美国《钠还原法》太阳能级多晶硅新技术

光谷子

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。


来源：Solarbe.com