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微波等离子体制备太阳能多晶硅技术

技术特点：
    2008年以来，石油价格急剧上升，对替代能源的要求越来越迫切，其中之一是可持续发展的太阳能能源，使用硅光伏组件将太阳能转换为电力最具竞争力。多晶硅是构建太阳能电池板最重要的组成部分，但由于西门子法生产的多晶硅材料价格昂贵，污染严重，一定程度上限制了光伏太阳能产业的迅速发展。发展新的价格低廉、环境友好型的多晶硅生产技术对于中国来说需求十分迫切。

    本项目我们计划开发出的一种新的微波等离子体反应器可在狭窄反应区产生微波放电，既能使气体的反应温度提高到1500℃以上，又能大幅度增加反应气体的活性，使得含硅气体高效快速还原，从而获得纯净的多晶硅。

    初步计算显示，1公斤多晶硅的制造成本（生产量按每月3000公斤计算）将不超过10美元，当前多晶硅的市场价格至少在$100/kg，而且仍然有很高的价格空间。因此，即使如上所述的小规模生产也能获得每月$270,000的收入，每年可获得300多万美元的收入。若每月生产量增加到1万公斤，有潜力使生产成本下降到每公斤6-7美元。

    微波等离子体炬技术是该项目的关键技术，目前正在筹划申报相关专利，等离子体炬的设计工作也在进行中。新研制的微波等离子体炬，具有如下优点：
1）稳定的微波等离子射流；
2）气体来源广泛，几乎可用任何气体产生等离子体放电（例如：空气，氧气，氩，氢，氮，甲烷，硅烷以及上列气体的各种组合）；
3）等离子体射流的大小为1-1.5立方分米；
4）低价炬的设计。

主要指标：
本项目具有如下技术优势：
1）降低功耗（超过10倍）；
2）由于是无极放电，等离子体反应局域化，可以制备高纯度的硅材料；
3）反应和沉积速度快，产量也相应提高；
4）扩展了生产多晶硅的原材料；
5）大量地（几倍）降低了氢的消耗；
6）由于反应温度低和等离子体射流的局域化，拓宽了构造化学反应室材料的选择范围；
7）该设备未来还可以用于生产其他气相生成的材料，如，金刚石薄膜，金刚石纳米粉，碳化硅、钛粉，以及各种其他材料。

应用状况：
    目前在我国已有数十家西门子法生产多晶硅的厂家，都被高能耗、高污染所困扰，且面临着倒闭的危险，仅有数家企业靠国家政策扶持尚能生存。这种局面使多晶硅成本长期居高不下，严重地污染环境，持续地延缓了太阳能电池的快速推广应用，影响了我国低碳经济的进程。微波等离子体制备太阳能级多晶硅技术一旦研制成功，可解决生产太阳能多晶硅高能耗和高污染的问题，极大地促进太阳能电池的快速推广应用，为实现低碳经济、发展循环经济创造条件。
   
    该设备还可用于生产其他气相生成的材料：金刚石薄膜，金刚石纳米粉，碳化硅、钛粉，以及各种其他材料。
本项目计划引进投资1000万人民币，进行产业化开发。
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