多晶硅期货分类

根据上述针对目前市场对多晶硅的名称，可以发现其均由下游应用决定其多晶硅的使用，根据原生多晶硅通过不同工艺生产后，对其硅含量、以及杂质、应用进行分类可以得到： 4.1按纯度要求及用途不同，可以将多晶硅分为太阳能级多晶硅和电子级多晶硅太阳能级多晶硅主要用于光伏电池的生产制造，而电子级多晶硅作为芯片等生产的原材料，广泛应用于集成电路产业。太阳能级多晶硅的纯度为6~8N,即要求杂质总含量低于10-6，多晶硅的纯度需达到99.9999%以上。而电子级多晶硅纯度要求更为严格，最低为9N,目前最高可达12N。电子级多晶硅生产难度较大，国内掌握电子级多晶硅生产技术的企业较少，仍较为依赖进口。目前太阳能级多晶硅产量远大于电子级多晶硅，前者大约为后者的13.8倍，预计随着光伏装机量的迅猛提升，太阳能级多晶硅的需求增速将高于电子级多晶硅。 4.2根据硅料参入杂质及导电类型的不同，太阳能级多晶硅主要分为 N、P型根据《太阳能级多晶硅》(GBT25074-2017)国家标准分类规定，太阳能级多晶硅根据外形分为块状和棒状：根据导电类型分为N型和P型。其中，当硅中参杂以施主杂质(V族元素，如磷、砷、锑等)为主时，以电子导电为主，为N型多晶硅：当硅中掺杂以受主杂质（Ⅲ族元素，如硼、铝、镓等)为主时，以空穴导电为主，为P型多晶硅。P型电池主要有BSF电池和PERC电池两种，2021年PERC电池在全球市场中的占比已经超过91%，BSF电池被淘汰出局。在PERC替代BSF的期间，P型电池转换效率从不足20%提升到超过23%，即将逼近24.5%的理论上限，而N型电池的理论上限为28.7%，且N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低等优点，因此企业纷纷开始布局N型电池的量产线。4.2.1如何区分N/P硅料一种简单的方法是使用四探针测量系统（四点探针法）测量硅片的电阻率，再通过霍尔效应测量设备确定其掺杂类型。霍尔效应测量可以测量载流子（电子或空穴）的密度和迁移率，从而判断是P型还是N型。但就如何精确定义N型硅料，目前市场上其实还没有明确的考核指标。相比P型硅料，N型硅料在纯度品质方面要求更高，需要满足电子二级水平，而P型硅料仅为电子三级（一级主要应用在芯片半导体领域）4.2.2N型硅料设计的注意事项关于N/P硅料有几个争议的地方需要注意： N型硅料逐步占据主流，且随着下游技术革新和应用，N型硅料的指标是变化的，按照目前的国标，难以满足目前市场N型料的要求，其中主要设计三点：①少数载流子寿命隆基报告中提到，与硅材料少子寿命及电阻率存在关系。转化效率越高的电池(N型电池)对少子寿命越敏感，要求也越高：电阻率对部分电池结构影响较大。那就N型硅料需要的条件聚焦了，硅料中影响硅片“少子寿命，氧含量，电阻率分布”的因素。在N型硅片工艺生产过程中见下图，并未涉及到金属元素的掺入，其余硅片生产的过程中导致的金属杂质的引入并不在硅料企业考虑范围内，因而唯一硅料企业考虑的金属杂质引入点就在硅片材质本身，也就是硅料携带进来的金属杂质，尤其是深能级杂质，所以硅料中存在体金属，表金属的指标，同时反应硅料金属杂质浓度大小的硅料少子寿命。得注意一下：影响的是硅片的少子寿命，氧含量，电阻率，因为硅片是单晶硅棒切片产生，其实也是也是单晶硅棒的上述标准。谨防与硅料中的少子寿命，氧含量，电阻率混淆。②更低氧含量“硅片的氧含量”，氧的主要来源是熔体和堆塌的相对运动。堆场和硅反应产生一氧化碳，部分会进入晶体界面。氧和杂质会导致N型硅片在电池高温制备环节出现同心圆、黑心片等问题。氧在1400度无法流动，会被凝固在C0P附近形成缺陷。TOPCon在后续电池制备环节高温步骤较多，因此也更容易产生同心圆等问题。但明显氧气的引入和控制在硅片生产环节，硅料生产环节中涉氧较少，因而在新国标中将氧含量改为客户自定，该元素的除杂并不在N型硅料指标范围考虑之中。③更加集中的电阻率分布在硅料拉单晶制备成单晶硅棒过程中，一般利用高纯的硼或磷作为掺杂剂，掺杂剂本身的纯度超过99.999%99.9999%，N型硅片是通过掺杂不同量的磷来控制单晶硅的电阻率，电阻率ρ与掺杂浓度Cs的关系如下： p=1/o=1/八cseμ)式中，o为电导率；e为电子电荷，e=1.610^(-19)C,μ为电子的迁移率，为1350cm2/Ws):对于1cm的N型掺磷单晶硅而言，磷的掺杂浓度为4.210^15cm(-3)。因而控制单晶硅的电阻率主要取决于硅熔体中加入的掺杂剂的量。所以主要控制控制电阻率的地方在硅片的生产，但有别于氧，掺杂既然按照一定比例定量执行，必定需要原本体的中B或P更像一张白纸，这样我才能更准确控制电阻率大小，所以硅料在新国标中的B、P更重要的是的P,有了更加严苛的标准。 4.3根据表面质量的不同，可划分为致密料、菜花料和珊瑚料。致密料表面颗粒凹陷程度最低，小于5m,外观无颜色异常、无氧化夹层，价格最高；菜花料表面颗粒凹陷程度适中，为5-20m,断面适中，价格中档：而珊瑚料表面凹陷较为严重，深度大于20m,断面疏松，价格最低。致密料主要用于拉制单晶硅，菜花料、珊瑚料则主要用于制作多晶硅片，企业日常生产中可在致密料中掺杂不低于30%的菜花料来生产单晶硅，从而节约原料成本，但菜花料的使用会在一定程度上降低拉晶效率，企业需在两者之间进行权衡后选择合适的掺杂比例。值得注意的是，未来多晶硅上市后，按照国标对定义不同级别的多晶硅质量标准可能存在差距，从而导致多晶硅在交割环节受到阻碍。查阅相关的国标定义资料，我们对比可以发现：