哪位兄弟解释下多晶硅料和单晶硅料的区别啊
来自: 更新日期:早些时候
单晶硅和多晶硅有什么区别~
[编辑本段]多晶硅产业发展预测
高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料,在未来的50年里,还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。 随着信息技术和太阳能产业的飞速发展,全球对多晶硅的需求增长迅猛,市场供不应求。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15600吨,供不应求。近年来,全球太阳能电池产量快速增加,直接拉动了多晶硅需求的迅猛增长。全球多晶硅由供过于求转向供不应求。受此影响,作为太阳能电池主要原料的多晶硅价格快速上涨。 中国多晶硅工业起步于20世纪50年代,60年代中期实现了产业化,到70年代,生产厂家曾经发展到20多家。但由于工艺技术落后,环境污染严重,消耗大,成本高等原因,绝大部分企业亏损而相继停产或转产。到目前为止,国内有多晶硅生产条件的单位有洛阳中硅高科技有限公司、峨嵋半导体材料厂(所)、四川新光硅业科技有限责任公司3家企业。 中国集成电路和太阳能电池对多晶硅的需求快速增长,2005年集成电路产业需要电子级多晶硅约1000吨,太阳能电池需要多晶硅约1400吨;到2010年,中国电子级多晶硅年需求量将达到约2000吨,光伏级多晶硅年需求量将达到约4200吨。而中国多晶硅的自主供货存在着严重的缺口,95%以上多晶硅材料需要进口,供应长期受制于人,再加上价格的暴涨,已经危及到多晶硅下游众多企业的发展,成为制约中国信息产业和光伏产业产业发展的瓶颈问题。 由于多晶硅需求量继续加大,在市场缺口加大、价格不断上扬的刺激下,国内涌现出一股搭上多晶硅项目的热潮。多晶硅项目的投资热潮,可以说是太阳能电池市场迅猛发展的必然结果,但中国硅材料产业一定要慎重发展,不能一哄而上;关键是要掌握核心技术,否则将难以摆脱受制于人的局面。 作为高科技产业,利用硅矿开发多晶硅,产业耗能大,电力需求高。目前电价已成为中国大多数硅矿企业亟待突破的瓶颈之一。因此中国大力发展多晶硅产业,亟需在条件成熟的地方制定电价优惠政策,降低成本。 由于需求增加快速,但供给成长有限,预估多晶硅料源的供应2007年将是最严重缺乏的一年,预计到2009年,全世界多晶硅的年需求量将达到6.5万吨。在未来的3至5年间,也就是在中国的“十一五”期间,将是中国多晶硅产业快速发展的黄金时期。
[编辑本段]多晶硅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。 7·产生大量污染。
[编辑本段]多晶硅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。
中文别名:硅单晶 英文名: Monocrystalline silicon 分子式: Si 分子量:28.086 CAS 号:7440-21-3 单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,是晶体材料的重要组成部分,处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势,近三十年来,太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展,成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。
[编辑本段]发展现状
单晶硅建设项目具有巨大的市场和广阔的发展空间。在地壳中含量达25.8%的硅元素,为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。 近年来,各种晶体材料,特别是以单晶硅为代表的高科技附加值材料及其相关高技术产业的发展,成为当代信息技术产业的支柱,并使信息产业成为全球经济发展中增长最快的先导产业。单晶硅作为一种极具潜能,亟待开发利用的高科技资源,正引起越来越多的关注和重视。 与此同时,鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加,世界上许多国家正掀起开发利用太阳能的热潮并成为各国制定可持续发展战略斩重要内容。 在跨入21世纪门槛后,世界大多数国家踊跃参与以至在全球范围掀起了太阳能开发利用的“绿色能源热”,一个广泛的大规模的利用太阳能的时代正在来临,太阳能级单晶硅产品也将因此炙手可热。 此外,包括我国在内的各国政府也出台了一系列“阳光产业”的优惠政策,给予相关行业重点扶持,单晶硅产业呈现出美好的发展前景。
[编辑本段]半导体
非晶硅是一种直接能带半导体,它的结构内部有许多所谓的“悬键”,也就是没有和周围的硅原子成键的电子,这些电子在电场作用下就可以产生电流,并不需要声子的帮助,因而非晶硅可以做得很薄,还有制作成本低的优点.
