目前,，國(guó)際多晶硅生產(chǎn)的主流工藝是改良西門(mén)子工藝,，占總產(chǎn)能85%以上，2010年用該技術(shù)生產(chǎn)的多晶硅占全球總產(chǎn)量16.7萬(wàn)噸的86.6%,。
該技術(shù)成熟于上世紀(jì)70年代,，在沉寂近20年后，伴隨光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，世界各國(guó)均對(duì)該技術(shù)進(jìn)行二次創(chuàng)新,，如中硅高科突破了大型低溫氫化技術(shù)、大型節(jié)能還原爐技術(shù),、高效加壓精餾提純技術(shù),、高效加壓三氯氫硅合成技術(shù),、尾氣干法回收技術(shù)、四氯化硅生產(chǎn)氣相白碳黑技術(shù)和熱能綜合利用技術(shù),。隨規(guī)?；a(chǎn)，該技術(shù)仍有提升空間,。
近年來(lái),，改良西門(mén)子法技術(shù)隨其產(chǎn)量的擴(kuò)張，其競(jìng)爭(zhēng)能力得以強(qiáng)化,，主流工藝地位進(jìn)一步穩(wěn)固,，未來(lái)20年甚至更多年仍將是主流技術(shù)。改良西門(mén)子法因?yàn)楫a(chǎn)品純度高,、生產(chǎn)成本低,，可以滿(mǎn)足大規(guī)模、安全,、環(huán)保生產(chǎn)要求,，成為市場(chǎng)首選的主流工藝。從成本角度比較,，瓦克和REC的成本已經(jīng)基本接近,，顯示出該技術(shù)具備旺盛的生命力。下面介紹一下幾種主要的多晶硅的生產(chǎn)方法,。
1 改良西門(mén)子法——閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法
改良西門(mén)子法是用氯和氫合成氯化氫（或外購(gòu)氯化氫）,，氯化氫和產(chǎn)業(yè)硅粉在一定的溫度下合成三氯氫硅，然后對(duì)三氯氫硅進(jìn)行分離精餾提純,，提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)進(jìn)行CVD反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅,。
國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠盡大部分采用此法生產(chǎn)電子級(jí)與太陽(yáng)能級(jí)多晶硅。
2 硅烷法——硅烷熱分解法
硅烷（SiH4）是以四氯化硅氫化法,、硅合金分解法,、氫化物還原法、硅的直接氫化法等方法制取,。然后將制得的硅烷氣提純后在熱分解爐生產(chǎn)純度較高的棒狀多晶硅,。以前只有日本小松把握此技術(shù)，由于發(fā)生過(guò)嚴(yán)重的爆炸事故后,，沒(méi)有繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn),。但美國(guó)Asimi和SGS公司仍采用硅烷氣熱分解生產(chǎn)純度較高的電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品。
3 流化床法
以四氯化硅,、氫氣,、氯化氫和產(chǎn)業(yè)硅為原料在流化床內(nèi)（沸騰床）高溫高壓下天生三氯氫硅，將三氯氫硅再進(jìn)一步歧化加氫反應(yīng)天生二氯二氫硅,，繼而天生硅烷氣,。
制得的硅烷氣通進(jìn)加有小顆粒硅粉的流化床反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解反應(yīng),，天生粒狀多晶硅產(chǎn)品。由于在流化床反應(yīng)爐內(nèi)參與反應(yīng)的硅表面積大,，生產(chǎn)效率高,，電耗低與本錢(qián)低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅,。唯一的缺點(diǎn)是安全性差,，危險(xiǎn)性大。其次是產(chǎn)品純度不高,，但基本能滿(mǎn)足太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的使用,。
此法是美國(guó)聯(lián)合碳化合物公司早年研究的工藝技術(shù)。目前世界上只有美國(guó)MEMC公司采用此法生產(chǎn)粒狀多晶硅,。此法比較適合生產(chǎn)價(jià)廉的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅,。
