多晶硅制作工藝.doc

多晶硅制作工藝流程1、改良西門子法是目前主流的生產(chǎn)方法 多晶硅是由硅純度較低的冶金級硅提煉而來，由于各多晶硅生產(chǎn)工廠所用主輔原料不盡相同，因此生產(chǎn)工藝技術不同；進而對應的多晶硅產(chǎn)品技術經(jīng)濟指標、產(chǎn)品質量指標、用途、產(chǎn)品檢測方法、過程安全等方面也存在差異，各有技術特點和技術秘密，總的來說，目前國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。改良西門子法是目前主流的生產(chǎn)方法，采用此方法生產(chǎn)的多晶硅約占多晶硅全球總產(chǎn)量的85。但這種提煉技術的核心工藝僅僅掌握在美、德、日等7家主要硅料廠商手中。這些公司的產(chǎn)品占全球多晶硅總產(chǎn)量的90%，它們形成的企業(yè)聯(lián)盟實行技術封鎖，嚴禁技術轉讓。短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術壟斷封鎖的局面不會改變。在未來15-20年內(nèi)，采用改良西門子法工藝投產(chǎn)多晶硅的資金將超過1,000億美元，太陽能級多晶硅的生產(chǎn)將仍然以改良西門子法為主，改良西門子法依然是目前生產(chǎn)多晶硅最為成熟、最可靠、投產(chǎn)速度最快的工藝，與其他類型的生產(chǎn)工藝處于長期的競爭狀態(tài)，很難相互取代。尤其對于中國的企業(yè)，由于技術來源的局限性，選擇改良西門子法仍然是最現(xiàn)實的作法。在目前高利潤的狀況下，發(fā)展多晶硅工藝有一個良好的機遇，如何改善工藝、降低單位能耗是我國多晶硅企業(yè)未來所面臨的挑戰(zhàn)。2、西門子改良法生產(chǎn)工藝如下： 這種方法的優(yōu)點是節(jié)能降耗顯著、成本低、質量好、采用綜合利用技術，對環(huán)境不產(chǎn)生污染，具有明顯的競爭優(yōu)勢。改良西門子工藝法生產(chǎn)多晶硅所用設備主要有：氯化氫合成爐，三氯氫硅沸騰床加壓合成爐，三氯氫硅水解凝膠處理系統(tǒng)，三氯氫硅粗餾、精餾塔提純系統(tǒng)，硅芯爐，節(jié)電還原爐，磷檢爐，硅棒切斷機，腐蝕、清洗、干燥、包裝系統(tǒng)裝置，還原尾氣干法回收裝置；其他包括分析、檢測儀器，控制儀表，熱能轉換站，壓縮空氣站，循環(huán)水站，變配電站，凈化廠房等。（1）石英砂在電弧爐中冶煉提純到98%并生成工業(yè)硅，其化學反應SiO2+CSi+CO2（2）為了滿足高純度的需要，必須進一步提純。把工業(yè)硅粉碎并用無水氯化氫(HCl)與之反應在一個流化床反應器中，生成擬溶解的三氯氫硅(SiHCl3)。其化學反應Si+HClSiHCl3+H2反應溫度為300度，該反應是放熱的。同時形成氣態(tài)混合物(2, 1,Si13, SiC14, Si)。（3）第二步驟中產(chǎn)生的氣態(tài)混合物還需要進一步提純，需要分解: 過濾硅粉，冷凝Si13,SiC14，而氣態(tài)2,1返回到反應中或排放到大氣中。然后分解冷凝物Si13, SiC14，凈化三氯氫硅（多級精餾）。（4）凈化后的三氯氫硅采用高溫還原工藝，以高純的SiHCl3在H2氣氛中還原沉積而生成多晶硅。其化學反應SiHCl3+H2Si+HCl。多晶硅的反應容器為密封的，用電加熱硅池硅棒（直徑5-10毫米，長度1.5-2米，數(shù)量80根），在1050-1100度在棒上生長多晶硅，直徑可達到150-200毫米。這樣大約三分之一的三氯氫硅發(fā)生反應，并生成多晶硅。剩余部分同2,1,Si13,SiC14從反應容器中分離。這些混合物進行低溫分離，或再利用，或返回到整個反應中。氣態(tài)混合物的分離是復雜的、耗能量大的，從某種程度上決定了多晶硅的成本和該 3工藝的競爭力。在西門子改良法生產(chǎn)工藝中，一些關鍵技術我國還沒有掌握，在提煉過程中70%以上的多晶硅都通過氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環(huán)境污染非常嚴重。在“十一五”期間，為實現(xiàn)采用改良西門子工藝的多晶硅的產(chǎn)業(yè)化，建議開展下述課題研究：基于SiHCl3氫還原法的低電耗多晶硅生成反應器技術；干法回收中H2、HCl、SiHCl3、SiC