一、基本概述

連續拉棒技術，也稱為連續拉晶技術，是一種高效的晶體生長工藝。該技術的核心原理在于精密控制熔體的溫度分布、熱場梯度以及固液界面形態，通過自動化控制的籽晶夾持與提拉機構，在真空或高純惰性氣體的保護氛圍中，將熔融料連續地向上提拉，實現定向凝固結晶，在拉棒過程中，可以一邊加料一邊拉制晶棒，增加了拉晶效率。

二、分類信息

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三、詳細解釋

連續拉棒技術是單晶硅及先進多晶硅生長領域的核心工藝。該技術突破了傳統批次生長法的間歇性限制，通過對籽晶提拉速率、坩堝旋轉/升降及熱場梯度的精密協同控制，確保固液界面動態穩定性與生長速率的精確匹配。此連續化過程在惰性氣體（如高純氬氣）保護下，顯著提升了硅晶棒的直徑均勻性（軸向波動可控）、體材料質量（低位錯密度、可控雜質分布）及電學性能一致性（電阻率均勻性），為高效太陽能電池提供了基礎材料保障。

連續拉棒技術肩負高精度制造與低碳轉型的雙重使命。該技術通過連續化生產顯著提升了資源利用效率。有效減少了停機換料損失，使材料利用率提升15%以上，同時單位產品能耗降低20%-30%。在排放控制方面，智能調速系統壓縮設備空載時間，配合氬氣循環利用，回收率超90%，直接降低了工業廢氣與溫室氣體排放。連續拉棒技術遵循高效資源利用與低碳排放協同原則，推動加工業向循環經濟轉型，真正實現了“以連續化替代間歇式、以精密化替代粗加工”的綠色制造變革。該技術將原料轉化為光伏單晶硅棒等高精度產品，顯著減少了天然礦石消耗與加工能耗。

目前，光伏單晶硅連續拉棒技術通過大尺寸單晶爐、高精度切割設備升級，已實現規模化應用，顯著提升材料利用效率并降低能耗。

四、應用領域/前景

連續拉棒技術憑借其高效、節能、高精度的優勢，已在清潔能源及新材料等關鍵領域實現規模化應用。

在清潔能源領域，光伏單晶硅連續拉棒技術顯著降低能耗，將單位電耗壓縮至≤28 kWh/kg，支撐N型電池效率突破25.8%，助力光伏度電成本降至0.2元/kWh以下，成為產業降本增效的重要工藝。

在新材料領域，連續拉棒技術實現了光纖預制棒的高效連續化生產，并成功應用于玄武巖纖維等高性能材料制造，通過高精度控制保障材料性能穩定性，顯著提升產品良率。

在碳中和目標約束下，連續拉棒技術通過工藝革新與能效提升實現雙重突破：高值化轉型層面，該技術以低氧含量控制和大尺寸晶體生長為核心，支撐N型TOPCon/HJT電池對硅片缺陷密度的嚴苛要求，使硅片電阻率波動控制在5%以內（傳統工藝約15%），直接提升電池轉換效率0.3%-0.5%。

在綠色效益層面，行業頭部企業通過熱場優化、自動化復投料及單爐多棒工藝升級，已實現單位硅棒電耗有效降低、晶硅利用率提升，坩堝壽命延長，單爐投料量顯著提高。雙軌并行下，這一技術路徑不僅降低了生產能耗與材料損耗，更通過能效標桿實踐，有力推動了光伏產業綠色增長與轉型升級的深度協同。

未來，連續拉棒技術將持續向超高純度控制與智能化制造深度演進，通過突破晶體生長極限進一步降低能耗與材料損耗，構建更清潔、更低碳的制造范式，并加速融合綠色能源與循環生產體系，推動能源轉型、實現碳中和目標。

五、綠色應用難點

連續拉棒技術在推廣應用的進程中，仍面臨能耗、材料、環保、排放標準等挑戰。

一是能耗高、審批受限問題。連續拉棒技術作為高載能產業轉型的核心爭議點，其高能耗與氣體排放問題被納入環保督察及“雙碳”政策重點監管范疇。目前，單晶硅拉棒電耗超工信部光伏規范門檻值，在能源約束區域頻發項目審批受限問題。

二是關鍵材料依賴進口。熱場所需的高純石墨、碳碳復合材料等關鍵部件進口依賴度超60%，存在供應鏈“卡脖子”風險，成本與交付周期不確定性高。

三是固廢回收率低。在能源領域、半導體拉晶過程中，坩堝等部件難以回收再利用，目前廢坩堝再生率不足10%，導致固廢年增量超10萬噸，加重環保負擔。

四是氣體浪費與排放標準滯后。氬氣使用損耗率高（逸散率超5%），增加溫室氣體排放，但現行標準未涵蓋氣體排放限值，亟需通過氬氣閉環回收技術迭代與排放標準更新破局。

本詞條貢獻者：

董文鈞 北京科技大學材料與工程學院教授

本詞條審核專家：

李培剛 北京郵電大學集成電路學院教授

參考來源：

[1]康家銘,黃振玲,李太,等.大尺寸光伏單晶硅制備技術研究進展[J].太陽能學報,2025,46(03):310-319.DOI:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1746.

[2]鐘寶申,連續直拉單晶硅棒生產制造關鍵技術創新與應用.陜西省,隆基綠能科技股份有限公司,2022-06-23.

[3]Sheng X,Chen L,Liu M, et al.Environmental impact of monocrystalline silicon photovoltaic modules[J].Resources, Conservation & Recycling,2025,220108373-108373.

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來源: 科普中國

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