目前，國(guó)際多晶硅生產(chǎn)的主流工藝是改良西門(mén)子工藝,，占總產(chǎn)能85%以上,，2010年用該技術(shù)生產(chǎn)的多晶硅占全球總產(chǎn)量16.7萬(wàn)噸的86.6%。
該技術(shù)成熟于上世紀(jì)70年代,，在沉寂近20年后,，伴隨光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，世界各國(guó)均對(duì)該技術(shù)進(jìn)行二次創(chuàng)新,，如中硅高科突破了大型低溫氫化技術(shù),、大型節(jié)能還原爐技術(shù)、高效加壓精餾提純技術(shù),、高效加壓三氯氫硅合成技術(shù),、尾氣干法回收技術(shù)、四氯化硅生產(chǎn)氣相白碳黑技術(shù)和熱能綜合利用技術(shù),。隨規(guī)?；a(chǎn)，該技術(shù)仍有提升空間,。
近年來(lái),，改良西門(mén)子法技術(shù)隨其產(chǎn)量的擴(kuò)張,，其競(jìng)爭(zhēng)能力得以強(qiáng)化,，主流工藝地位進(jìn)一步穩(wěn)固，未來(lái)20年甚至更多年仍將是主流技術(shù),。改良西門(mén)子法因?yàn)楫a(chǎn)品純度高,、生產(chǎn)成本低，可以滿(mǎn)足大規(guī)模,、安全,、環(huán)保生產(chǎn)要求,，成為市場(chǎng)首選的主流工藝。從成本角度比較,，瓦克和REC的成本已經(jīng)基本接近,，顯示出該技術(shù)具備旺盛的生命力。下面介紹一下幾種主要的多晶硅的生產(chǎn)方法,。
1 改良西門(mén)子法——閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法
改良西門(mén)子法是用氯和氫合成氯化氫（或外購(gòu)氯化氫）,，氯化氫和產(chǎn)業(yè)硅粉在一定的溫度下合成三氯氫硅，然后對(duì)三氯氫硅進(jìn)行分離精餾提純,，提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)進(jìn)行CVD反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅,。
國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠盡大部分采用此法生產(chǎn)電子級(jí)與太陽(yáng)能級(jí)多晶硅。
2 硅烷法——硅烷熱分解法
硅烷（SiH4）是以四氯化硅氫化法,、硅合金分解法,、氫化物還原法、硅的直接氫化法等方法制取,。然后將制得的硅烷氣提純后在熱分解爐生產(chǎn)純度較高的棒狀多晶硅,。以前只有日本小松把握此技術(shù)，由于發(fā)生過(guò)嚴(yán)重的爆炸事故后,，沒(méi)有繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn),。但美國(guó)Asimi和SGS公司仍采用硅烷氣熱分解生產(chǎn)純度較高的電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品。
3 流化床法
以四氯化硅,、氫氣,、氯化氫和產(chǎn)業(yè)硅為原料在流化床內(nèi)（沸騰床）高溫高壓下天生三氯氫硅，將三氯氫硅再進(jìn)一步歧化加氫反應(yīng)天生二氯二氫硅,，繼而天生硅烷氣,。
制得的硅烷氣通進(jìn)加有小顆粒硅粉的流化床反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解反應(yīng)，天生粒狀多晶硅產(chǎn)品,。由于在流化床反應(yīng)爐內(nèi)參與反應(yīng)的硅表面積大,，生產(chǎn)效率高，電耗低與本錢(qián)低,，適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅,。唯一的缺點(diǎn)是安全性差，危險(xiǎn)性大,。其次是產(chǎn)品純度不高,，但基本能滿(mǎn)足太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的使用。
此法是美國(guó)聯(lián)合碳化合物公司早年研究的工藝技術(shù),。目前世界上只有美國(guó)MEMC公司采用此法生產(chǎn)粒狀多晶硅,。此法比較適合生產(chǎn)價(jià)廉的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅。
4 太陽(yáng)能級(jí)多晶硅新工藝技術(shù)
