浅谈多晶硅技术和我国多晶硅产业的发展趋势

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1、浅谈多晶硅技术和我国多晶硅产业的发展趋势【作者】邹烈军化学10本1班【摘要】本文主要介绍一些主要的多晶硅技术和工艺上生产多晶硅的方法。了解目前国内多晶硅的发展以及发展趋势。【关键词】多晶硅铸造技术多晶硅产业硅(si)是最重要的半导体材料，它在自然界中含量丰富，仅次于氧而排第二。单质硅有结晶型和无定形2种，结晶型硅是一种有灰色金属光泽的晶体，与金刚石有类似的晶格。晶体硅通常分为单晶硅和多晶硅。多晶硅是单质硅的一种形态，其晶粒在生成过程中晶面取向不这些晶粒结合起来，就形成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的

2、原料，多晶硅与单晶硅的差异要表现在物理性质方面。多晶硅在拉直单晶时，纯度变化不大。而且多晶硅是信息产业和太阳能电池光伏产业的关键基础材料。这里我们主要了解一下多晶硅的主要技术和多晶硅产业在我国的发展以他的发展趋势。1.多晶硅主要的铸造技术和生产工艺1.1多晶硅铸造核心技术1.1.1坩埚免喷涂技术在多晶硅片生产铸造过程中，目前使用的石英坩埚上的氮化硅涂层均是采用喷涂工艺喷上去的，在喷涂过程中，一方面粉尘很大。对员工的身体或多或少会造成一定的影响；另一方面也将浪费较多氮化硅粉。目前市场上出现的免喷涂坩

3、埚，其喷涂过程是由坩埚生产厂家自己操作，由于石英坩埚合格率不高(<80％)，并且坩埚热处理后还需机加工，在加工过程中坩埚还有一定的破损。致使浪费很多氮化硅粉，因此国内石英坩埚供应商也都不太情愿做这一块。以下是借鉴陶瓷行业中陶瓷浸釉的基础上，初步设计的一套石英坩埚浸氮化硅浆料的方案．从而免去在喷涂过程中的弊端。1.1.2坩埚免烧结技术在氮化硅浆料中添加3％一5‰的水溶性高粘度的有机物高分子，通过有机高分子的化学吸附和氮化硅粉比表面积大的物理吸附作用。使氮化硅粉有效地吸附在坩埚内壁。加入的少量有机物在

4、铸造过程中将以分子形式挥1410℃前裂解为碳．由于碳的热震动性较大．加上铸造炉中抽真空和气流对流作用，碳将挥发，这样有机物的加入才不会对晶锭的质量产生较大的影响。1.1.3准单晶铸造技术对于准单晶的概念界定及具体表述．业内尚未形成统一完善的标准与共识。据业内专家的看法。准单晶和单晶硅、多晶硅两种晶体硅都不同。可以把它看做是“原子排列相对有序的多晶硅”。它是在多晶硅铸造炉上采用铸造结晶的方式，经过一系列改造所生产出的具有高转换率的硅片。此项技术具备多晶硅铸造高产出、高品质、低能耗的优点，同时产出的准

5、单晶晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序。光电转换效率也高于多晶硅一大截。这些令人期待的优势正是业内一些研发生产准单晶的企业们所看重的。准单晶硅铸造技术和普通多晶技术相比有如下优势：电池片效率高，大晶粒硅片面积大于70％，平均效率大于17．6％，较同条线普通多晶硅高出1.0％～1.3％；制绒后可在表面得到焰光作用较好的金字塔结构，减少反射率：整锭平均效率较常规锭高出0．5％～1．0％。1.1.4多晶硅铸造生长大晶粒技术高密度的晶界和位错是影响铸造多晶硅太阳能电池转换效率的主要因素之一。

6、铸造多晶硅中的晶界主要来源于晶体生长阶段，因此生长高质量的大晶粒铸造多晶硅．降低晶界密度是国际光伏界一直研究的热点。在目前方形坩埚中生长晶体硅材料生长简单，由于形核区域面积大，成核数目多，生长出的多晶硅晶粒细小、晶界密度高。影响了铸造多晶硅太阳能电池的转换效率。因此，寻找一种能够减少成核数目的新工艺，对于低成本、高效率的铸造多晶硅太阳能电池的开发和应用具有重要的意义。1.1.5氮化硅粉回收技术在多晶硅铸造过程中，由于制备工艺的需要，在石英坩埚表面涂覆高纯氮化硅涂层。现有技术中，多晶硅完成铸造后，多

7、晶硅锭会与表面涂覆的高纯氮化硅涂层的石英坩埚脱离。多晶硅脱模后，表面涂覆有高纯氮化硅涂层的石英坩埚被当作固体废弃物处理。而回收氮化硅原料一般采取两种方法。一种为用高压水冲刷废弃坩埚，将氮化硅涂层冲下来；另一种是利用氮化硅涂层的急冷急热性，先将废弃坩埚加热到一定温度，然后放人冷水中急冷，氮化硅涂层自然脱落。2.2多晶硅工艺技术生产主要方法2.2.1改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢(或外购氯化氢)，氯化氢和产业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离

8、精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。国内外现有的多晶硅厂尽大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。2.2.2硅烷法——硅烷热分解法硅烷(SiH4)是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。2.2.3流化床法以四氯化硅、氢气、氯化氢和产业硅为原料在流化床内(沸腾床)高温高压下天生三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应天生二氯二氢硅，继而天生硅烷气。制得的硅烷