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。利用價值：從目前國際太陽電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展趨勢為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。
　　性質(zhì)
　　灰色金屬光澤。密度2.32~2.34。熔點1410℃。沸點2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時易碎裂。加熱至800℃以上即有延性，1300℃時顯出明顯變形。常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應(yīng)。高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學(xué)活潑性，能與幾乎任何材料作用。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導(dǎo)電性。電子工業(yè)中廣泛用于制造半導(dǎo)體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎(chǔ)材料。由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯化，再經(jīng)冷凝、精餾、還原而得。
　　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。
　　多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當代人工智能、自動控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料。被稱為“微電子大廈的基石”。
　　工業(yè)生產(chǎn)方法
　　多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)主要為改良西門子法和硅烷法。西門子法通過氣相沉積的方式生產(chǎn)柱狀多晶硅，為了提高原料利用率和環(huán)境友好，在前者的基礎(chǔ)上采用了閉環(huán)式生產(chǎn)工藝即改良西門子法。該工藝將工業(yè)硅粉與HCl反應(yīng)，加工成SiHCI3 ，再讓SiHCl3在H2氣氛的還原爐中還原沉積得到多晶硅。還原爐排出的尾氣H2、SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2 和HCl經(jīng)過分離后再循環(huán)利用。硅烷法是將硅烷通入以多晶硅晶種作為流化顆粒的流化床中，使硅烷裂解并在晶種上沉積，從而得到顆粒狀多晶硅。改良西門子法和硅烷法主要生產(chǎn)電子級晶體硅，也可以生產(chǎn)太陽能級多晶硅。
　　生產(chǎn)危害
　　多晶硅生產(chǎn)過程中主要危險、有害物質(zhì)中氯氣、氫氣、三氯氫硅、氯化氫等主要危險特性有：
　　1）氫氣：與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即會發(fā)生爆炸。氣體比空氣輕，在室內(nèi)使用和儲存時，漏氣上升滯留屋頂不易排出，遇火星會引起爆炸。氫氣與氟、氯、溴等鹵素會劇烈反應(yīng)。
　　2）氧氣：助燃物、可燃物燃燒爆炸的基本要素之一，能氧化大多數(shù)活性物質(zhì)。與易燃物（如乙炔、甲烷等）形成有爆炸性的混合物。
　　3）氯：有刺激性氣味，能與許多化學(xué)品發(fā)生爆炸或生成爆炸性物質(zhì)。幾乎對金屬和非金屬都起腐蝕作用。屬高毒類。是一種強烈的刺激性氣體。
　　4）氯化氫：無水氯化氫無腐蝕性，但遇水時有強腐蝕性。能與一些活性金屬粉末發(fā)生反應(yīng)，放出氫氣。遇氰化物能產(chǎn)生劇毒的氰化氫氣體。
　　5）三氯氫硅：遇明火強烈燃燒。受高熱分解產(chǎn)生有毒的氯化物氣體。與氧化劑發(fā)生反應(yīng)，有燃燒危險。極易揮發(fā)，在空氣中發(fā)煙，遇水或水蒸氣能產(chǎn)生熱和有毒的腐蝕性煙霧。燃燒（分解）產(chǎn)物：氯化氫、氧化硅。
　　6）四氯化硅：受熱或遇水分解放熱，放出有毒的腐蝕性煙氣。
　　7）氫氟酸：腐蝕性極強。遇H發(fā)泡劑立即燃燒。能與普通金屬發(fā)生反應(yīng)，放出氫氣而與空氣形成爆炸性混合物。
　　8）硝酸：具有強氧化性。與易燃物（如苯）和有機物（如糖、纖維素等）接觸會發(fā)生劇烈反應(yīng)，甚至引起燃燒。與堿金屬能發(fā)生劇烈反應(yīng)。具有強腐蝕性。
　　9）氮氣：若遇高熱，容器內(nèi)壓增大。有開裂和爆炸的危險。
　　10）氟化氫：腐蝕性極強。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險。
　　11）氫氧化鈉：該品不燃，具強腐蝕性、強刺激性，可致人體灼傷。
　　利用價值
　　在太陽能利用上，單晶硅和多晶硅也發(fā)揮著巨大的作用。雖然從目前來講，要使太陽能發(fā)電具有較大的市場，被廣大的消費者接受，就必須提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本。從目前國際太陽電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展趨勢為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。
　　工業(yè)發(fā)展
　　從工業(yè)化發(fā)展來看，重心已由單晶向多晶方向發(fā)展，主要原因為；
　　[1]可供應(yīng)太陽電池的頭尾料愈來愈少；
　　[2] 對太陽電池來講，方形基片更合算，通過澆鑄法和直接凝固法所獲得的多晶硅可直接獲得方形材料；
　　[3]多晶硅的生產(chǎn)工藝不斷取得進展，全自動澆鑄爐每生產(chǎn)周期（50小時）可生產(chǎn)200公斤以上的硅錠，晶粒的尺寸達到厘米級；
　　[4]由于近十年單晶硅工藝的研究與發(fā)展很快，其中工藝也被應(yīng)用于多晶硅電池的生產(chǎn)，例如選擇腐蝕發(fā)射結(jié)、背表面場、腐蝕絨面、表面和體鈍化、細金屬柵電極，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)可使柵電極的寬度降低到50微米，高度達到15微米以上，快速熱退火技術(shù)用于多晶硅的生產(chǎn)可大大縮短工藝時間，單片熱工序時間可在一分鐘之內(nèi)完成，采用該工藝在100平方厘米的多晶硅片上作出的電池轉(zhuǎn)換效率超過14%。據(jù)報道，目前在50～60微米多晶硅襯底上制作的電池效率超過16%。利用機械刻槽、絲網(wǎng)印刷技術(shù)在100平方厘米多晶上效率超過17%，無機械刻槽在同樣面積上效率達到16%，采用埋柵結(jié)構(gòu)，機械刻槽在130平方厘米的多晶上電池效率達到15.8%。
