主题：【原创】 真正光伏业内人说光伏 （1） -- phjhuan
这个行业真正兴起，也就几年的事。
更新的都在下面，看右边也能看到题目
这个题目是有点托大，不过想着某大厂的一些普工，能靠完全照抄，在小厂当工艺主管；某些根正苗红的Master和Doctor，能靠头上的光环，什么都不用做就成了研发主管；某些老先生，能在一年又一年的展会上，用几乎没改过的PPT，重复放着谁都知道的数据和图表，仍然能够被称为权威；就觉得这个还是可以的。
【原创】多晶硅—单晶硅
http://www.ccthere.com/article/2594122
这篇文章和这一系列写的其实很全了，不够有不少错误或者说不足，大家可以看下先。
红字为原文，下面黑字是点评。
1/高纯度的石英矿砂，从开采到炼成97%纯度的硅铁，大量耗电耗油料——可对比炼铝
第一，这个冶炼出来的硅是“金属硅”，不是硅铁。之所以叫金属硅，是因为这个硅的光泽很像金属。硅在元素周期表上介于金属和非金属之间，因此有些人叫它半金属。实际上硅结构类似金刚石，是共价键结合，和金属不管结构还是电性能差别还是很大的。硅铁这个词冶金上指的硅和铁的合金，主要是用来炼硅钢（就是变压器用的那个）和钢水脱氧的。
第二，金属硅的纯度从95%到99%都有，高些的一般用在有机硅上。对西门子法而已，95%的纯度已经够了。金属硅冶炼也是电弧炉，但和炼铝差别还是很大。电解铝是直接用电硬生生把氧化硅给拆开了，而氧化硅是用碳还原的，电只不过用来加热。这个过程只耗电和碳，不用油的。1kg硅要约10度电，耗电很大，不过和下一步比起来，只是皮毛。
2/用纯度97%的硅铁，使用化学方法，反应生成多晶硅的原料三氯氢硅（另外一种专利生产方法用硅烷）。自然也是高耗能过程。
这个过程就是所谓的西门子法或硅烷法。是真正的高耗电过程。因为三氯氢硅要反反复复的分馏、提纯，不断升温降温，无数的电就消耗在冷却水上了。接下来的硅沉积是个高温下的CVD（chemical vapor deposition ）过程，又是烧电。1kg硅要100到300度电。硅烷法耗电相对低一些，不过硅烷SiH4是个很危险的气体，容易爆炸。
这个硅棒是很完美的那种，一般的看起来和玉米棒差不多，甚至像菜花。如下如图：
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找到了，在这里：
foxfool:【原创】从一个工业猎头的视角,看目前的经济复苏
GOOD LUCK !
3/“西门子法”生产多晶硅，在很大的反应釜里，用高纯度的多晶硅籽晶细长条（筷子粗细），搭成一个倒写的“U”型，两个端头接石墨电极，通大电流，反应釜里的三氯氢硅分离，硅原子一个一个的沉积到籽晶上，最后达到六英寸左右粗细。多晶硅棒纯度能达到7个9以上。
反应釜还通氢气，我们需要的反应是：SiHCl3 + H2 = Si + 3HCl。
但这个会有很多副反应，副产品很多，真正能得到的硅倒不多。
上面写的“籽晶”，严格来说是叫硅芯，英文学术名到底叫什么，我也不知道，看到好几种说法。
4/手工用纯钨榔头把多晶硅棒敲成拳头大小的多晶硅块，卖到单晶硅棒或多晶硅锭生产厂家。
最好是用硅砸硅，这样就不会带来金属污染。我看见的锤子都是铬不锈钢做的。用W做的锤子没见过，W是降低硅少子寿命极为厉害的元素。铬和铁相对W而言，好一点点。
到底用什么做锤子好，我也不知。
PS:最近又听说用钴做的锤子好。
5/多晶硅块，微量的添加剂（太阳能中用硼，形成P型半导体）放到很大的石英坩埚里，单晶硅炉用的坩埚是圆形的，（多经硅炉用的坩埚是方形的）。石墨加热器，电加热多晶硅融化，炉子上部机构用一个晶体取向已知的籽晶（比如说[110]）, 探到硅液面，然后程控缓慢拉起，拉出一根一米多长8英寸直径的晶棒，估计需要一个工作日（只是个人估计，我只是到车间看看而已，并非专家）。
这个籽晶，是对单晶而言的，多晶的工艺和铸造差不多。
拉单晶，用的是所谓Czochralski法，具体过程自己搜之。