除了上述改良西門(mén)子法、硅烷熱分解法,、流化床反應(yīng)爐法三種方法生產(chǎn)電子級(jí)與太陽(yáng)能級(jí)多晶硅以外,，還涌現(xiàn)出幾種專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅新工藝技術(shù)。
1）冶金法生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅
據(jù)資料報(bào)導(dǎo)：日本川崎制鐵公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太陽(yáng)能電池廠（SHARP公司）應(yīng)用,，現(xiàn)已形成800噸/年的生產(chǎn)能力,，全量供給SHARP公司。
主要工藝是：選擇純度較好的產(chǎn)業(yè)硅（即冶金硅）進(jìn)行水平區(qū)熔單向凝固成硅錠,，往除硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分后,，進(jìn)行粗粉碎與清洗，在等離子體融解爐中往除硼雜質(zhì),，再進(jìn)行第二次水平區(qū)熔單向凝固成硅錠,，往除第二次區(qū)熔硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分，經(jīng)粗粉碎與清洗后,，在電子束融解爐中往除磷和碳雜質(zhì),，直接天生太陽(yáng)能級(jí)多晶硅。
2）氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽(yáng)能級(jí)多晶硅
據(jù)資料報(bào)導(dǎo)[1]以日本Tokuyama公司為代表,，目前10噸試驗(yàn)線(xiàn)在運(yùn)行,，200噸半貿(mào)易化規(guī)模生產(chǎn)線(xiàn)在2005-2006年間投進(jìn)試運(yùn)行。
主要工藝是：將反應(yīng)器中的石墨管的溫度升高到1500℃,，流體三氯氫硅和氫氣從石墨管的上部注進(jìn),，在石墨管內(nèi)壁1500℃高溫處反應(yīng)天生液體狀硅，然后滴進(jìn)底部,，溫度回升變成固體粒狀的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅,。
3）重?fù)焦鑿U物提純法生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅
據(jù)美國(guó)Crystal Systems資料報(bào)導(dǎo)，美國(guó)通過(guò)對(duì)重?fù)絾尉Ч枭a(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的硅廢物提純后,，可以用作太陽(yáng)能電池生產(chǎn)用的多晶硅,，終極本錢(qián)價(jià)可看控制在20美元/Kg以下。
這里對(duì)幾家國(guó)內(nèi)多晶硅廠和國(guó)外多晶硅廠的設(shè)備技術(shù)做些比較,。
國(guó)外多晶硅生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)：
1）研發(fā)的新工藝技術(shù)幾乎全是以滿(mǎn)足太陽(yáng)能光伏硅電池行業(yè)所需要的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅,。
2）研發(fā)的新工藝技術(shù)主要集中體現(xiàn)在多晶硅天生反應(yīng)器裝置上，多晶硅天生反應(yīng)器是復(fù)雜的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)進(jìn)步產(chǎn)能,、降低能耗的關(guān)鍵裝置,。
3）研發(fā)的流化床（FBR）反應(yīng)器粒狀多晶硅天生的工藝技術(shù)，將是生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅首選的工藝技術(shù),。其次是研發(fā)的石墨管狀爐（Tube-Recator）反應(yīng)器,，也是降低多晶硅生產(chǎn)電耗，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性大規(guī)?；a(chǎn),，進(jìn)步生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)本錢(qián)的新工藝技術(shù),。
