高纯硅（ultra－pure silicon）商业上统称为多晶硅（polycrystalline silicon，简称polysilicon）是晶硅电池中最主要的原材料。其纯度要求一般高于7个9，即99．999 99%。这种高纯多晶硅是从金属硅（metallurgical grade silicon）提纯得来的，这些提纯工艺技术将在5．2．2节和5．2．3节中作重点描述。提纯后得到的高纯多晶硅的价值是金属硅的10～20倍。
金属硅通常只有98．5%左右的硅含量，它是通过浸没式电弧炉（submerged electrical arc furnace），将原料石英矿石和碳材料（如高纯煤，木屑，木炭，焦炭等等）高温熔化反应，经过下面这个碳热还原反应，把二氧化硅还原成硅［2］。
金属硅被广泛地应用于冶金工业，化学工业，和电子行业（现在也包括光伏发电行业）。冶金工业中主要是用于铝冶炼，包括铸造合金和锻造合金，是金属硅的主要消耗市场，约占其用量的近55%。其次是化工行业，主要用于有机硅胶，合成二氧化硅，硅烷，氯硅烷等，占金属硅用量的近35%。金属硅中只有很小一部分用于电子行业中的高纯多晶硅。在10年前光伏发电应用市场还没有发展起来之前，高纯多晶硅仅仅用于半导体器件，对金属硅的需求很小，不到其总用量的2%。随着近10年来光伏产业的快速发展，金属硅的近10%被用于提纯为高纯多晶硅，主要用于光伏发电市场。
光伏发电的大规模应用在德国等国家太阳能发电补贴政策的激励下近十年得到蓬勃的发展，多晶硅在光伏领域的应用以超过30%～50%的速度在发展，而半导体的应用增长率约为5%。表5．1显示了这些年来多晶硅在半导体和光伏市场的用量。在2003年之前，光伏对多晶硅原材料的需求不到几千吨，主要来源是半导体产业中的边角废料，没有专门生产太阳能专用的多晶硅厂和设施。但随着光伏应用的快速发展，半导体行业的边角废料已经不能满足光伏市场的需求，多晶硅市场严重供不应求，造成市场价格远超其成本10多倍。这样的市场状况促使原有的多晶硅生产厂大规模扩产，同时许多新的企业主进入到多晶硅的生产领域。到2006年，光伏对多晶硅的用量首次超过半导体电子行业。经过短短5年时间，多晶硅在光伏市场的用量已经是半导体用量的5倍。
表5．1 多晶硅在全球半导体和光伏市场的需求量 单位：t(www.xing528.com)
（续表）
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