目前，國際多晶硅生產(chǎn)的主流工藝是改良西門子工藝，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，世界各國均對該技術(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，改良西門子法技術(shù)隨其產(chǎn)量的擴(kuò)張，其競爭能力得以強(qiáng)化，主流工藝地位進(jìn)一步穩(wěn)固，未來20年甚至更多年仍將是主流技術(shù)。改良西門子法因?yàn)楫a(chǎn)品純度高、生產(chǎn)成本低，可以滿足大規(guī)模、安全、環(huán)保生產(chǎn)要求，成為市場首選的主流工藝。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 改良西門子法——閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法
改良西門子法是用氯和氫合成氯化氫（或外購氯化氫），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)電子級與太陽能級多晶硅。
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)生過嚴(yán)重的爆炸事故后，沒有繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)。但美國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，電耗低與本錢低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽能級多晶硅。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，但基本能滿足太陽能電池生產(chǎn)的使用。
此法是美國聯(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)廉的太陽能級多晶硅。
4 太陽能級多晶硅新工藝技術(shù)
除了上述改良西門子法、硅烷熱分解法、流化床反應(yīng)爐法三種方法生產(chǎn)電子級與太陽能級多晶硅以外，還涌現(xiàn)出幾種專門生產(chǎn)太陽能級多晶硅新工藝技術(shù)。
1）冶金法生產(chǎn)太陽能級多晶硅
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)，直接天生太陽能級多晶硅。
2）氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽能級多晶硅
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)線在運(yùn)行，200噸半貿(mào)易化規(guī)模生產(chǎn)線在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能級多晶硅。
3）重?fù)焦鑿U物提純法生產(chǎn)太陽能級多晶硅
據(jù)美國CrystalSystems資料報(bào)導(dǎo)，美國通過對重?fù)絾尉Ч枭a(chǎn)過程中產(chǎn)生的硅廢物提純后，可以用作太陽能電池生產(chǎn)用的多晶硅，終極本錢價(jià)可看控制在20美元/Kg以下。
這里對幾家國內(nèi)多晶硅廠和國外多晶硅廠的設(shè)備技術(shù)做些比較。
國外多晶硅生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)：
1）研發(fā)的新工藝技術(shù)幾乎全是以滿足太陽能光伏硅電池行業(yè)所需要的太陽能級多晶硅。
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)太陽能級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子工藝。
通過以上分析可以看出，目前多晶硅主要的新增需求來自于太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，國際上已經(jīng)形成開發(fā)低本錢、低能耗的太陽能級多晶硅生產(chǎn)新工藝技術(shù)的高潮，并趨向于把生產(chǎn)低純度的太陽能級多晶硅工藝和生產(chǎn)高純度電子級多晶硅工藝區(qū)分開來，以降低太陽能級多晶硅生產(chǎn)本錢，從而降低太陽能電池制造本錢，促進(jìn)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，普及太陽能的利用，無疑是一個(gè)重要的技術(shù)決策方向。
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，世界各國均對該技術(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，改良西門子法技術(shù)隨其產(chǎn)量的擴(kuò)張，其競爭能力得以強(qiáng)化，主流工藝地位進(jìn)一步穩(wěn)固，未來20年甚至更多年仍將是主流技術(shù)。改良西門子法因?yàn)楫a(chǎn)品純度高、生產(chǎn)成本低，可以滿足大規(guī)模、安全、環(huán)保生產(chǎn)要求，成為市場首選的主流工藝。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 改良西門子法——閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法
改良西門子法是用氯和氫合成氯化氫（或外購氯化氫），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)電子級與太陽能級多晶硅。
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)生過嚴(yán)重的爆炸事故后，沒有繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)。但美國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，電耗低與本錢低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽能級多晶硅。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，但基本能滿足太陽能電池生產(chǎn)的使用。
此法是美國聯(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)廉的太陽能級多晶硅。
4 太陽能級多晶硅新工藝技術(shù)
除了上述改良西門子法、硅烷熱分解法、流化床反應(yīng)爐法三種方法生產(chǎn)電子級與太陽能級多晶硅以外，還涌現(xiàn)出幾種專門生產(chǎn)太陽能級多晶硅新工藝技術(shù)。
1）冶金法生產(chǎn)太陽能級多晶硅
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)，直接天生太陽能級多晶硅。
2）氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽能級多晶硅
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)線在運(yùn)行，200噸半貿(mào)易化規(guī)模生產(chǎn)線在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能級多晶硅。
3）重?fù)焦鑿U物提純法生產(chǎn)太陽能級多晶硅
據(jù)美國CrystalSystems資料報(bào)導(dǎo)，美國通過對重?fù)絾尉Ч枭a(chǎn)過程中產(chǎn)生的硅廢物提純后，可以用作太陽能電池生產(chǎn)用的多晶硅，終極本錢價(jià)可看控制在20美元/Kg以下。
這里對幾家國內(nèi)多晶硅廠和國外多晶硅廠的設(shè)備技術(shù)做些比較。
國外多晶硅生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)：
1）研發(fā)的新工藝技術(shù)幾乎全是以滿足太陽能光伏硅電池行業(yè)所需要的太陽能級多晶硅。
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)太陽能級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子工藝。
通過以上分析可以看出，目前多晶硅主要的新增需求來自于太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，國際上已經(jīng)形成開發(fā)低本錢、低能耗的太陽能級多晶硅生產(chǎn)新工藝技術(shù)的高潮，并趨向于把生產(chǎn)低純度的太陽能級多晶硅工藝和生產(chǎn)高純度電子級多晶硅工藝區(qū)分開來，以降低太陽能級多晶硅生產(chǎn)本錢，從而降低太陽能電池制造本錢，促進(jìn)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，普及太陽能的利用，無疑是一個(gè)重要的技術(shù)決策方向。