[编辑本段]物理特性
硅是地球上储藏最丰富的材料之一,从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维。直到上世纪60年代开始,硅材料就取代了原有锗材料。硅材料――因其具有耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料,目前的集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。 硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。 单晶硅熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
[编辑本段]主要用途
单晶硅主要用于制作半导体元件。 用途: 是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等 现在,我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用,晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。 熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。 单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。 单晶硅棒是生产单晶硅片的原材料,随着国内和国际市场对单晶硅片需求量的快速增加,单晶硅棒的市场需求也呈快速增长的趋势。 单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸(300毫米)及18英寸(450毫米)等。直径越大的圆片,所能刻制的集成电路越多,芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。单晶硅按晶体伸长方法的不同,分为直拉法(CZ)、区熔法(FZ)和外延法。直拉法、区熔法伸长单晶硅棒材,外延法伸长单晶硅薄膜。直拉法伸长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。目前晶体直径可控制在Φ3~8英寸。区熔法单晶主要用于高压大功率可控整流器件领域,广泛用于大功率输变电、电力机车、整流、变频、机电一体化、节能灯、电视机等系列产品。目前晶体直径可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用于集成电路领域。 由于成本和性能的原因,直拉法(CZ)单晶硅材料应用最广。在IC工业中所用的材料主要是CZ抛光片和外延片。存储器电路通常使用CZ抛光片,因成本较低。逻辑电路一般使用价格较高的外延片,因其在IC制造中有更好的适用性并具有消除Latch-up的能力。 硅片直径越大,技术要求越高,越有市场前景,价值也就越高。
[编辑本段]研究趋势
日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。中国硅材料工业与日本同时起步,但总体而言,生产技术水平仍然相对较低,而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片。中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上,于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅,标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。目前,全世界单晶硅的产能为1万吨/年,年消耗量约为6000吨~7000吨。未来几年中,世界单晶硅材料发展将呈现以下发展趋势:
1、微型化
随着半导体材料技术的发展,对硅片的规格和质量也提出更高的要求,适合微细加工的大直径硅片在市场中的需求比例将日益加大。目前,硅片主流产品是200mm,逐渐向300mm过渡,研制水平达到400mm~450mm。据统计,200mm硅片的全球用量占60%左右,150mm占20%左右,其余占20%左右。Gartner发布的对硅片需求的5年预测表明,全球300mm硅片将从2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韩等国家都已经在1999年开始逐步扩大300mm硅片产量。据不完全统计,全球目前已建、在建和计划建的300mm硅器件生产线约有40余条,主要分布在美国和我国台湾等,仅我国台湾就有20多条生产线,其次是日、韩、新及欧洲。%P 世界半导体设备及材料协会(SEMI)的调查显示,2004年和2005年,在所有的硅片生产设备中,投资在300mm生产线上的比例将分别为55%和62%,投资额也分别达到130.3亿美元和184.1亿美元,发展十分迅猛。而在1996年时,这一比重还仅仅是零。
2、国际化,集团化,集中化
研发及建厂成本的日渐增高,加上现有行销与品牌的优势,使得硅材料产业形成“大者恒大”的局面,少数集约化的大型集团公司垄断材料市场。上世纪90年代末,日本、德国和韩国(主要是日、德两国)资本控制的8大硅片公司的销量占世界硅片销量的90%以上。根据SEMI提供的2002年世界硅材料生产商的市场份额显示,Shinetsu、SUMCO、Wacker、MEMC、Komatsu等5家公司占市场总额的比重达到89%,垄断地位已经形成。
