多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如，在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面，遠(yuǎn)不如單晶硅明顯；在電學(xué)性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導(dǎo)電性。在化學(xué)活性方面，兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類型和電阻率等。

  
一、國際多晶硅產(chǎn)業(yè)概況

當(dāng)前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場占有率在90％以上,而且在今后相當(dāng)長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長期以來掌握在美、日、德等3個國家7個公司的10家工廠手中，形成技術(shù)封鎖、市場壟斷的狀況。

多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。按純度要求不同，分為電子級和太陽能級。其中，用于電子級多晶硅占55％左右，太陽能級多晶硅占45％，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，預(yù)計(jì)到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級多晶硅。

1994年全世界太陽能電池的總產(chǎn)量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增長了17倍。專家預(yù)測太陽能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)前半期將超過核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一，世界各國太陽能電池產(chǎn)量和構(gòu)成比例見表1。



據(jù)悉，美國能源部計(jì)劃到2010年累計(jì)安裝容量4600MW，日本計(jì)劃2010年達(dá)到5000MW，歐盟計(jì)劃達(dá)到6900MW，預(yù)計(jì)2010年世界累計(jì)安裝量至少18000MW。

從上述的推測分析，至2010年太陽能電池用多晶硅至少在30000噸以上，表2給出了世界太陽能多晶硅工序的預(yù)測。據(jù)國外資料分析報(bào)道，世界多晶硅的產(chǎn)量2005年為28750噸，其中半導(dǎo)體級為20250噸，太陽能級為8500噸，半導(dǎo)體級需求量約為19000噸，略有過剩；太陽能級的需求量為15000噸，供不應(yīng)求，從2006年開始太陽能級和半導(dǎo)體級多晶硅需求的均有缺口，其中太陽能級產(chǎn)能缺口更大。




據(jù)日本稀有金屬雜質(zhì)2005年11月24日報(bào)道，世界半導(dǎo)體與太陽能多晶硅需求緊張，主要是由于以歐洲為中心的太陽能市場迅速擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2006年，2007年多晶硅供應(yīng)不平衡的局面將為愈演愈烈，多晶硅價格方面半導(dǎo)體級與太陽能級原有的差別將逐步減小甚至消除，2005年世界太陽能電池產(chǎn)量約1GW，如果以1MW用多晶硅12噸計(jì)算，共需多晶硅是1.2萬噸，2005－2010年世界太陽能電池平均年增長率在25％，到2010年全世界半導(dǎo)體用于太陽能電池用多晶硅的年總的需求量將超過6.3萬噸。

世界多晶硅主要生產(chǎn)企業(yè)有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美國的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司，德國的Wacker公司等，其年產(chǎn)能絕大部分在1000噸以上，其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三個公司生產(chǎn)規(guī)模最大，年生產(chǎn)能力均在3000－5000噸。

國際多晶硅主要技術(shù)特征有以下兩點(diǎn)：

（1）多種生產(chǎn)工藝路線并存，產(chǎn)業(yè)化技術(shù)封鎖、壟斷局面不會改變。由于各多晶硅生產(chǎn)工廠所用主輔原料不盡相同，因此生產(chǎn)工藝技術(shù)不同；進(jìn)而對應(yīng)的多晶硅產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)、用途、產(chǎn)品檢測方法、過程安全等方面也存在差異，各有技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)秘密，總的來說，目前國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。其中改良西門子工藝生產(chǎn)的多晶硅的產(chǎn)能約占世界總產(chǎn)能的80％，短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷封鎖的局面不會改變。

（2）新一代低成本多晶硅工藝技術(shù)研究空前活躍。除了傳統(tǒng)工藝（電子級和太陽能級兼容）及技術(shù)升級外，還涌現(xiàn)出了幾種專門生產(chǎn)太陽能級多晶硅的新工藝技術(shù)，主要有：改良西門子法的低價格工藝；冶金法從金屬硅中提取高純度硅；高純度SiO2直接制??；熔融析出法（VLD：Vaper to liquid deposition）；還原或熱分解工藝；無氯工藝技術(shù)，Al－Si溶體低溫制備太陽能級硅；熔鹽電解法等。

二、國內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)概況

我國集成電路的增長，硅片生產(chǎn)和太陽能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大大帶動多晶硅材料的增長。

太陽能電池用多晶硅按每生產(chǎn)1MW多晶硅太陽能電池需要11－12噸多晶硅計(jì)算，我國2004年多晶、單晶太陽能電池產(chǎn)量為48.45MW，多晶硅用量為678噸左右，而實(shí)際產(chǎn)能已達(dá)70MW左右，多晶硅缺口達(dá)250噸以上。

到2005年底國內(nèi)太陽能電池產(chǎn)能達(dá)到300MW，實(shí)際能形成的產(chǎn)量約為110MW，需要多晶硅1400噸左右，預(yù)測到2010年太陽能電池產(chǎn)量達(dá)300MW，需要多晶硅保守估計(jì)約4200噸，因此太陽能電池的生產(chǎn)將大大帶動多晶硅需求的增加，見表3。



2005年中國太陽能電池用單晶硅企業(yè)開工率在20％－30％，半導(dǎo)體用單晶硅企業(yè)開工率在80％－90％，都不能滿負(fù)荷生產(chǎn)，主要原因是多晶硅供給量不足所造成的。預(yù)計(jì)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)后的產(chǎn)量，仍然滿足不了快速增長的需要。

2005年全球太陽能電池用多晶硅供