《太陽能電池用冶金法提純多晶硅》編制說明

《太陽能電池用冶金法提純多晶硅》

（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡況

根據(jù)材試標(biāo)字〔2022〕270號(hào)“關(guān)于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《太陽能電池

用冶金法提純多晶硅》的立項(xiàng)公告”文件的要求，CSTM標(biāo)準(zhǔn)《太陽

能電池用冶金法提純多晶硅》以項(xiàng)目編號(hào)“CSTMLX990001111—

2022”下達(dá)。

按照標(biāo)準(zhǔn)制、修訂工作程序的要求，成立了以湖南立新硅材料科

技有限公司為牽頭單位，江陰東升新能源股份有限公司、洛陽凱晶電

子科技有限公司、上海楠棲新能源科技有限公司、上海晶祺電子材料

有限公司、無錫晶智新能源有限公司、熊貓光伏科技有限公司、江蘇

愛索拉太陽能科技有限公司、上海先韋能源科技有限公司等多晶硅上

下游企業(yè)為項(xiàng)目參編單位，項(xiàng)目組由何家壅，劉立新，鐘勇，王中然，

趙松，簡城梁，陶正偉，王磊，鹿斌，張宜國，吳守慶等組成。

在本標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，項(xiàng)目組針對(duì)太陽能多晶硅的質(zhì)量要求

（6-7N）發(fā)展的工藝，通過利用真空冶煉、等離子體反應(yīng)、定向凝固、

區(qū)域提純等方法直接從工業(yè)硅制造成為太陽能硅材料，廣泛征求太陽

能用多晶硅的上下游企業(yè)意見，對(duì)冶金法提純多晶硅分類、提純方法、

性能要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和質(zhì)量

說明書、合同等開展了標(biāo)準(zhǔn)化，在此基礎(chǔ)上起草了征求意見稿。

二、標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象簡要情況及制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

太陽能級(jí)多晶硅是光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性材料，但傳統(tǒng)的制備方法存

在生產(chǎn)成本偏高、能耗大、回收期長、污染嚴(yán)重等問題。通過冶金法

提純太陽能級(jí)多晶硅，能突破低成本硅提純技術(shù)的關(guān)鍵，在降低能耗、

解決太陽能行業(yè)的環(huán)境問題等方面具有應(yīng)用前景。冶金法提純太陽能

級(jí)硅材料技術(shù)具有四大優(yōu)點(diǎn)：一是電耗低，生產(chǎn)1Kg太陽能級(jí)多晶

硅，化學(xué)法耗電約63KWh，冶金法耗電約25KWh；冶金法既可大幅

度的降低生產(chǎn)成本，又符合了國家雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的要求；二是建設(shè)周

期短，從設(shè)備訂購到達(dá)產(chǎn)僅需150天；一次性投入成本低，萬噸產(chǎn)線

總投資約5億元（人民幣）；化學(xué)法建設(shè)周期至少需要360天，一些

設(shè)備備件還受制于國外企業(yè)的制約，萬噸產(chǎn)線總投資則需要約10億

元（人民幣）；三是“三廢”少，整個(gè)生產(chǎn)過程中環(huán)保、不產(chǎn)生有害

“三廢”，易于處理，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響；四是生產(chǎn)安全，生產(chǎn)過

程類似傳統(tǒng)煉鋼行業(yè)，無易燃易爆物質(zhì)產(chǎn)生，生產(chǎn)安全可靠，可大量

生產(chǎn)。

目前，我國太陽能級(jí)硅材料需求巨大。從下游單晶拉制、太陽能

電池片的制作以及太陽能電池片光電轉(zhuǎn)換效率和光衰減方面數(shù)據(jù)來

看，冶金法提純太陽能多晶硅技術(shù)已成熟。但是冶金法提純太陽能多

晶硅主要面臨冶金法本身帶來的固有雜質(zhì)較高、以及檢測(cè)規(guī)則和質(zhì)量

標(biāo)準(zhǔn)缺失，亟需制定《太陽能發(fā)電用冶金提純多晶硅》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，解

決行業(yè)共性難題，支撐國家碳達(dá)峰碳中和的發(fā)展目標(biāo)。

三、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國際、國外同類標(biāo)