3、硅基材料
随着光电子和通信产业的发展,硅基材料成为硅材料工业发展的重要方向。硅基材料是在常规硅材料上制作的,是常规硅材料的发展和延续,其器件工艺与硅工艺相容。主要的硅基材料包括SOI(绝缘体上硅)、GeSi和应力硅。目前SOI技术已开始在世界上被广泛使用,SOI材料约占整个半导体材料市场的30%左右,预计到2010年将占到50%左右的市场。Soitec公司(世界最大的SOI生产商)的2000年~2010年SOI市场预测以及2005年各尺寸SOI硅片比重预测了产业的发展前景。
4、硅片制造技术进一步升级
半导体,芯片,集成电路,设计,版图,芯片,制造,工艺目前世界普遍采用先进的切、磨、抛和洁净封装工艺,使制片技术取得明显进展。在日本,Φ200mm硅片已有50%采用线切割机进行切片,不但能提高硅片质量,而且可使切割损失减少10%。日本大型半导体厂家已经向300mm硅片转型,并向0.13μm以下的微细化发展。另外,最新尖端技术的导入,SOI等高功能晶片的试制开发也进入批量生产阶段。对此,硅片生产厂家也增加了对300mm硅片的设备投资,针对设计规则的进一步微细化,还开发了高平坦度硅片和无缺陷硅片等,并对设备进行了改进。 硅是地壳中赋存最高的固态元素,其含量为地壳的四分之一,但在自然界不存在单体硅,多呈氧化物或硅酸盐状态。硅的原子价主要为4价,其次为2价;在常温下它的化学性质稳定,不溶于单一的强酸,易溶于碱;在高温下化学性质活泼,能与许多元素化合。 硅材料资源丰富,又是无毒的单质半导体材料,较易制作大直径无位错低微缺陷单晶。晶体力学性能优越,易于实现产业化,仍将成为半导体的主体材料。 多晶硅材料是以工业硅为原料经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料,是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品,是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料,是信息产业和新能源产业最基础的原材料。
[编辑本段]单晶硅市场发展概况
2007年,中国市场上有各类硅单晶生长设备1500余台,分布在70余家生产企业。2007年5月24日,国家“863”计划超大规模集成电路(IC)配套材料重大专项总体组在北京组织专家对西安理工大学和北京有色金属研究总院承担的“TDR-150型单晶炉(12英寸MCZ综合系统)”完成了验收。这标志着拥有自主知识产权的大尺寸集成电路与太阳能用硅单晶生长设备,在我国首次研制成功。这项产品使中国能够开发具有自主知识产权的关键制造技术与单晶炉生产设备,填补了国内空白,初步改变了在晶体生长设备领域研发制造受制于人的局面。 硅材料市场前景广阔,中国硅单晶的产量、销售收入近几年递增较快,以中小尺寸为主的硅片生产已成为国际公认的事实,为世界和中国集成电路、半导体分立器件和光伏太阳能电池产业的发展做出了较大的贡献。[1]
都能,目前国内企业主要以单晶硅为主,但以后会朝多晶发展,以为多晶硅的效率比单晶硅高得多。这方面主要看生产厂家技术方面
分子结构排布不同,都可以做太阳能电池,单晶硅转换率高一些
多晶硅可以提炼到单晶硅。多晶硅:有多种特性的硅体在里面。单晶硅:只有一种特性的硅体。就是一个纯度的问题。
哪位兄弟解释下多晶硅料和单晶硅料的区别啊视频
相关评论:15599004684:哪位兄弟解释下多晶硅料和单晶硅料的区别啊
邢桂冯从工业化发展来看,重心已由单晶向多晶方向发展,主要原因为;[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少;[2] 对太阳电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料;[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展,全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺寸达到厘米级;[4...
15599004684:单晶硅和多晶硅的区别?哪种比较好?
邢桂冯1. 结构差异:单晶硅是整个晶体结构呈现单一晶格排列,具有高度的有序性;而多晶硅则由多个晶格组成,结构较为复杂。2. 物理性质差异:单晶硅具有更高的载流子迁移率,因此其电子性能相对更优;多晶硅则在某些温度条件下表现出较好的稳定性。3. 制备方法差异:单晶硅的制备工艺相对复杂,需要高纯度原料和精确...
15599004684:单晶硅和多晶硅的区别?哪种比较好?
邢桂冯晶态硅又分为单晶硅和多晶硅,它们均具有金刚石晶格,晶体硬而脆,具有金属光泽,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。单晶硅在日常生活中是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车,处处都离不开单晶硅材料,单晶硅...
15599004684:【解惑】单晶硅和多晶硅的区别
邢桂冯硅在半导体材料制作中不可或缺,其中单晶硅与多晶硅是两种常见的硅材料。单晶硅和多晶硅在物理性质、外观及生产工艺上具有显著区别。单晶硅以硅原子的金刚石晶格排列形成,其晶粒在凝固过程中保持晶面取向一致,具有较高的导电性和一致性,主要用于半导体材料和太阳能光伏发电等。而多晶硅则是单晶硅的一种变体,...
