摘要
光伏阵列将太阳能转化为电能成为一个经济体的替代能源发电，提供一个低成本材料的充足供应。一个关键的要求经济光伏电池价格合理的硅。目前，光伏产业是依赖于多晶硅的精制过程主要由西门子集成电路，电力deviczs，和半导体分立器件。此相关性预计将持续到美国能源部赞助的低硅冶炼技术的发展成熟，他们在商业点使用。光伏产业可以发展自己的供应源。自1979以来，喷气推进实验室的技术开发应用铅中心，现在的程序分析与整合中心，定期检查精制硅的有效性和美国能源部的地位发起的低成本硅精炼技术发展。三报告已经公布，进行的调查的基础上由喷气推进实验室顾问在1979，1.981，和1983。本报告更新的硅材料的供应和市场定价预测的1988，根据收集的数据在1984年初。它也综述了硅炼油工业计划来满足日益增长的需求该半导体器件和光伏产品行业。一段该报告已于美国能源部赞助的技术研究综述用于生产低成本的探讨，微晶硅，成本的概率分析的两个最有前途的生产过程，实现能源成本的目标，和DOE光伏硅精炼程序的影响在商业多晶硅炼油工业的研究。
执行概要
光伏电池阵列将太阳能转换为电能可以成为一个经济体（并网）的能量来源，提供充足的廉价的材料供应和自动化用于制造技术。光伏阵列的关键材料硅（Si），这是基于最有前途的半导体材料为实现美国的长期成本目标的实现技术能源（DOE）国家光伏计划。目前，光伏（PV）行业的可用性取决于半导体级多晶硅，这是主要产生集成电路，电源装置，和半导体分立器件。在大多数情况下，光伏工业用精制硅的半导体拒绝。；。诱导剂设备行业，这是一个稍低的等级，因此，便宜的。这种依赖预计将持续到美国能源部资助的低成本的硅精炼过程的发展成为商业和提供随着低成本材料源光伏产业。
自从1979喷气推进实验室（JPL）光伏发电项目分析和整合中心（PA与我）定期评估精制硅的可用性和新技术的发展现状。硅材料展望研究先前已出版在硅精炼工业现状和报告预测硅可用性。1979十一月的一项调查（~参考1）认为硅材料短缺是因为不断增加的发展没有伴随增加半导体行业产品的消费在生产能力。这种短缺会伤害的PV增长由于任何可用的硅材料的销售价格太高的光伏产业使用。”IHE发表的报告被广泛由硅精炼行业公认的。它提供给他们，为第一次，一个硅材料的供应和需求状况的彻底的回顾，includir ~ G数据的光伏需求现状与预测工业。
为发展不足的一个明显的理由是，硅炼油行业一直关注的是，美国能源部资助的项目开发低成本的多晶硅生产技术会导致过程与巨大的成本优势，从而生产由西门子过程会变得缺乏竞争力。这个问题导致的磁阻工业投资建设新厂采用西门子过程。随着新技术的数量来选择了两个最有前途的竞争者，锡安硬质合金有限公司（UCC）硅烷法和铁杉半导体公司改良西门子过程，炼油行业的关注为使过时的西门子过程减弱。
硅行业的竞争非常激烈，并努力减少生产成本。强化专有的努力发展改进在西门子过程。作为一个cesult，西门子的修改反应器及其纯化三氯硅烷的制备过程已安装在现有的植物。这些都导致下降生产成本，尤其是在用电沉积反应器。吞吐量和材料的利用效率有了很大的提高通过这些变化。
在十一月1980年十一月的硅精炼产业概况（参考文献2）REMO蓓兰-进行，喷气推进实验室的顾问，发现硅的可用性已经开始改变；然而，这并不是在一些大的波动现货市场
价格发生了。为sil.icon现货市场价格引用高达140美元/公斤， 1980年四月；最低1980的现货场价格报价低于50美元/公斤。
另一个更新的硅的可用性分析，进行1982十二月和一月的1983（参考文献31，表明改进为光伏及半导体足够的硅供应趋势产业继续。本次调查的结论是：
1）半导体级多晶硅可满足半导体产业的市场需求虽然供应短缺的一些瞬态的情况发生，取决于从在经历了衰退产业的回收率1980。
