摘要：随着节能环保理念的不断深入下，太阳能技术作为新能源中的一种，也在各行业得到广泛的应用。为实现对太阳能电池成本的充分降低，近些年世界各国对于其进行大量研究分析，多晶硅材料也逐渐的进入人们视线中，多晶硅太阳能的电池成本相对较低，和非晶硅的电池是比较接近的，光电转化效率较高，和单晶硅的电池接近，因为多晶硅的太阳能电池有着非晶硅电池、单晶硅电池这两者的优点，促使不断的提升了在太阳能电池总产量中的比率。下面就基于作者实际工作经验，简要的探讨太阳能电池的多晶硅材料生产及其发展，希望对有关从业人员可以提供借鉴和参考的作用。
关键词：太阳能电池；多晶硅；生产
前言：
在天然气、石油和煤炭等化石能源消耗不断加快下，世界化石能源存储量也在减少，特别是化石能源使用阶段，所产生的生态环境的污染问题对人类社会可持续化的发展有着严重的影响。所以，各国也就纷纷加大研发新能源，为更好的对能源危机问题进行应对，国家大力推广新能源的政策，多晶硅光伏产业也因此得到不断的壮大，成为保持国际先进水平，并且可以参与国际竞争的产业之一。本文主要分析多晶硅片的生产。
1 多晶硅的概念分析
多晶硅主要是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。利用价值：从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。
多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。
多晶硅技术严格地说是一种工艺，这种工艺所使用的液晶分子是具有多晶硅特点的产品。这种工艺比传统的镀膜更加昂贵，但是它带来了一些额外的好处，除了孔径比增加外，多晶硅层的使用使得在面板边缘构造驱动电路成为可能，从而能够无需接片在底层很好地实现连接。这意味着可使连接到面板上的接头数目减少95%以上，而且同时增加了显示的物理可靠性。
多晶硅技术屏更多地被应用到笔记本等屏幕较小的显示屏中，多晶硅屏幕比无定形屏幕亮得多，反应速度也快，并且具有更高的对比度，更高的视角，多晶硅显示屏还可以从不同的角度释放出光源体，有近乎立体的效果。
2 太阳能电池中的多晶硅片材料生产现状分析
2.1 多晶硅片材料的工艺技术现状
在近些年来，我国各多晶硅企业不断的加大对多晶硅工艺技术研发的力度，经过对其工艺的优化和技术上的改造，有效的解决多晶硅生产阶段所遇到的问题，进而有效的降低多晶硅材料的生产成本，提高多晶硅材料生产的能力。按照有关资料分析得知，截至2017年上半年，多晶硅光伏产业的平均还原电耗由2009年的120千瓦时／公斤降至目前的45千瓦时／公斤以下，下降幅度达到了62．5％；平均综合电耗由180千瓦时／公斤降至目前的70千瓦时／公斤以下，下降幅度达到了61．1％。而部分多晶硅企业的还原电耗和综合电耗甚至下降到了40千瓦时／公斤和60千瓦时／公斤以下，这些数据都体现出我国我太阳能电池多晶硅片材料在当前处在国际领先的水平。
2.2多晶硅材料产品品质现状
在随着多晶硅企业不断增多下，多晶硅的工艺技术研发力度也在加大，如今国内的多晶硅材料产品品质也有所提升。按照相关数据分析得知，截止在2017年的上半年，国内共有18家多晶硅企业，而在这些多晶硅企业中赛维LDK、亚洲硅业、洛阳中硅、新疆大全、四川永祥、特变电工、江苏中能等七家具有代表性的多晶硅企业其多晶硅生产量在国内总产量中达到了79．4％，而他们不论是生产规模、生产技术，还是生产成本、生产质量等各个方面都已经接近甚至代表了国际多晶硅行业的领先水平。比如目前国内生产的太阳能级多晶硅产品就可以完全满足国内单晶硅片、多晶硅片的品质需求，而昆明冶研、黄河水电等多晶硅企业生产的高纯电子级多晶硅也得到了市场的广泛认可。
