多晶硅(polycrystalline silicon)有灰色金屬光澤,密度2.32~2.34g/cm3。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。高溫熔融狀態(tài)下,具有較大的化學活潑性,能與幾乎任何材料作用。具有半導體性質,是極為重要的優(yōu)良半導體材料,但微量的雜質即可大大影響其導電性。電子工業(yè)中廣泛用于制造半導體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎材料。由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯化,再經冷凝、精餾、還原而得。
多晶硅的生產技術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,在前者的基礎上采用了閉環(huán)式生產工藝即改良西門子法。該工藝將工業(yè)硅粉與HCl反應,加工成SiHCl3 ,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電子級晶體硅,也可以生產太陽能級多晶硅。
多晶硅的需求主要來自于半導體和太陽能電池。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體多晶硅的發(fā)展,預計到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級多晶硅。
單晶硅是一種比較活潑的非金屬元素,是晶體材料的重要組成部分,處于新材料發(fā)展的前沿。其主要用途是用作半導體材料和利用太陽能光伏發(fā)電、供熱等。由于太陽能具有清潔、環(huán)保、方便等諸多優(yōu)勢,近三十年來,太陽能利用技術在研究開發(fā)、商業(yè)化生產、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展,成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產業(yè)之一。