準(zhǔn)水平的對(duì)比情況，或與測(cè)試的國外樣品、樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況

當(dāng)前國內(nèi)外硅的提存方法分為化學(xué)反應(yīng)法和冶金法，化學(xué)反應(yīng)法

是利用氫、氯或氯化氫等化學(xué)原料與硅反應(yīng)生成硅烷或鹵代硅烷，進(jìn)

行分餾的方法進(jìn)行提純，但是主要核心技術(shù)掌握在國外大公司手中，

目前我國引進(jìn)改進(jìn)西門子法等工藝，但是其生產(chǎn)工藝中使用到的氫氣

和氯氣等屬于高危氣體；在生產(chǎn)中必然產(chǎn)生的三氯氫硅和四氯化鈣或

硅烷氣體屬于極易燃易爆，而且該氣體一旦泄露就會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生永久

性的傷害。副產(chǎn)品回收、污染治理和防爆炸等都是需要解決的問題。

冶金法是近年針對(duì)太陽能多晶硅的質(zhì)量要求（6-7N）發(fā)展的工藝，

通過利用真空冶煉、等離子體反應(yīng)、定向凝固、區(qū)域提純等方法直接

從工業(yè)硅制造成為太陽能硅材料，國內(nèi)外企業(yè)紛紛介入該領(lǐng)域，然而

我國國內(nèi)存在冶金技術(shù)和工藝不成熟、純度（4-5N）和質(zhì)量難以達(dá)到

太陽能級(jí)硅使用需求。

2015年，我司經(jīng)科研團(tuán)隊(duì)過數(shù)年研究，在冶金法提純硅料技術(shù)

上取得了突破性進(jìn)展，現(xiàn)利用冶金法已經(jīng)可以量產(chǎn)出太陽能級(jí)（6-7N）

光伏用硅料。基于此，通過研制本標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)冶金法提純太陽能多晶硅

的技術(shù)性能、檢測(cè)方法和檢測(cè)規(guī)則提出要求，對(duì)材料開展針對(duì)性提純，

生產(chǎn)可實(shí)用的太陽能級(jí)硅材料。

目前國內(nèi)外下游單晶或鑄錠多晶用料多為化學(xué)法生產(chǎn)的硅料，其

供銷執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)多為GB/T25074-2017太陽能級(jí)多晶硅。為了讓客戶在

使用冶金法提純的太陽能級(jí)多晶硅料時(shí)更方便，冶金法提純太陽能多

晶硅料的外觀、檢測(cè)方法、包裝等，與GB/T25074-2017太陽能級(jí)多

晶硅內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保持基本一致。在技術(shù)參數(shù)方面，冶金法對(duì)其受主雜

質(zhì)或施主雜質(zhì)可進(jìn)行針對(duì)提純。除施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)外，冶金法提

純太陽能多晶硅其他參數(shù)基本達(dá)到國標(biāo)GB/T25074-2017太陽能級(jí)多

晶硅及國標(biāo)GB/T35307-2017流化床法顆粒硅中特級(jí)料的標(biāo)準(zhǔn)?；瘜W(xué)

法生產(chǎn)的太陽能級(jí)多晶硅料，因其是氣相沉積而成，生成的是非本征

半導(dǎo)體材料；而冶金法生產(chǎn)的太陽能級(jí)多晶硅料中有一定數(shù)量的晶界

存在，晶界會(huì)影響到少數(shù)載流子壽命，所以冶金法太陽能級(jí)多晶硅料

的少數(shù)載流子壽命會(huì)低一點(diǎn)。在多晶硅下游單晶拉制或多晶鑄錠環(huán)節(jié)

中，需要摻加施主或受主雜質(zhì)，使得單晶硅棒或多晶硅錠的電阻率在

0.5~3Ω.cm，一般摻雜量在0.2ppm左右；所以冶金法太陽能級(jí)多晶

硅料中的施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)不會(huì)對(duì)下游單晶硅的拉制及其產(chǎn)品質(zhì)

量產(chǎn)生影響，反而可以有效減少其摻雜工序，提高生產(chǎn)效率，降低生

產(chǎn)成本。

四、標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容

本文件規(guī)定了太陽能發(fā)電用的冶金法提純多晶硅分類、提純方法、

性能要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和質(zhì)量

說明書、合同等內(nèi)容。本文件適用于太陽能發(fā)電用的冶金法提純多晶

硅。

本標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下部分內(nèi)容：

——分類，根據(jù)導(dǎo)電類型分為N型和P型，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的差

