценах или «демпинге». Как следствие, в 2013 году он ввел импортные тарифы в размере 57 процентов на поликремний, поставляемый из этих двух стран, чтобы остановить продажу продукта ниже себестоимости.

Отходы
Из-за быстрого роста производства в Китае и отсутствия регулятивного контроля поступали сообщения о сбросе отходов тетрахлорида кремния. Обычно отработанный тетрахлорид кремния рециркулируют, но это увеличивает стоимость производства, поскольку его необходимо нагревать до 1800 ° F (980 ° C).

Источник