15599004684:单晶硅与多晶硅的区别
邢桂冯相比之下,多晶硅是单晶硅的原料,其纯度要求根据不同应用有所差异,如太阳能电池级多晶硅要求较低。高纯度多晶硅进一步经过熔炼和切割,用于生产各种半导体产品,尤其是太阳能电池。单晶硅在光伏技术和绿色能源领域发挥着关键作用,特别是在北京奥运会中体现了绿色理念。随着技术的发展和全球对绿色能源的追求,...
15599004684:光伏单晶和多晶哪个好
邢桂冯4.多晶硅太阳能电池的制造工艺与单晶硅太阳能电池相似,光电转换效率约为12%,略低于单晶硅太阳能电池。但材料制造简单方便,耗电省,生产总成本低,所以得到了很大的发展。单晶的转换效率高且昂贵;多晶转换效率低且便宜。国内市场有很多多晶体,或者说都是多晶体。日本的市场最近很火,但是日本要求很高,...
15599004684:硅的单晶和多晶有啥区别?
邢桂冯非晶硅、单晶硅和多晶硅是三种不同形态的硅材料。非晶硅是指硅原子无序排列的一种结构。它没有明确的晶格结构,因此在物理、电学和光学性质上与晶体材料有所不同。非晶硅材料具有非晶态的特点,常用于太阳能电池、薄膜晶体管和显示器等电子器件中。单晶硅是指硅原子按照规则的晶格排列形成的析晶结构。它...
15599004684:单晶硅与多晶硅有哪些不同点
邢桂冯多晶硅则是由数个小晶体组成的,内部存在晶界和缺陷。因此,它的电子迁移速度和电子寿命比单晶硅差一些,但是多晶硅非常坚固且材料成本较低,因此适合用于制造较低功率的电子设备。3. 用途不同 单晶硅主要用于制造高端电子设备,如通信、计算机、LED灯和太阳能电池板等。单晶硅制成的芯片具有的结构和降低功...
15599004684:多晶硅和单晶硅有什么区别?
邢桂冯1、不同功能 单晶硅:单晶硅是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。在开发能源方面是一种很有前途的材料。多晶硅: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...
15599004684:太阳能电池板上所说的单晶硅和多晶硅这两种板有什么区别?那种材料的好...
邢桂冯多晶硅好。外观不同:单晶光伏板偏黑色,电池片之间会有空隙,整块板子看起来会有白色的点。而多晶光伏板则偏蓝色。电池之间没有空隙,整体看起来很一致。相比它们的发电量。单晶片的发电量要大。效率不同:多晶在高气温下的效率衰减要比单晶小的多。所以一般市面上光伏板应用最多的就是多晶硅片了。
第11期:童言无忌,光伏选多晶还是单晶?_腾讯视频
单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅。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、电学性质等方面,多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。
参考资料:人教论坛
[编辑本段]多晶硅产业发展预测
高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料,在未来的50年里,还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。 随着信息技术和太阳能产业的飞速发展,全球对多晶硅的需求增长迅猛,市场供不应求。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15600吨,供不应求。近年来,全球太阳能电池产量快速增加,直接拉动了多晶硅需求的迅猛增长。全球多晶硅由供过于求转向供不应求。受此影响,作为太阳能电池主要原料的多晶硅价格快速上涨。 中国多晶硅工业起步于20世纪50年代,60年代中期实现了产业化,到70年代,生产厂家曾经发展到20多家。但由于工艺技术落后,环境污染严重,消耗大,成本高等原因,绝大部分企业亏损而相继停产或转产。到目前为止,国内有多晶硅生产条件的单位有洛阳中硅高科技有限公司、峨嵋半导体材料厂(所)、四川新光硅业科技有限责任公司3家企业。 中国集成电路和太阳能电池对多晶硅的需求快速增长,2005年集成电路产业需要电子级多晶硅约1000吨,太阳能电池需要多晶硅约1400吨;到2010年,中国电子级多晶硅年需求量将达到约2000吨,光伏级多晶硅年需求量将达到约4200吨。而中国多晶硅的自主供货存在着严重的缺口,95%以上多晶硅材料需要进口,供应长期受制于人,再加上价格的暴涨,已经危及到多晶硅下游众多企业的发展,成为制约中国信息产业和光伏产业产业发展的瓶颈问题。 由于多晶硅需求量继续加大,在市场缺口加大、价格不断上扬的刺激下,国内涌现出一股搭上多晶硅项目的热潮。多晶硅项目的投资热潮,可以说是太阳能电池市场迅猛发展的必然结果,但中国硅材料产业一定要慎重发展,不能一哄而上;关键是要掌握核心技术,否则将难以摆脱受制于人的局面。 作为高科技产业,利用硅矿开发多晶硅,产业耗能大,电力需求高。目前电价已成为中国大多数硅矿企业亟待突破的瓶颈之一。因此中国大力发展多晶硅产业,亟需在条件成熟的地方制定电价优惠政策,降低成本。 由于需求增加快速,但供给成长有限,预估多晶硅料源的供应2007年将是最严重缺乏的一年,预计到2009年,全世界多晶硅的年需求量将达到6.5万吨。在未来的3至5年间,也就是在中国的“十一五”期间,将是中国多晶硅产业快速发展的黄金时期。
[编辑本段]多晶硅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。 7·产生大量污染。
[编辑本段]多晶硅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。