做电池的单晶硅，都是用的100晶向，半导体上还用111，110晶向用的比较少。
6/晶棒滚圆，切方，然后用多线切割机切片，厚薄和晶棒直径（或边长）有关，小的可以切薄一点，大的可以厚一点，不会厚过0.75毫米。
厚薄主要取决于切线设备，还有是单晶还是多晶。棒直径倒是其次。单晶可以薄些，多晶要厚，因为多晶强度低。
目前厚度一般是200微米到180微米。
听说这东西市场很火啊。
这两种东西都是很好的耐火材料，不怕氧化，因为本身就是氧化物，^_^
能做成纤维，用来高温下保温。
多晶炉有用到进口的氧化铝纤维的，用来做硅液泄漏安全保护。
单晶炉没见用过这两种纤维，都是用的碳纤维毡来保温。
做电池的设备里没有用着两种氧化物的。
可能西门子法提纯硅要用到这两种氧化物做保温，这个算化工了，我不熟。
半导体用
CZ法Si拉晶机，加热器，坩埚，隔热屏及其它组件，玻璃金属封焊夹具，
区域提纯蒸发皿，外延用感受器，等离子CVD用组件，晶片加工用组件
以氧化铝（Al2o3）为主要成分，纯度可达99.5%以上，有极好的电绝缘性、高机械强度和超强的耐磨、耐化学腐蚀、耐高温特性。作为精密陶瓷材料的代表，使用较为广泛，主要运用于半导体、机械、电器、化工、纺织、等行业。
英文就叫 seed or seed crystal
It can suppress the recombination processes of the photo-generated electrons and holes. Thus, it can improve the photoelectric conversion efficiency and reduce the dark current.
红字里头的“籽晶”不是说的这个seed，这个seed是指拉单晶（Cz，FZ）时的那个晶种。
这个红字的所谓的“籽晶”，确实应该叫硅芯，是西门子法沉淀硅的的衬底（substrate）。硅芯的英文说法，我见了好几种，但从没人叫seed的。
因为这个西门子法提纯硅，是很专门的技术，相关资料很少。
覆盖在电池受光面，作用有两个
1 减反射（ARC）。回忆下高中物理里头说的氟化镁增透膜（干涉那部分），原理完全一样，四分之一个光程差。
2 钝化（passivation）。不让光生的少数载流子在表面复合，而能够跑到电极去。
u r right.
并不是光伏行业所特别需要的啊。
读书时天天和氧化铝氧化锆陶瓷板接触。这种东西一般的没什么技术含量，不过要做成高端的，比如透明的，还是挺难的。
因为多晶硅一直是光伏电池的瓶颈，所以一直有人在想其他的办法。能不能直接用冶金方法得到较高纯度的太阳能级别多晶硅？我最开始关注这个问题时，做这项工作的是一家挪威的矿业公司。过了些年，真正有了进展的是美国加拿大的几家公司。其中有美国的道-康宁公司，加拿大魁北克省的Becancour公司，还有一家在多伦多附近，公司名字就把产品纯度点明了，叫6N Silicon。我第一次给这家公司打电话时，问他们的副总，你们这个6N的意思是不是6个9（Nine）的意思？他回答是的！这家公司得到了加拿大政府创新基金的资助。
冶金方法生产的多晶硅，有点像拉单晶剩在坩埚底部的埚底料（pot scrap）的样子，亮晶晶的。这种多晶硅的使用方法是有讲究的，这里不多说。
这张照片是埚底料。
这里所说的“冶金方法生产的多晶硅”就是UMG-Si（Upgraded Metallurgical Silicon ），即冶金法（或谓之物理法）提纯的金属硅，纯度一般只能达到4N~5N，且极不稳定，可能生产者自己都不知道这次到底做的怎么样。目前技术水平下，是不可能通过冶金法在工业规模下将硅提纯到高效电池应用的所需的纯度。宣传能做到6N的厂家很多，靠谱的没几个。
“有点像拉单晶剩在坩埚底部的埚底料（pot scrap）”
呵呵，这个金属硅和锅底料外观都成这样的原因是，这些硅都是自然无方向性冷却的，硅各个晶粒乱长，就成这样了。仔细看下，会发现很多成树枝状的，学过金属学之类的就知道，不多说了。