2.3 多晶硅材料自给率现状
结合有关资料分析得知，2007年国内多晶硅的生产产量仅有1130吨，国内总消费量占比仅10．9％，全球总产量占比甚至小于5％。而伴随伴随国家大力推广新能源政策，多晶硅光伏产业得到了迅速发展与壮大，到了2016年的时候，国内多晶硅的生产产量跃升至19．6万吨，国内总消费量占比达到了58．3％，全球总产量占比超过了50％，到了2017年的时候，国内多晶硅的生产产量跃升至24万吨，国内总消费量占比达到了72．7％，全球总产量占比超过了60％，预期到2018年底，国内多晶硅的生产产量将超过35万吨，因此在扩张的产能和强劲的需求支撑下，预计今后数年国内多晶硅产量将继续保持增长态势。
3 太阳能电池用多晶硅材料的发展展望分析
2017年3月28日，在中国光伏行业协会的指导下，由光伏材料与技术国家重点实验室、光伏科学与技术国家重点实验室、PVlTr技术•智库和光伏产业观察主办，保利协鑫能源控股有限公司协办的“2017多晶硅电池技术路线和发展趋势研讨会”在北京中土大厦隆重召开，阿特斯（中国）投资有限公司技术高级总监王栩生在会上指出，随着技术的不断成熟以及制作成本的压力，金刚线切片的比例将越来越大，并将超越砂浆切片；黑硅技术的价值在于使金刚线切片在多晶上的应用成为可能。目前湿法黑硅技术已经通过GW级量产验证，而黑硅技术+金刚线切片则是多晶光伏解决方案降本的“金钥匙”。未来黑硅技术会成为多晶技术的主流，这将会让多晶继续维持晶硅的主流地位。杨凌美畅新材料有限公司董事长吴英也在会上表示，能源的未来是清洁能源，清洁能源推广的关键之一在于光伏发电加快平价上网进程，平价上网迫切要求持续降低非硅成本，这推动着硅片制造沿着出片更多、线耗更省、切割更快、硅片更薄的方向发展。为了顺应这一趋势，开发相应规格的金刚线就是未来的方向。
结束语：
总而言之，在经过多年的快速发展，如今国内太阳能电池用多晶硅材料的生产技术水平和产品质量处于不断提升之中，一些多晶硅企业甚至具有了代表国际多晶硅行业领先水平的实力。但我们还需要看到多晶硅光伏行业虽然取得了不俗的发展成绩，但是仍然需要积极探寻进一步发展的对策和途径，从而推动我国多晶硅光伏行业持续发展，以便更好地应当能源危机问题。
参考文献：
[1]王晓英，王宇光，谷新春，等．多晶硅制备工艺及发展趋势[J]．化工进展，2013，32（06）：1336—1340．
[2]田秫，谢刚，俞小花，等．多晶硅生产的研究现状及发展趋势[J]．云南冶金，2011，40（03）：51—55+79．
[3]侯彦青，谢刚，陶东平，等。太阳能级多晶硅生产工艺[J]．材料导报，2010，24（13）：31．34+4
[4]覃榆森，朱海东，陈丽萍，朱凡，季静佳，施正荣. 多晶硅太阳电池制绒过程的质量控制[C]. 中国可再生能源学会，江苏省光伏产业协会，2010：170-173.
[5]汪丽婷. 岩棉生产过程中的质量控制[C]. 中国绝热节能材料协会，2014：58-61.
[6]温和荣. SMT生产过程中的质量控制[C]. 中国电子学会，北京电子学会，2001：4-5.
[7]黄爱书，路继民，贾建成，何清改. 生产优质焦炭的全过程质量控制[C]. 中国炼焦行业协会，2005：135-141.
[8]汪丽婷. 岩棉生产过程中的质量控制[C]. 中国绝热节能材料协会，2014.
论文作者:刘沛然
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/25
标签：多晶硅论文; 多晶论文; 材料论文; 单晶硅论文; 太阳能电池论文; 硅片论文; 光伏论文; 《基层建设》2019年第20期论文;