4）流化床（FBR）反應(yīng)器和石墨管狀爐（Tube-Recator）反應(yīng)器,，天生粒狀多晶硅的硅原料可以用硅烷、二氯二氫硅或是三氯氫硅,。
5）在2005年前多晶硅擴(kuò)產(chǎn)中100%都采用改良西門(mén)子工藝,。在2005年后多晶硅擴(kuò)產(chǎn)中除Elkem外，基本上仍采用改良西門(mén)子工藝,。
通過(guò)以上分析可以看出,，目前多晶硅主要的新增需求來(lái)自于太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)，國(guó)際上已經(jīng)形成開(kāi)發(fā)低本錢(qián),、低能耗的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅生產(chǎn)新工藝技術(shù)的高潮,，并趨向于把生產(chǎn)低純度的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅工藝和生產(chǎn)高純度電子級(jí)多晶硅工藝區(qū)分開(kāi)來(lái)，以降低太陽(yáng)能級(jí)多晶硅生產(chǎn)本錢(qián),，從而降低太陽(yáng)能電池制造本錢(qián),，促進(jìn)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，普及太陽(yáng)能的利用,，無(wú)疑是一個(gè)重要的技術(shù)決策方向,。
國(guó)內(nèi)多晶硅技術(shù)發(fā)趨勢(shì)
近年來(lái)，多晶硅行業(yè)最大的變化是認(rèn)識(shí)的變化,。關(guān)于多晶硅的“污染”問(wèn)題,，國(guó)際上傳統(tǒng)7大多晶硅巨頭均在美、日,、德等發(fā)達(dá)國(guó)家,，這充分說(shuō)明能耗和污染不是問(wèn)題。
從技術(shù)上來(lái)看,，多晶硅的環(huán)保和污染問(wèn)題并不存在技術(shù)瓶頸,，相對(duì)于其他化工企業(yè)，多晶硅的“污染源”單純,、易處理,、易防控；多晶硅的環(huán)保污染問(wèn)題更多的是管理和意識(shí)問(wèn)題,。國(guó)家38號(hào)文對(duì)環(huán)保問(wèn)題做了嚴(yán)格規(guī)定,，工業(yè)和信息化部出臺(tái)的《多晶硅準(zhǔn)入條件》也進(jìn)一步明確，通過(guò)氫化,、綜合利用等技術(shù)措施回收副產(chǎn)物,，形成閉路循環(huán)工藝，回收副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成多晶硅原料,，對(duì)降低多晶硅成本也是極為有利的,，所以企業(yè)也有積極性解決環(huán)境問(wèn)題?，F(xiàn)在所有千噸以上級(jí)別的多晶硅企業(yè)環(huán)境優(yōu)美，環(huán)保達(dá)標(biāo),。
目前國(guó)內(nèi)的幾家多晶硅生產(chǎn)單位的擴(kuò)產(chǎn),，都是采用改良西門(mén)子工藝技術(shù)。還沒(méi)見(jiàn)到新的工藝技術(shù)有所突破的報(bào)導(dǎo),。
《多晶硅行業(yè)準(zhǔn)入條件》的出臺(tái),，提高了準(zhǔn)入門(mén)檻，提出了安全,、能耗,、環(huán)保要求，對(duì)多晶硅行業(yè)具備指導(dǎo)意義,，有力于規(guī)范行業(yè)發(fā)展,，有利于國(guó)家資源向低能耗、無(wú)污染的企業(yè)傾斜,。多晶硅行業(yè)準(zhǔn)入條件也是針對(duì)主流工藝的,，對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)，鼓勵(lì)技術(shù)改造,，降低能耗,，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，目標(biāo)明確,。
此外,，多晶硅新工藝的研發(fā)方興未艾，國(guó)內(nèi)外正在研究的“冶金法,、物理法,、化學(xué)法、化學(xué)物理法”等等,，統(tǒng)稱(chēng)為“低能耗,、低成本新技術(shù)”，這些方法可以參照準(zhǔn)入條件,，在產(chǎn)品質(zhì)量,、能耗、環(huán)保,、安全,、大規(guī)模生產(chǎn)等方面可以一一對(duì)照，只有在新技術(shù)的性?xún)r(jià)比有優(yōu)勢(shì)的條件下,，才有可能得到市場(chǎng)認(rèn)可,，才有生存力，是否真是“低能耗,、低成本新技術(shù)”,。