2）低年级多晶硅（由半导体拒绝工业）可以对光伏产业的市场价格。这个价格可能是超过行业可以负担得起要在继续在其降低光伏产品价格加快市场需求的策略。
在本报告中涉及的学科有：（1）的最终调查硅材料的可用性；的情况是好的，积极与同行保持供应附近的要求；（2）技术由于硅精炼行业的扩张计划的现状；（3）一个简单的介绍一在多晶硅市场价格的前景，特别是液氦光伏业，和（4）在DOE的发展资助的研究状况述评低成本多晶硅生产过程，以及影响超滤在多晶硅产业研究。
行业调查数据主要是由REMO蓓兰-收集，与由杰姆斯劳伦兹的帮助，另一个喷气推进实验室顾问。额外的输入提供并分析PA与我和平板太阳能阵列进行项目（FSA）的工作人员。
从收集的数据得出的结论是：（1）在过去的，半导体行业的需求和光伏产业已满足 生产能力增加额外的生产能力增加；计划通过1388满足需求。表1显示了世界总数半导体级多晶硅生产能力和硅的使用。虽然表1的数据表明，预测植物，容量可能在预测需求过剩，预计生产速率将密切配合市场需求，作为在如此过去的；（2）硅冶炼行业，在过去，将继续提高西门子精炼过程中降低成本、提高产品质量，和UCC的多晶硅业务项会促进激烈的竞争；（3）硅的市场价格将取决于供应和需求情况，与散发性高的现货市场价格。的需求将两个半导体和增长率敏感光伏产业。
表1。多晶硅：历史和预测世界制造的能力，再加上使用。 每年吨 年产能 利用率 1977 2395 1326 1978 2445 1668 1979 2740 2148 1980 3760 2312 1981 4410 2568 1982 5250 3092 1983 5794 4000 1984 6140 4970 1985 7900 5985 1986 9120 7310 1987 11020 8675 1988 12820 10566 美国能源部资助的研究项目有显著影响
全球多晶硅生产技术和生产能力。我在UCC的硅烷的商业化进程的决定是一个素数政府赞助的例子，高风险的研究产生一个有前途的随着对产业转移的结果。UCC曾考虑进入多晶硅业务前几次1980，但并没有使承诺直到硅烷处理的可行性已被证明美国能源部资助，FSA管理方案研究。
今天，在不久的将来，大部分多晶硅将在西门子制造过程变异。改良西门子法元素，由美国能源部的资金铁杉开发，最终会降低所有的多晶硅的生产成本，西门子型过程。在改良西门子过程和降低生产成本商业化的低成本工艺有望影响市场价格，这将逐渐减少，取决于供应/需求情景。可以说，美国能源部资助的低硅冶炼研究一个地区的美国，通过适当的使用政府资源，保持技术领先。FSA硅精制的研究引发了工业行动，把注意力集中在这关键的多晶硅技术。
摘要参考
1。costogue，E.，等，为“硅材料的前景，喷气推进实验室出版79-110，喷气推进实验室，帕萨迪纳，加利福尼亚，1979年11月1日。
2。costogue，E.，等人，硅材料产业现状调查报告和硅钢片的技术，喷气推进实验室的内部文件号5230-5，射流推进实验室，帕萨迪纳，加利福尼亚，1981年5月1日。 3。costogue，E.，等人，多晶硅材料的可用性和1980至1988的市场价格前景研究，出版83-9喷气，喷气推进实验室，帕萨迪纳，加利福尼亚，二月1983。
第一节
introductzon
光伏（PV）practical.ity阵列作为能量来源，取决于在能源价格与其他能源相比。由于半导体级多晶硅（Si）几乎是普遍的作为光伏阵列的制造的主要材料，其的相对低成本的半导体级大数量的可用性多晶硅是至关重要的。