　　國際多晶硅產(chǎn)業(yè)概況
　　當前，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)在二十一世紀前半期將超過核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一。
　　據(jù)悉，美國能源部計劃到2010年累計安裝容量4600MW，日本計劃2010年達到5000MW，歐盟計劃達到6900MW，預(yù)計2010年世界累計安裝量至少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)日本稀有金屬雜志2005年11月24日報道，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大，預(yù)計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
　�、哦喾N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；進而對應(yīng)的多晶硅產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟指標、產(chǎn)品質(zhì)量指標、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。
　�、菩乱淮�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。
　　多晶硅行業(yè)發(fā)展的主要問題產(chǎn)生大量污染
　　多晶硅是高污染的項目，中國多數(shù)多晶硅企業(yè)環(huán)保不完全達標。生產(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)品——四氯化硅是高毒物質(zhì)。用于傾倒或掩埋四氯化硅的土地將變成不毛之地，草和樹都不會在這里生長。它具有潛在的極大危險，不僅有毒，還污染環(huán)境，回收成本巨大。
　　產(chǎn)業(yè)化差距
　　同國際先進水平相比，國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化方面的差距主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　產(chǎn)能低 供需矛盾突出
　　2005年中國太陽能用單晶硅企業(yè)開工率在20%－30%，半導(dǎo)體用單晶硅企業(yè)開工率在80%－90%，無法實現(xiàn)滿負荷生產(chǎn)，多晶硅技術(shù)和市場仍牢牢掌握在美、日、德國的少數(shù)幾個生產(chǎn)廠商中，嚴重制約中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
　　生產(chǎn)規(guī)模小
　　現(xiàn)在公認的最小經(jīng)濟規(guī)模為1000噸/年，最佳經(jīng)濟規(guī)模在2500噸/年，而中國現(xiàn)階段多晶硅生產(chǎn)企業(yè)離此規(guī)模仍有較大的距離。
　　工藝設(shè)備落后
　　同類產(chǎn)品物料和電力消耗過大，三廢問題多，與國際水平相比，國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)物耗能耗高出1倍以上，產(chǎn)品成本缺乏競爭力。
　　其他
　�。�、千噸級工藝和設(shè)備技術(shù)的可靠性、先進性、成熟性以及各子系統(tǒng)的相互匹配性都有待生產(chǎn)運行驗證，并需要進一步完善和改進。
　�。�、國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不強，基礎(chǔ)研究資金投入太少，尤其是非標設(shè)備的研發(fā)制造能力差。
　�。�、地方政府和企業(yè)項目投資多晶硅項目，存在低水平重復(fù)建設(shè)的隱憂。
　　行業(yè)發(fā)展對策與建議
　　1、發(fā)展壯大中國多晶硅產(chǎn)業(yè)的市場條件已經(jīng)基本具備、時機已經(jīng)成熟，國家相關(guān)部門加大對多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)，科技創(chuàng)新、工藝完善、項目建設(shè)的支持力度，抓住有利時機發(fā)展壯大中國的多晶硅產(chǎn)業(yè)。
　　2、支持最具條件的改良西門子法共性技術(shù)的實施，加快突破千噸級多晶硅產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，形成從材料生產(chǎn)工藝、裝備、自動控制、回收循環(huán)利用的多晶硅產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，材料性能接近國際同類產(chǎn)品指標；建成節(jié)能、低耗、環(huán)保、循環(huán)、經(jīng)濟的多晶硅材料生產(chǎn)體系，提高我們多晶硅在國際上的競爭力。
　　3、依托高校以及研究院所，加強新一代低成本工藝技術(shù)基礎(chǔ)性及前瞻性研究，建立低成本太陽能及多晶硅研究開發(fā)的知識及技術(shù)創(chuàng)新體系，獲得具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)工藝和技術(shù)。
　　4、政府主管部門加強宏觀調(diào)控與行業(yè)管理，避免低水平項目的重復(fù)投資建設(shè)，保證產(chǎn)業(yè)的有序、可持續(xù)發(fā)展。
　　5、《多晶硅產(chǎn)能嚴重過剩 地方政府成主要推手》。2009年09月07日 07:07　來源：中央電視臺《經(jīng)濟半小時》。
　　污垢對多晶硅影響因素
　　1、油脂：在多晶硅生產(chǎn)過程中，油分子對多晶硅的危害十分嚴重。實際證明，整個工藝系統(tǒng)幾ppm的油含量就可能造成多晶硅反應(yīng)速度減慢，產(chǎn)量降低，甚至硅反應(yīng)停止。因此，多晶硅設(shè)備的脫脂工藝尤為重要。
　　2、水分：水中含有大量的氯離子，氯離子對多晶硅的反應(yīng)十分敏感。設(shè)備及系統(tǒng)干燥工藝很關(guān)鍵。
　　3、氯離子殘留：水和其他溶液在設(shè)備表面殘留的氯離子對多晶硅影響十分大。因此，在清洗后對設(shè)備進行純水沖洗工藝十分重要。
　　4、氧化物、灰塵其他雜質(zhì)：其他污垢的存在，對多晶硅的生產(chǎn)影響也很大。因此，在設(shè)備清洗過程中，采用酸洗工藝對其他污垢進行清洗十分必要。