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單晶硅的提煉：純度不高的單質(zhì)硅可用金屬鎂或鋁還原二氧化硅制得，但這是無(wú)定形硅。晶形硅則要在電弧爐內(nèi)用碳還原二氧化硅制得，它可用來(lái)生產(chǎn)硅鋼片。用作半導(dǎo)體的超純硅的制法則是先用純度不高的硅與氯化氫和氯氣的混合物作用，制取三氯氫硅，并用精餾法提純。然后在還原爐內(nèi)用純氫將三氯氫硅還原，硅就沉積在用超純硅制成的細(xì)芯上，這樣制得的超純硅稱(chēng)為多晶硅，把它放在單晶爐內(nèi)，就可拉制成單晶硅，可用作半導(dǎo)體材料，它的來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，大部分半導(dǎo)體材料都用硅
太陽(yáng)能；硅片回收切割技術(shù)；電火花線
社會(huì)的穩(wěn)定與和諧發(fā)展現(xiàn)在已經(jīng)離不開(kāi)能源的儲(chǔ)備，21世紀(jì)的戰(zhàn)爭(zhēng)也已經(jīng)從武力的爭(zhēng)斗轉(zhuǎn)換成能源的爭(zhēng)斗，誰(shuí)能擁有持續(xù)、清潔的能源，誰(shuí)的經(jīng)濟(jì)就會(huì)持續(xù)的發(fā)展，社會(huì)就會(huì)更加的和諧、穩(wěn)定。清潔、持續(xù)可利用的能源的研究已經(jīng)引起了大家的重視。那么太陽(yáng)能作為一種取之不盡、用之不竭的新型清潔能源，它的開(kāi)發(fā)與利用也已經(jīng)引起全人類(lèi)的廣泛關(guān)注。太陽(yáng)能電池作為太陽(yáng)能的可利用形式之一，正在投入到大量的開(kāi)發(fā)研究之中。商業(yè)化太陽(yáng)能電池就是清潔能源的一種，采用的是的晶硅，其中的單晶和多晶硅電池的特點(diǎn)就是光電轉(zhuǎn)換的效率比較高，使用的壽命較長(zhǎng)，穩(wěn)定性比較好，當(dāng)然成本也是較高的。伴隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷提升與完善，雖然硅片制造成本在不斷降低，但是作為中心材質(zhì)的太陽(yáng)能電池所用硅片的切割成本一直居高不下，甚至可以占到太陽(yáng)能總制造成本的30%。
單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅回收。如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅回收。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)、電學(xué)性質(zhì)等方面，多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料。單晶硅可算得上是世界上純凈的物質(zhì)了，一般的半導(dǎo)體器件要求硅的純度六個(gè)9以上。大規(guī)模集成電路的要求更高，硅的純度必須達(dá)到九個(gè)9。目前，人們已經(jīng)能制造出純度為十二個(gè)9 的單晶硅。單晶硅是電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。 高純度硅在石英中提取，以單晶硅為例，提煉要經(jīng)過(guò)以下過(guò)程:石英砂一冶金級(jí)硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一硅片切割。 冶金級(jí)硅的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來(lái)的硅的純度約98-99%，但半導(dǎo)體工業(yè)用硅還必須進(jìn)行高度提純(電子級(jí)多晶硅純度要求11個(gè)9，太陽(yáng)能電池級(jí)只要求6個(gè)9)。而在提純過(guò)程中，有一項(xiàng)“三氯氫硅還原法(西門(mén)子法)”的關(guān)鍵技術(shù)我國(guó)還沒(méi)有掌握，由于沒(méi)有這項(xiàng)技術(shù)，我國(guó)在提煉過(guò)程中70%以上的多晶硅都通過(guò)氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環(huán)境污染非常嚴(yán)重。我國(guó)每年都從石英石中提取大量的工業(yè)硅，以1美元/公斤的價(jià)格出口到德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)，而這些國(guó)家把工業(yè)硅加工成高純度的晶體硅材料，以46-80美元/公斤的價(jià)格賣(mài)給我國(guó)的太陽(yáng)能企業(yè)。