国内外多晶硅生产的主要工艺技术

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（一）国内外多晶硅生产的主要工艺技术
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），氯化氢和工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。
  R# ], g2 P* H$ V/ Q! `国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。
  h$ s" Q( R8 q# a' S0 ]  Z2，硅烷法——硅烷热分解法
5 _; V  }, G4 ?% K5 J/ B" s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。以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。
3，流化床法
5 C( j2 e5 Q! t4 B* s9 ?以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。
$ K* R2 H3 W( T1 x! t& F5 g  ^制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。唯一的缺点是安全性差，危险性大。其次是产品纯度
不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。
' x# [9 H# ^4 ^; a9 L* X  d此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。
/ I, ]9 y! F3 v) @5 C. d& @$ n4，太阳能级多晶硅新工艺技术
除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术。
1）冶金法生产太阳能级多晶硅
! p2 I7 U6 y( i; B据资料报导[1]日本川崎制铁公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太阳能电池厂（SHARP公司）应用，现已形成800吨/年的生产能力，全量供给SHARP公司。
主要工艺是：选择纯度较好的工业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。
* _2 d% p; z* d/ g2 F! V, C8 [2）气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅
" S; x! _+ }7 j7 Y! ?5 a# s据资料报导[1]以日本Tokuyama公司为代表，目前10吨试验线在运行，200吨半商业化规模生产线在2005-2006年间投入试运行。
主要工艺是：将反应器中的石墨管的温度升高到1500℃，流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500℃高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。
3）重掺硅废料提纯法生产太阳能级多晶硅
9 h; e; j3 V, q. g$ l据美国Crystal Systems资料报导[1]，美国通过对重掺单晶硅生产过程中产生的硅废料提纯后，可以用作太阳能电池生产用的多晶硅，最终成本价可望控制在20美元/Kg以下。
+ K6 ?7 Y/ o4 p; N# M+ B（二）目前国内外多晶硅生产现状
* b7 t2 E: i* T, e1，国外多晶硅生产现状[1]
, m5 I& |3 }& A6 b7 a目前国外多晶硅生产在质量上已能满足大规模集成电路用直拉单晶硅和电力电子器件用的区熔单晶硅的要求，并不断以新工艺技术、向更大规模化、更低生产成本方向发展。见表1。几大公司垄断了多晶硅生产技术，保持各自的份额，同时满足了不断发展的各种半导体硅芯片的需要。
2，国内多晶硅生产现状
目前国内多晶硅生产在工艺技术和规模上与国外有较大的差距，原料消耗高、能耗高、规模小、产量低、装备差、成本高、质量不稳定、市场竞争力弱。因此多晶硅生产厂家由上世纪80年代的14家到90年代减为两家（峨嵋半导体材料厂和洛阳单晶硅有限公司）。目前洛阳中硅公司300吨/年已建成投产，在建的还有新光硅业1260吨/年。
  G3 T" |( y) ?' @2 Z（三）国内外多晶硅技术发展趋势[1]
! V& A$ w7 n+ b) G6 j" K6 \! B1，国外多晶硅技术发趋势
由于全世界加速普及太阳能发电，因此太阳能光伏产业发展迅猛，造成太阳能级多晶硅大量短缺，所以目前国内外多晶硅技术发展趋势与扩产计划，都是为了满足太阳能光伏产业发展需求为特点
9 q2 f1 h( x: G3 }3 j* B国外多晶硅生产技术发展的特点：
1）研发的新工艺技术几乎全是以满足太阳能光伏硅电池行业所需要的太阳能级多晶硅。
2）研发的新工艺技术主要集中体现在多晶硅生成反应器装置上，多晶硅生成反应器是复杂的多晶硅生产系统中的一个提高产能、降低能耗的关键装置。
3 g# ~, c  u- {4 L3）研发的流化床（FBR）反应器粒状多晶硅生成的工艺技术，将是生产太阳能级多晶硅首选的工艺技术。其次是研发的石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，也是降低多晶硅生产电耗，实现连续性大规模化生产，提高生产效率，降低生产成本的新工艺技术。
3 t9 [- h- U7 ]7 [4 n4）流化床（FBR）反应器和石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，生成粒状多晶硅的硅原料可以用硅烷、二氯二氢硅或是三氯氢硅。
5 r$ K4 q: J* G0 H8 X& x5）在2005年前多晶硅扩产中100%都采用改良西门子工艺。在2005年后多晶硅扩产中除Elkem外，基本上仍采用改良西门子工艺。
通过以上分析可以看出，目前多晶硅主要的新增需求来自于太阳
能光伏产业，国际上已经形成开发低成本、低能耗的太阳能级多晶硅生产新工艺技术的热潮，并趋向于把生产低纯度的太阳能级多晶硅工艺和生产高纯度电子级多晶硅工艺区分开来，以降低太阳能级多晶硅生产成本，从而降低太阳能电池制造成本，促进太阳能光伏产业的发展，普及太阳能的利用，无疑是一个重要的技术决策方向。
# _3 ]0 [& C) P9 a2，国内多晶硅技术发趋势
6 M- ~; I0 w8 K' G% i  \. q目前国内的几家多晶硅生产单位的扩产，都是采用改良西门子工艺技术。还没见到新的工艺技术有所突破的报导。

lysgdhr

好贴，顶啊

四眼

有没有更详细的啊

rgsmdqy

没有评分，说明不好！

s511

入门级的介绍 还算整理的比较清晰！