多晶硅生产综述

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1、多晶硅生产综述一、多晶硅简介多晶硅：polycrystallinesilicon□是单质硅的一种形态，当熔融的单质硅在过冷条件下凝固时硅原子以金刚右品格形态排列形成许多品核，这些品核长成品面取向不同的晶粒，这些晶粒结合起来就形成了多晶硅。1、多晶硅的性质多晶硅的分子式为Si,分子量为28.08g/mol,熔点1410°C，沸点2355°C。具有灰色的金屈光泽，密度介于2.32和2.34kg/n?Z间，硬度介于铭和石英Z间,室温下质脆易碎。溶于氢氟酸和硝酸的混酸屮，不溶丁•水、盐酸和硝酸。常温下不活波，高温下能与氧、氮、硫等反应。在熔融状态下，具有较大的化学活泼性,能与几乎所有材料作用。具

2、有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但是微量的杂质即口J大大的影响其导屯性。2、多晶硅产品的分类多品硅按纯度分类可以分为冶金级（金屈硅）、太阳能级、电子级。冶金级硅（MG）：是硅的氧化物在电弧炉中被碳还原而成。一般含Si为95%左右，高达99.8%以上。太阳能级硅（SG）：纯度介于冶金级硅与电子级硅之间，至今未有明确界定。一般认为含Si在99.99〜99.9999%电子级硅（EG）：一般要求含Si在99.9999%以上，超高纯达到99.9999999%〜99.999999999%。3、多晶硅的用途⑴可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能□1954年美国贝尔实验室成功研制第一块单品硅太

3、阳能电池以来,太阳能逐渐成为各国越来越关注的“绿色”能源。1998年全世界多品硅太阳电池的产量首次超过了单晶硅太阳电池的产量，2001年多晶硅太阳电池的市场占有份额为52%，远远超出单晶硅太阳电池35%的市场占有量⑴，到2010年，全球10GW的太阳屯池产量中，多晶硅约占9000MWo当前,晶体硅材料是最主要的光伏材料,其市场占有率在90%以上，而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳电池的主流材料⑵。（2）高纯的晶体硅是重要的半导体材料在IT产业屮，多晶硅用于生产单晶硅。单晶硅即硅半导体，是多晶硅的衍生产品，它是制造集成电路和电子元件的优质材料。全世界半导体器件中冇95%使用硅材料制成的

4、，其中85%的集成电路是由硅材料制成的⑶。由于硅半导体耐高电压、耐高温、品带宽度大，比其它半导体材料冇体积小、效率高、寿命长、可靠性强等优点，因此被广泛用于电子工业集成电路的生产中硅材料是信息产业的垂要基础材料⑸⑹。（3）高纯多晶硅是最重要的电子信息基础材料，被视为“微电子大厦的基石”。还广泛用于金屈陶瓷、宇宙航行的重要材料等等。二、多品硅的生产工艺目前，世界上生产制造多晶硅的工艺技术主要有：改良西门子法、硅烷（SiHj法、流化床法以及专门生产太阳能及多晶硅硅的新工艺。下面主要对改良西门子法生产工艺做卜•介绍：(1)氢气制备与净化工序在电解椚内经电解脱盐水制得氢气。电解制得的氢气经过冷却

5、、分离液体后,进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气屮的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。除氧后的氢气通过一组吸附干•燥器而被干燥。净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。出氧气贮罐的氧气送去装瓶。气液分离器排放废吸附剂、氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放、干燥器有废吸附剂排放，均供货商回收再利用。(2)氯化氢合成工序从氢气制备与净化工序來的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。岀氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入

6、氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。为保证安全，本装置设置有一套主耍由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。为保证安全，木工序设置一套主要出废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。

7、该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。(3)三氯氢硅合成工序原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。硅粉从接收料斗放入卜•方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。从氯化氢合成工序来的氯化氢气，与从循环氯化氢缓冲罐送来的循环氯化氢气混合后，引入三氯氢硅合成炉进料管，将