中文别名:硅单晶 英文名: Monocrystalline silicon 分子式: Si 分子量:28.086 CAS 号:7440-21-3 单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,是晶体材料的重要组成部分,处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势,近三十年来,太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展,成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。
[编辑本段]发展现状
单晶硅建设项目具有巨大的市场和广阔的发展空间。在地壳中含量达25.8%的硅元素,为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。 近年来,各种晶体材料,特别是以单晶硅为代表的高科技附加值材料及其相关高技术产业的发展,成为当代信息技术产业的支柱,并使信息产业成为全球经济发展中增长最快的先导产业。单晶硅作为一种极具潜能,亟待开发利用的高科技资源,正引起越来越多的关注和重视。 与此同时,鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加,世界上许多国家正掀起开发利用太阳能的热潮并成为各国制定可持续发展战略斩重要内容。 在跨入21世纪门槛后,世界大多数国家踊跃参与以至在全球范围掀起了太阳能开发利用的“绿色能源热”,一个广泛的大规模的利用太阳能的时代正在来临,太阳能级单晶硅产品也将因此炙手可热。 此外,包括我国在内的各国政府也出台了一系列“阳光产业”的优惠政策,给予相关行业重点扶持,单晶硅产业呈现出美好的发展前景。
[编辑本段]半导体
非晶硅是一种直接能带半导体,它的结构内部有许多所谓的“悬键”,也就是没有和周围的硅原子成键的电子,这些电子在电场作用下就可以产生电流,并不需要声子的帮助,因而非晶硅可以做得很薄,还有制作成本低的优点.
[编辑本段]物理特性
硅是地球上储藏最丰富的材料之一,从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维。直到上世纪60年代开始,硅材料就取代了原有锗材料。硅材料――因其具有耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料,目前的集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。 硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。 单晶硅熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
[编辑本段]主要用途
单晶硅主要用于制作半导体元件。 用途: 是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等 现在,我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用,晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。 熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。 单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。 单晶硅棒是生产单晶硅片的原材料,随着国内和国际市场对单晶硅片需求量的快速增加,单晶硅棒的市场需求也呈快速增长的趋势。 单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸(300毫米)及18英寸(450毫米)等。直径越大的圆片,所能刻制的集成电路越多,芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。单晶硅按晶体伸长方法的不同,分为直拉法(CZ)、区熔法(FZ)和外延法。直拉法、区熔法伸长单晶硅棒材,外延法伸长单晶硅薄膜。直拉法伸长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。目前晶体直径可控制在Φ3~8英寸。区熔法单晶主要用于高压大功率可控整流器件领域,广泛用于大功率输变电、电力机车、整流、变频、机电一体化、节能灯、电视机等系列产品。目前晶体直径可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用于集成电路领域。 由于成本和性能的原因,直拉法(CZ)单晶硅材料应用最广。在IC工业中所用的材料主要是CZ抛光片和外延片。存储器电路通常使用CZ抛光片,因成本较低。逻辑电路一般使用价格较高的外延片,因其在IC制造中有更好的适用性并具有消除Latch-up的能力。 硅片直径越大,技术要求越高,越有市场前景,价值也就越高。
[编辑本段]研究趋势
日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。中国硅材料工业与日本同时起步,但总体而言,生产技术水平仍然相对较低,而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片。中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上,于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅,标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。目前,全世界单晶硅的产能为1万吨/年,年消耗量约为6000吨~7000吨。未来几年中,世界单晶硅材料发展将呈现以下发展趋势:
1、微型化
随着半导体材料技术的发展,对硅片的规格和质量也提出更高的要求,适合微细加工的大直径硅片在市场中的需求比例将日益加大。目前,硅片主流产品是200mm,逐渐向300mm过渡,研制水平达到400mm~450mm。据统计,200mm硅片的全球用量占60%左右,150mm占20%左右,其余占20%左右。Gartner发布的对硅片需求的5年预测表明,全球300mm硅片将从2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韩等国家都已经在1999年开始逐步扩大300mm硅片产量。据不完全统计,全球目前已建、在建和计划建的300mm硅器件生产线约有40余条,主要分布在美国和我国台湾等,仅我国台湾就有20多条生产线,其次是日、韩、新及欧洲。%P 世界半导体设备及材料协会(SEMI)的调查显示,2004年和2005年,在所有的硅片生产设备中,投资在300mm生产线上的比例将分别为55%和62%,投资额也分别达到130.3亿美元和184.1亿美元,发展十分迅猛。而在1996年时,这一比重还仅仅是零。
2、国际化,集团化,集中化
研发及建厂成本的日渐增高,加上现有行销与品牌的优势,使得硅材料产业形成“大者恒大”的局面,少数集约化的大型集团公司垄断材料市场。上世纪90年代末,日本、德国和韩国(主要是日、德两国)资本控制的8大硅片公司的销量占世界硅片销量的90%以上。根据SEMI提供的2002年世界硅材料生产商的市场份额显示,Shinetsu、SUMCO、Wacker、MEMC、Komatsu等5家公司占市场总额的比重达到89%,垄断地位已经形成。
3、硅基材料
随着光电子和通信产业的发展,硅基材料成为硅材料工业发展的重要方向。硅基材料是在常规硅材料上制作的,是常规硅材料的发展和延续,其器件工艺与硅工艺相容。主要的硅基材料包括SOI(绝缘体上硅)、GeSi和应力硅。目前SOI技术已开始在世界上被广泛使用,SOI材料约占整个半导体材料市场的30%左右,预计到2010年将占到50%左右的市场。Soitec公司(世界最大的SOI生产商)的2000年~2010年SOI市场预测以及2005年各尺寸SOI硅片比重预测了产业的发展前景。
4、硅片制造技术进一步升级
半导体,芯片,集成电路,设计,版图,芯片,制造,工艺目前世界普遍采用先进的切、磨、抛和洁净封装工艺,使制片技术取得明显进展。在日本,Φ200mm硅片已有50%采用线切割机进行切片,不但能提高硅片质量,而且可使切割损失减少10%。日本大型半导体厂家已经向300mm硅片转型,并向0.13μm以下的微细化发展。另外,最新尖端技术的导入,SOI等高功能晶片的试制开发也进入批量生产阶段。对此,硅片生产厂家也增加了对300mm硅片的设备投资,针对设计规则的进一步微细化,还开发了高平坦度硅片和无缺陷硅片等,并对设备进行了改进。 硅是地壳中赋存最高的固态元素,其含量为地壳的四分之一,但在自然界不存在单体硅,多呈氧化物或硅酸盐状态。硅的原子价主要为4价,其次为2价;在常温下它的化学性质稳定,不溶于单一的强酸,易溶于碱;在高温下化学性质活泼,能与许多元素化合。 硅材料资源丰富,又是无毒的单质半导体材料,较易制作大直径无位错低微缺陷单晶。晶体力学性能优越,易于实现产业化,仍将成为半导体的主体材料。 多晶硅材料是以工业硅为原料经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料,是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品,是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料,是信息产业和新能源产业最基础的原材料。
[编辑本段]单晶硅市场发展概况
2007年,中国市场上有各类硅单晶生长设备1500余台,分布在70余家生产企业。2007年5月24日,国家“863”计划超大规模集成电路(IC)配套材料重大专项总体组在北京组织专家对西安理工大学和北京有色金属研究总院承担的“TDR-150型单晶炉(12英寸MCZ综合系统)”完成了验收。这标志着拥有自主知识产权的大尺寸集成电路与太阳能用硅单晶生长设备,在我国首次研制成功。这项产品使中国能够开发具有自主知识产权的关键制造技术与单晶炉生产设备,填补了国内空白,初步改变了在晶体生长设备领域研发制造受制于人的局面。 硅材料市场前景广阔,中国硅单晶的产量、销售收入近几年递增较快,以中小尺寸为主的硅片生产已成为国际公认的事实,为世界和中国集成电路、半导体分立器件和光伏太阳能电池产业的发展做出了较大的贡献。[1]
都能,目前国内企业主要以单晶硅为主,但以后会朝多晶发展,以为多晶硅的效率比单晶硅高得多。这方面主要看生产厂家技术方面
分子结构排布不同,都可以做太阳能电池,单晶硅转换率高一些
多晶硅可以提炼到单晶硅。多晶硅:有多种特性的硅体在里面。单晶硅:只有一种特性的硅体。就是一个纯度的问题。
哪位兄弟解释下多晶硅料和单晶硅料的区别啊视频
相关评论:
邢桂冯从工业化发展来看,重心已由单晶向多晶方向发展,主要原因为;[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少;[2] 对太阳电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料;[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展,全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺寸达到厘米级;[4...