目前，光伏产业的可用性取决于半导体级多晶硅，这是产生的semicorlductor行业，主要用于集成电路，功率装置，设备和离散semi.conductor。这将是美国能源部资助的主要来源，直到研究提供技术低成本的过程和炼油工业安装的生产能力基于这一技术。
喷气推进实验室（JPL的1，是光伏项目分析）和整合中心（PAEI）跟踪了硅的有效性材料（对光伏产业发展的关键），定期报告的调查结果。报道的标题为“硅材料观（参考文献1）是由喷气推进实验室的技术开发和应用1979十一月发表（TDLA）领导中心。它描述了一个调查的结果七月1979。调查小组得出以下结论：
（1）严重短缺可能发生在1980由于增加消费由半导体产品产业和新兴的太阳能电池 工业。的生产非常小的扩展利用现有的技术能力是这一时期的预期由于新的低成本的精炼技术的展由DOE光伏下程序开发。
（2）作为一个结果，一个卖方市场会被创建和价格的房颤硅会增加。
1980年十一月（参考文献2），硅产业调查更新由喷气推进实验室顾问进行重构，蓓兰-。得出的结论是，硅市场前景开始显著变化。然而，在这之前，在现货市场定价的一些大的波动发生。1980四月，THC的现货市场价格的硅报价高达140元/公斤（参考31，所有从现货市场报价在1979两个因素增加。调查数据进行了报道的标题中的行业调查报告硅材料和硅片技术现状（~参考21，与 下面的结论：
（1）没有长期短缺的半导体级多晶硅硅会发生和半导体产品的需求产业将遇到。这种改进的供应前景是的P O L y我C O N R E F I N I N G行业的forecaut响应S H O R F L。该行业已经开始增加植物的能力1980，主要由E X过程改进我的T i n g P L N T S。 （2）过剩半导体级的我c o n和不合格的我c o nR E J E C T E D的半导体设备行业将是一个V I L B L E在p H O T O V O L T C s i n D我U的T Y。
另一个精致的我C O N V I L B我T Y强调市场调查P R I c i n g进行E R L y我N 1983。R E P O R T T我T L E D ~ olycrystallines我c o n材料V I L B我T Y和1980至1988的市场价格前景研究二月，发表1983（~参考4）。我的结论是：
（1）P O L Y C r y S T L L i n e s我C O N V I L B我T Y我的现在，和我继续是，我超过你的E R S的要求。
（2）P O L Y C r y S T L L i n e硅P R I C E已经过去一年下降和我继续下降作为西门子过程~现代化植物新技术进行P L N T S开始E n t e r市场。
（3）大大扩展了P L N T能力已达到以最小的C A P I T L支出通过工艺的改进。 （4）目前和预计的O V E R C P C我我的领导要更多侵略性的过程，降低成本的E F O R T S，增加我E L D S，和竞争P R I c i n g。
（5）全球R E C E S O N，开始我N 1980夏天，有造成我的L G H T L Y降低R的增长率~ iconductor装置T E业比预期。
（6）新的低成本的R E F I N I N G过程，L R G E L Y通过美国能源部资助的项目，由喷气推进实验室，达到技术准备就绪。我在D I T I O N，E X I S的T i n g西门子的改进植物的过程是将一个V I L B L E；这些我L F U R T H E R降低R E F I N I N G成本，因此S E L I N G P R I C E。
