半导体级多晶硅多晶硅的纯度要求?与太阳能发电用的硅相比,哪个纯度要求高?

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&&介​绍​家​用​太​阳​能​发​电​系​统​的​基​本​知​识
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你可能喜欢Scifiniti旗下SmartWafer技术可减少90%高纯度硅料使用量
  美国新兴企业Scifiniti日前开发出一款低成本SmartWafer智能硅片,据称可提高晶硅产品性能并大幅降低成本。  针对问题  为持续下调成本并促进太阳能发电的发展,整个价值链上最大的机遇是大幅下调硅片的成本。SmartWafer智能硅片是专为太阳能电池的生产而设计制造的,与传统的由半导体产业转型而来的硅片不同。  解决方案  SmartWafer智能硅片在导电基底上使用了超薄、经过沉积的高质量硅层,从而实现具有与标准硅片相同形态因子的替代品。电池和组件制造商可在无需对现有工艺流程进行任何更改,也无需购置任何新资本设备的前提下使用SmartWafer智能硅片。公司预计,高纯度硅料的使用量可因此减少90%以上,并同时通过降低硅片破损率来实现比传统硅片更为优良的产量。硅片具有30微米厚的高质量多晶硅活跃层,其下由170微米低成本基底进行机械支撑。Scifiniti公司指出,具有有效光捕捉效力的30-50微米厚的硅层所具有的转换率效率与厚达160-180微米的传统硅片相同。  产品应用  本品可应用于太阳能能级硅片生产流程中。  相关信息  SmartWafers智能硅片具有30微米厚的高质量多晶硅活跃层。除了SmartWafers智能硅片之外,Scifiniti公司还开发了一系列新技术,包括内联持续沉积系统、结晶系统和高级半导体级陶瓷工艺流程等。  上市时间  目前仍处于样品制造期间。
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>>>(15分)太阳能电池是利用光电效应实现能量变化的一种新型装置,目..
(15分)太阳能电池是利用光电效应实现能量变化的一种新型装置,目前多采用单晶硅和多晶硅作为基础材料。高纯度的晶体硅可通过以下反应获得:反应①(合成炉):反应②(还原炉):有关物质的沸点如下表所示:物质BCl3PCl3SiCl4AsCl3AlCl3SiHCl3沸点12.173.557.0129.4180(升华)31.2请回答以下问题:(1)太阳能电池的能量转化方式为&&&&&&&&&;由合成炉中得到的SiHCl3往往混有硼、磷、砷、铝等氯化物杂质,分离出SiHCl3的方法是&&&&&&&。(2)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP),则反应①的KP=&&&&&&&&&&&&&;(3)对于反应②,在0.1Mpa下,不同温度和氢气配比(H2/SiHCl3)对SiHCl3剩余量的影响如下表所示:①该反应的△H2&&&&&&&0(填“&”、“&”、“=”)②按氢气配比5:1投入还原炉中,反应至4min时测得HCl的浓度为0.12mol·L—1,则SiHCl3在这段时间内的反应速率为&&&&&&&&&&&&&&&。 ③对上表的数据进行分析,在温度、配比对剩余量的影响中,还原炉中的反应温度选择在1100℃,而不选择775℃,其中的一个原因是在相同配比下,温度对SiHCl3 剩余量的影响,请分析另一原因是&&&&&&&&&&&&&&。(4)对于反应②,在1100℃下,不同压强和氢气配比(H2/SiHCl3)对SiHCl3剩余量的影响如图27—1所示: ① 图中P1&&&&&&&&P2(填“&”、“&”、“=”)②在图27—2中画出氢气配比相同情况下,1200℃和1100℃的温度下,系统中SiHCl3剩余量随压强变化的两条变化趋势示意图。
题型:填空题难度:中档来源:不详
(1)太阳能转化为电能(1分)&&&分馏(1分)&&&&&(2)Kp= PH2·PSiHCl3/P3HCl;(2分) (3) ①&(2分)&&&&②0.01mol.L-1.min-1 &&(2分)③在1100℃时,氢气配比对SiHCl3剩余量影响明显,而在775℃&&时,氢气配比对SiHCl3的剩余量影响不明显(2分)(4) ① &&(2分)&&&&& ②作图(3分)试题分析:(1)太阳能电池的能量转化方式为太阳能转化为电能;根据表中数据可知SiHCl3的沸点较低,可采用蒸馏的方式提纯;(2)利用物质的量浓度平衡常数表达式迁移得到压强平衡常数,压强平衡常数为生成物气体分压的系数次幂的乘积与反应物气体分压系数次幂乘积的比值,则反应①的KP=PH2·PSiHCl3/P3HCl;(3)①分析题给数据知,当SiHCl3和氢气配比相同时,775℃时的SiHCl3剩余量大于1100℃时的SiHCl3剩余量,可知温度升高,平衡向逆反应方向移动,正反应方向吸热,即△H