邢桂冯1. 结构差异:单晶硅是整个晶体结构呈现单一晶格排列,具有高度的有序性;而多晶硅则由多个晶格组成,结构较为复杂。2. 物理性质差异:单晶硅具有更高的载流子迁移率,因此其电子性能相对更优;多晶硅则在某些温度条件下表现出较好的稳定性。3. 制备方法差异:单晶硅的制备工艺相对复杂,需要高纯度原料和精确...
邢桂冯晶态硅又分为单晶硅和多晶硅,它们均具有金刚石晶格,晶体硬而脆,具有金属光泽,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。单晶硅在日常生活中是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车,处处都离不开单晶硅材料,单晶硅...
邢桂冯硅在半导体材料制作中不可或缺,其中单晶硅与多晶硅是两种常见的硅材料。单晶硅和多晶硅在物理性质、外观及生产工艺上具有显著区别。单晶硅以硅原子的金刚石晶格排列形成,其晶粒在凝固过程中保持晶面取向一致,具有较高的导电性和一致性,主要用于半导体材料和太阳能光伏发电等。而多晶硅则是单晶硅的一种变体,...
邢桂冯相比之下,多晶硅是单晶硅的原料,其纯度要求根据不同应用有所差异,如太阳能电池级多晶硅要求较低。高纯度多晶硅进一步经过熔炼和切割,用于生产各种半导体产品,尤其是太阳能电池。单晶硅在光伏技术和绿色能源领域发挥着关键作用,特别是在北京奥运会中体现了绿色理念。随着技术的发展和全球对绿色能源的追求,...
邢桂冯4.多晶硅太阳能电池的制造工艺与单晶硅太阳能电池相似,光电转换效率约为12%,略低于单晶硅太阳能电池。但材料制造简单方便,耗电省,生产总成本低,所以得到了很大的发展。单晶的转换效率高且昂贵;多晶转换效率低且便宜。国内市场有很多多晶体,或者说都是多晶体。日本的市场最近很火,但是日本要求很高,...
邢桂冯非晶硅、单晶硅和多晶硅是三种不同形态的硅材料。非晶硅是指硅原子无序排列的一种结构。它没有明确的晶格结构,因此在物理、电学和光学性质上与晶体材料有所不同。非晶硅材料具有非晶态的特点,常用于太阳能电池、薄膜晶体管和显示器等电子器件中。单晶硅是指硅原子按照规则的晶格排列形成的析晶结构。它...
邢桂冯多晶硅则是由数个小晶体组成的,内部存在晶界和缺陷。因此,它的电子迁移速度和电子寿命比单晶硅差一些,但是多晶硅非常坚固且材料成本较低,因此适合用于制造较低功率的电子设备。3. 用途不同 单晶硅主要用于制造高端电子设备,如通信、计算机、LED灯和太阳能电池板等。单晶硅制成的芯片具有的结构和降低功...
邢桂冯1、不同功能 单晶硅:单晶硅是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。在开发能源方面是一种很有前途的材料。多晶硅: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...
邢桂冯多晶硅好。外观不同:单晶光伏板偏黑色,电池片之间会有空隙,整块板子看起来会有白色的点。而多晶光伏板则偏蓝色。电池之间没有空隙,整体看起来很一致。相比它们的发电量。单晶片的发电量要大。效率不同:多晶在高气温下的效率衰减要比单晶小的多。所以一般市面上光伏板应用最多的就是多晶硅片了。