这篇报告中，除了对半导体级信息更新多晶的我C O N V I L B我T Y和S E L I N G P R I P C E R J E C T O N，综述冬枣提取物的研究计划E F F O R S T O开发低成本的P O L y我C O N R E F I N I N Gp H O T O V O L T I C u s e的过程，并试图评估的影响在P O L y我c o n产业规划成果。
第二部分 硅市场 多晶复合体微晶硅观
硅太阳能电池制造的单晶wafezs，多晶硅片，彩带，或非晶硅薄膜。成本多晶硅目前约占10%至15%的一个典型的光伏模块制造成本（0.60美元，0.90美元6美元每峰瓦）。半导体级P ~ lycryst使用~ ~ llinsiel图标允许。高效单晶硅太阳ct'lls制造，降低该模块与支承结构的整体成本每峰瓦。
它已得出结论，任何特殊的“太阳能级的使用”多晶硅，导致明显的低效率的太阳能细胞，是没有必要的，作为计划的重点是高效。因此，硅太阳能电池产业的依赖于相同的多晶硅的供应硅作为半导体产业。在不久的将来，在过去，硅太阳能电池产业将能够获得和使用拒绝多晶硅。这种拒绝硅由原始材料不符合规范的集成电路等杂质含量元素如硼，磷，硅或碳；这种拒绝一样5%所有半导体级硅的生产。在一般情况下，太阳电池令人满意的效率可以从硅制造。
在半导体级多晶硅市场的重大变化发生在1983。1983一月，半导体产品行业开始了从1981-j982温和复苏的世界经济衰退。在~ 1983军经济衰退的突然结束了在集成电路产业和恐慌开始买进（~参考5）。这个销售热潮一直持续到3月1984预计至少延伸到1985（参考文献5）。由于这一热潮在集成电路的销售，订单抛光的Si晶片，图标，增加了1983和七月1983十二月50%。
只为生产的一个显着的未使用的容量的存在硅抛光片防止恐慌购买该产品。每年的世界上的硅抛光片的生产能力为1500000000早在1984平方英寸。的。预计的需求预计将1984 1100000000平方英寸的1985和1385000000平方英寸。晶圆制造产能的扩张，是比较容易的，和新的晶片植物可以在12到15个月。没有poiished晶片期望通过1990。有迹象表明，预期的晶圆制造增加主要发生在四家公司，其中只有一个是在美国：瓦克chemetronic GmbH，孟山都公司，申信越handota—，大阪钛业有限公司。
半导体级多晶硅使用已使用相应的硅抛光片的增加。在3月1984 po1ycr；~微晶硅的需求和生产的平衡（参考文献6）。尽管生产能力不断扩大，一些专家目前认为，多晶硅短缺可能会发生1985（~参考7）。其理由是，至少需要三年鉴建立硅精炼厂。然而，仔细分析，揭示了生产能力，控制，prisinge存在，植物，植物被建立，和在规划阶段的植物，应提供足够的多晶硅以满足预测的需求，至少通过1988。因此，它预计多晶硅价格将缓慢下降没有大的瞬变期间由于竞争压力，大规模的生产，以及新技术的工厂开始运营。 在生产和使用多晶硅的各种因素需要一些解释。相反，正常的商业周期，在在1983下半年的经济复苏期的开始，在多晶的购买增长超过预期。它是预计这种增长将很快恢复正常率定。几个月通常是需要转换为集成多晶硅电路；商业周期不超过六个月的预测。ihus，购买请求通常会增加在繁荣期和缓慢的开始在结束的时候。因此，原料总是更难在一个繁荣的商业周期的开始购买。在平时的业务；实践，原材料库存增加substanti.ally以上稳定状态。这些因素实际上已经确保了恐慌性购买原材料会发生，而这已经发生在过去的多晶硅六个月。
我的能力的一种多晶硅厂应考虑是可变的。例如，两个瓦克和半导体公司表明，现有工厂的产能可提高一倍的过程仅改变。本文是在一个较高的引入反应做了率，通过增加的平均杆直径产生polycrystall.ine硅，并通过增加沉积温度。这些参数可以进行调整，以提高现有电厂容量时高要求。