別分為P型摻硼單晶硅用料、P型摻鎵單晶硅用料、N型摻磷單晶硅

用料；

——提純方法，按照太陽能發(fā)電用冶金法提純多晶硅流程分為了

初洗、精煉、精洗、鑄錠成型、清洗破碎、包裝和成品。

——性能要求，提出了太陽能發(fā)電用冶金法提純多晶硅技術(shù)指標(biāo)、

表面質(zhì)量、金屬雜質(zhì)等內(nèi)容。

——試驗(yàn)方法，提出了驗(yàn)證太陽能發(fā)電用冶金法提純多晶硅技術(shù)

指標(biāo)的各項(xiàng)測(cè)試方法和依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。

——檢驗(yàn)規(guī)則，從檢查和驗(yàn)收、組批、檢驗(yàn)項(xiàng)目、取樣、檢驗(yàn)結(jié)

果的判定5個(gè)方面給了具體檢驗(yàn)要求。

——其他方面，從標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存和質(zhì)量保證書等方面

提出要求。

五、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的

經(jīng)濟(jì)效果

為試驗(yàn)分析太陽能級(jí)冶金法提純的多晶硅，從多個(gè)方面進(jìn)行了技

術(shù)驗(yàn)證和分析，包括：

圖1技術(shù)性能指標(biāo)測(cè)試驗(yàn)證

圖2上下游技術(shù)性能指標(biāo)測(cè)試驗(yàn)證

通過驗(yàn)證分析，該標(biāo)準(zhǔn)可大幅度降低多晶硅生產(chǎn)成本，且減少對(duì)

環(huán)境的污染。本標(biāo)準(zhǔn)制定后，通過冶金法提純太陽能級(jí)多晶硅，能突

破低成本硅提純技術(shù)的關(guān)鍵，在降低能耗、解決太陽能行業(yè)的環(huán)境問

題等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

六、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突和矛盾。

七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突和矛盾，也

未收到相關(guān)重大分歧意見。

八、標(biāo)準(zhǔn)水平建議，預(yù)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效果

本標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施將填補(bǔ)相關(guān)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)空白，破低成本硅提純

技術(shù)的關(guān)鍵，在降低能耗、解決太陽能行業(yè)的環(huán)境問題等方面具有廣

闊的應(yīng)用前景。

九、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過渡辦

法等內(nèi)容）

標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，建議由綜合標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域委員會(huì)、材料領(lǐng)域委員會(huì)組

織相關(guān)企業(yè)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)宣傳實(shí)施，推動(dòng)新技術(shù)的擴(kuò)散。

《太陽能電池用冶金法提純多晶硅》

（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡況

根據(jù)材試標(biāo)字〔2022〕270號(hào)“關(guān)于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《太陽能電池

用冶金法提純多晶硅》的立項(xiàng)公告”文件的要求，CSTM標(biāo)準(zhǔn)《太陽

能電池用冶金法提純多晶硅》以項(xiàng)目編號(hào)“CSTMLX990001111—

2022”下達(dá)。

按照標(biāo)準(zhǔn)制、修訂工作程序的要求，成立了以湖南立新硅材料科

技有限公司為牽頭單位，江陰東升新能源股份有限公司、洛陽凱晶電

子科技有限公司、上海楠棲新能源科技有限公司、上海晶祺電子材料

有限公司、無錫晶智新能源有限公司、熊貓光伏科技有限公司、江蘇

愛索拉太陽能科技有限公司、上海先韋能源科技有限公司等多晶硅上

下游企業(yè)為項(xiàng)目參編單位，項(xiàng)目組由何家壅，劉立新，鐘勇，王中然，

趙松，簡城梁，陶正偉，王磊，鹿斌，張宜國，吳守慶等組成。

在本標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，項(xiàng)目組針對(duì)太陽能多晶硅的質(zhì)量要求