2>0;②反应至4min时测得HCl的浓度为0.12moloL-1,则v(HCl)=0.03mol.L-1.min-1,利用化学计量数之比等于反应速率之比,v(SiHCl3)=1/3×0.03mol.L-1.min-1=0.01mol.L-1.min-1;③分析题给数据知,氢气配比相同时,在1100℃时,氢气配比对SiHCl3剩余量影响明显,而在775℃时,氢气配比对SiHCl3的剩余量影响不明显;(4)①比较反应②前后气体体积大小,增大压强,SiHCl3剩余量增大,观察图象可知P1的曲线在上侧,即P1压强下SiHCl3剩余量大,P1>P2;②反应②,正反应方向气体体积增大,压强增大则SiHCl3剩余量增大;正反应方向吸热,温度升高则SiHCl3剩余量增大,据此画出图象见答案。
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据魔方格专家权威分析,试题“(15分)太阳能电池是利用光电效应实现能量变化的一种新型装置,目..”主要考查你对&&化学反应速率的定义、公式&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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化学反应速率的定义、公式
化学反应速率:
1.定义:化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。 2.表示方法:在容积不变的反应器中,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。即: 3.单位:mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1等。 4.注意:(1)化学反应速率是指一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率;通常前一段时间的平均反应速率要快于后一段时间的平均反应速率,反应速率均取正值,即v&0。 (2)在一定温度下,固体和纯液体物质单位体积的物质的量保持不变,即物质的量浓度为常数,因此在表示化学反应速率时,不代入固体或纯液体物质的浓度。浓度是指气体或溶液的浓度。 (3)同一个化学反应在相同的条件下、在同一段时间内,用不同物质表示反应速率时,数值可能相同也可能不同,但表达的意义都相同,即反应的快慢程度是一样的。 (4)在同一反应巾用不同的物质来表示反应速率时,其数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比.如化学反应:,,所以
发现相似题
与“(15分)太阳能电池是利用光电效应实现能量变化的一种新型装置,目..”考查相似的试题有:
323827381381392714363844216592388556半导体级多晶硅及太阳能级多晶硅的工艺有何区别?_百度知道
半导体级多晶硅及太阳能级多晶硅的工艺有何区别?
半导体级多晶硅:具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。太阳能级多晶硅:在半导体级多晶硅基础上继续加工,一般纯度级别高于7N都是太阳能级。多晶硅简介:多晶硅,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)。
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多晶硅的相关知识
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多晶硅是什么?
点击数:689 10:46:48 来源:
多晶硅;polycrystalline silicon 性质:灰色金属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显变形。常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化,再经冷凝、精馏、还原而得。 多晶硅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。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。 一、国际多晶硅产业概况当前,晶体硅材料(包括多晶硅和单晶硅)是最主要的光伏材料,其市场占有率在90%以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中,形成技术封锁、市场垄断的状况。多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同,分为电子级和太阳能级。