（6-7N）發(fā)展的工藝，通過利用真空冶煉、等離子體反應(yīng)、定向凝固、

區(qū)域提純等方法直接從工業(yè)硅制造成為太陽能硅材料，廣泛征求太陽

能用多晶硅的上下游企業(yè)意見，對(duì)冶金法提純多晶硅分類、提純方法、

性能要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和質(zhì)量

說明書、合同等開展了標(biāo)準(zhǔn)化，在此基礎(chǔ)上起草了征求意見稿。

二、標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象簡要情況及制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

太陽能級(jí)多晶硅是光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性材料，但傳統(tǒng)的制備方法存

在生產(chǎn)成本偏高、能耗大、回收期長、污染嚴(yán)重等問題。通過冶金法

提純太陽能級(jí)多晶硅，能突破低成本硅提純技術(shù)的關(guān)鍵，在降低能耗、

解決太陽能行業(yè)的環(huán)境問題等方面具有應(yīng)用前景。冶金法提純太陽能

級(jí)硅材料技術(shù)具有四大優(yōu)點(diǎn)：一是電耗低，生產(chǎn)1Kg太陽能級(jí)多晶

硅，化學(xué)法耗電約63KWh，冶金法耗電約25KWh；冶金法既可大幅

度的降低生產(chǎn)成本，又符合了國家雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的要求；二是建設(shè)周

期短，從設(shè)備訂購到達(dá)產(chǎn)僅需150天；一次性投入成本低，萬噸產(chǎn)線

總投資約5億元（人民幣）；化學(xué)法建設(shè)周期至少需要360天，一些

設(shè)備備件還受制于國外企業(yè)的制約，萬噸產(chǎn)線總投資則需要約10億

元（人民幣）；三是“三廢”少，整個(gè)生產(chǎn)過程中環(huán)保、不產(chǎn)生有害

“三廢”，易于處理，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響；四是生產(chǎn)安全，生產(chǎn)過

程類似傳統(tǒng)煉鋼行業(yè)，無易燃易爆物質(zhì)產(chǎn)生，生產(chǎn)安全可靠，可大量

生產(chǎn)。

目前，我國太陽能級(jí)硅材料需求巨大。從下游單晶拉制、太陽能

電池片的制作以及太陽能電池片光電轉(zhuǎn)換效率和光衰減方面數(shù)據(jù)來

看，冶金法提純太陽能多晶硅技術(shù)已成熟。但是冶金法提純太陽能多

晶硅主要面臨冶金法本身帶來的固有雜質(zhì)較高、以及檢測(cè)規(guī)則和質(zhì)量

標(biāo)準(zhǔn)缺失，亟需制定《太陽能發(fā)電用冶金提純多晶硅》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，解

決行業(yè)共性難題，支撐國家碳達(dá)峰碳中和的發(fā)展目標(biāo)。

三、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國際、國外同類標(biāo)

準(zhǔn)水平的對(duì)比情況，或與測(cè)試的國外樣品、樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況

當(dāng)前國內(nèi)外硅的提存方法分為化學(xué)反應(yīng)法和冶金法，化學(xué)反應(yīng)法

是利用氫、氯或氯化氫等化學(xué)原料與硅反應(yīng)生成硅烷或鹵代硅烷，進(jìn)

行分餾的方法進(jìn)行提純，但是主要核心技術(shù)掌握在國外大公司手中，

目前我國引進(jìn)改進(jìn)西門子法等工藝，但是其生產(chǎn)工藝中使用到的氫氣

和氯氣等屬于高危氣體；在生產(chǎn)中必然產(chǎn)生的三氯氫硅和四氯化鈣或

硅烷氣體屬于極易燃易爆，而且該氣體一旦泄露就會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生永久

性的傷害。副產(chǎn)品回收、污染治理和防爆炸等都是需要解決的問題。

冶金法是近年針對(duì)太陽能多晶硅的質(zhì)量要求（6-7N）發(fā)展的工藝，

通過利用真空冶煉、等離子體反應(yīng)、定向凝固、區(qū)域提純等方法直接

從工業(yè)硅制造成為太陽能硅材料，國內(nèi)外企業(yè)紛紛介入該領(lǐng)域，然而

我國國內(nèi)存在冶金技術(shù)和工藝不成熟、純度（4-5N）和質(zhì)量難以達(dá)到

太陽能級(jí)硅使用需求。

2015年，我司經(jīng)科研團(tuán)隊(duì)過數(shù)年