其中,用于电子级多晶硅占55%左右,太阳能级多晶硅占45%,随着光伏产业的迅猛发展,太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展,预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。1994年全世界太阳能电池的总产量只有69MW,而2004年就接近1200MW,在短短的10年里就增长了17倍。专家预测太阳能光伏产业在二十一世纪前半期将超过核电成为最重要的基础能源之一。据悉,美国能源部计划到2010年累计安装容量4600MW,日本计划2010年达到5000MW,欧盟计划达到6900MW,预计2010年世界累计安装量至少18000MW。从上述的推测分析,至2010年太阳能电池用多晶硅至少在30000吨以上,表2给出了世界太阳能多晶硅工序的预测。据国外资料分析报道,世界多晶硅的产量2005年为28750吨,其中半导体级为20250吨,太阳能级为8500吨,半导体级需求量约为19000吨,略有过剩;太阳能级的需求量为15000吨,供不应求,从2006年开始太阳能级和半导体级多晶硅需求的均有缺口,其中太阳能级产能缺口更大。据日本稀有金属杂质日报道,世界半导体与太阳能多晶硅需求紧张,主要是由于以欧洲为中心的太阳能市场迅速扩大,预计2006年,2007年多晶硅供应不平衡的局面将为愈演愈烈,多晶硅价格方面半导体级与太阳能级原有的差别将逐步减小甚至消除,2005年世界太阳能电池产量约1GW,如果以1MW用多晶硅12吨计算,共需多晶硅是1.2万吨,年世界太阳能电池平均年增长率在25%,到2010年全世界半导体用于太阳能电池用多晶硅的年总的需求量将超过6.3万吨。世界多晶硅主要生产企业有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美国的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司,德国的Wacker公司等,其年产能绝大部分在1000吨以上,其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三个公司生产规模最大,年生产能力均在吨。国际多晶硅主要技术特征有以下两点:(1)多种生产工艺路线并存,产业化技术封锁、垄断局面不会改变。由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同,因此生产工艺技术不同;进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异,各有技术特点和技术秘密,总的来说,目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有:改良西门子法、硅烷法和流化床法。其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能约占世界总产能的80%,短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。(2)新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。除了传统工艺(电子级和太阳能级兼容)及技术升级外,还涌现出了几种专门生产太阳能级多晶硅的新工艺技术,主要有:改良西门子法的低价格工艺;冶金法从金属硅中提取高纯度硅;高纯度SiO2直接制取;熔融析出法(VLD:Vaper to liquid deposition);还原或热分解工艺;无氯工艺技术,Al-Si溶体低温制备太阳能级硅;熔盐电解法等。二、国内多晶硅产业概况我国集成电路的增长,硅片生产和太阳能电池产业的发展,大大带动多晶硅材料的增长。太阳能电池用多晶硅按每生产1MW多晶硅太阳能电池需要11-12吨多晶硅计算,我国2004年多晶、单晶太阳能电池产量为48.45MW,多晶硅用量为678吨左右,而实际产能已达70MW左右,多晶硅缺口达250吨以上。到2005年底国内太阳能电池产能达到300MW,实际能形成的产量约为110MW,需要多晶硅1400吨左右,预测到2010年太阳能电池产量达300MW,需要多晶硅保守估计约4200吨,因此太阳能电池的生产将大大带动多晶硅需求的增加,见表3。2005年中国太阳能电池用单晶硅企业开工率在20%-30%,半导体用单晶硅企业开工率在80%-90%,都不能满负荷生产,主要原因是多晶硅供给量不足所造成的。预计多晶硅生产企业扩产后的产量,仍然满足不了快速增长的需要。2005年全球太阳能电池用多晶硅供应量约为10448吨,而2005年太阳能用硅材料需求量约为22881吨,如果太阳能电池用多晶硅需求量按占总需求量的65%计,则太阳能电池用多晶硅需求量约为14873吨,这样全球太阳能电池用多晶硅的市场缺口达4424吨。2005年半导体用多晶硅短缺6000吨,加上太阳能用多晶硅缺口4424吨,合计10424吨,供给严重不足,导致全球多晶硅价格上涨。目前多晶硅市场的持续升温,导致各生产厂商纷纷列出了扩产计划,根据来自国际光伏组织的统计,至2008年全球多晶硅的产能将达49550吨,至2010年将达58800吨。预计到2010年全球多晶硅需求量将达85000吨,缺口26200吨。从长远来看,考虑到未来石化能源的短缺和各国对太阳能产业的大力支持,需求将持续增长。根据欧洲光伏工业联合会的2010年各国光伏产业发展计划预计,届时全球光伏产量将达到15GW(1GW=1000MW),设想其中60%使用多晶硅为原材料,如果技术进步每MW消耗10吨多晶硅,保守估计全球至少需要太阳能多晶硅5万吨以上。我国多晶硅工业起步于五、六十年代中期,生产厂多达20余家,生由于生产技术难度大,生产规模小,工艺技术落后,环境污染严重,耗能大,成本高,绝大部分企业亏损而相继停产和转产,到1996年仅剩下四家,即峨眉半导体材料厂(所),洛阳单晶硅厂、天原化工厂和棱光实业公司,合计当年产量为102.2吨,产能与生产技术都与国外有较大的差距。1995年后,棱光实业公司和重庆天原化工厂相继停产。现在国内主要多晶硅生产厂商有洛阳中硅高科技公司、四川峨眉半导体厂和四川新光硅业公司、到2005年底,洛阳中硅高科技公司300吨生产线已正式投产,二期扩建1000吨多晶硅生产线也同时破土动工,河南省计划将其扩建到3000吨规模,建成国内最大的硅产业基地。四川峨眉半导体材料厂(所)是国内最早拥有多晶硅生产技术的企业,2005年太阳能电池用户投资,扩产的220吨多晶硅生产线将于2006年上半年投产,四川新光硅业公司实施的1000吨多晶硅生产线正在加快建设,计划在2006年底投产,此外,云南、扬州、上海、黑河、锦州、青海、内蒙、宜昌、广西、重庆、辽宁、邯郸、保定、浙江等地也有建生产线设想。三、行业发展的主要问题同国际先进水平相比,国内多晶硅生产企业在产业化方面的差距主要表现在以下几个方面:1、产能低,供需矛盾突出。2005年中国太阳能用单晶硅企业开工率在20%-30%,半导体用单晶硅企业开工率在80%-90%,无法实现满负荷生产,多晶硅技术和市场仍牢牢掌握在美、日、德国的少数几个生产厂商中,严重制约我国产业发展。2、生产规模小、现在公认的最小经济规模为1000吨/年,最佳经济规模在2500吨/年,而我国现阶段多晶硅生产企业离此规模仍有较大的距离。3、工艺设备落后,同类产品物料和电力消耗过大,三废问题多,与国际水平相比,国内多晶硅生产物耗能耗高出1倍以上,产品成本缺乏竞争力。4、千吨级工艺和设备技术的可靠性、先进性、成熟性以及各子系统的相互匹配性都有待生产运行验证,并需要进一步完善和改进。5、国内多晶硅生产企业技术创新能力不强,基础研究资金投入太少,尤其是非标设备的研发制造能力差。6、地方政府和企业项目投资多晶硅项目,存在低水平重复建设的隐忧。四、行业发展的对策与建议1、发展壮大我国多晶硅产业的市场条件已经基本具备、时机已经成熟,国家相关部门加大对多晶硅产业技术研发,科技创新、工艺完善、项目建设的支持力度,抓住有利时机发展壮大我国的多晶硅产业。2、支持最具条件的改良西门子法共性技术的实施,加快突破千吨级多晶硅产业化关键技术,形成从材料生产工艺、装备、自动控制、回收循环利用的多晶硅产业化生产线,材料性能接近国际同类产品指标;建成节能、低耗、环保、循环、经济的多晶硅材料生产体系,提高我们多晶硅在国际上的竞争力。3、依托高校以及研究院所,加强新一代低成本工艺技术基础性及前瞻性研究,建立低成本太阳能及多晶硅研究开发的知识及技术创新体系,获得具有自主知识产权的生产工艺和技术。4、政府主管部门加强宏观调控与行业管理,避免低水平项目的重复投资建设,保证产业的有序、可持续发展。&&& 我国从事半导体硅材料生产企业概况:&&& 我国从事半导体硅材料生产的企业总共40余家.截止06年销售额超过一亿元的企业已达17家.&&& 1,河北宁晋单晶硅基地&&& 2,有研半导体材料股份公司&&& 3,洛阳单晶硅有限责任公司/洛阳中硅高科技有限公司&&& 4,无锡华润华晶微电子有限公司&&& 5,宁波立立电子股份有限公司&&& 6,上海合晶硅材料有限公司&&& 7,上海申和热磁公司&&& 8,娥眉半导体材料厂&&& 9,杭州海纳半导体有限公司&&& 10,万向硅峰电子股份有限公司&&& 11,锦州新日硅材料(华昌电子材料/华日硅)公司&&& 12,天津环欧半导体技术有限公司&&& 13,常州亿晶电子科技有限公司&&& 14,常州天合光能有限公司&&& 15,江苏顺大半导体发展有限公司&&& 16,新疆新能源股份有限公司&&& 17,南京国盛电子有限公司&&& 这些企业中供应半导体硅抛光片的有宁波立立电子股份有限公司、有研半导体材料股份公司、无锡华润华晶微电子有限公司、上海合晶硅材料有限公司、上海申和热磁公司等-----changaiyin单多晶硅国内含税价格单晶硅棒2600元/公斤,多晶硅棒2400元/公斤-----changaiyin。
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