1500吨多晶硅工艺说明

1500吨多晶硅工艺说明内容摘要：

Modified Siemensreactor technology）。 德国 Wacker 公司开发了一套全新的粒状多晶硅流化床反应器技术生产工艺。 该工艺基于流化床技术（以 SiHCl3 为给料），已在两台实验反 应堆中进行了工业化规模的生产试验。 美国 Hemlock 公司将开设实验性颗粒硅生产线来降低硅的成本。 MEMC 公司一直采用 MEMC 工艺（流化床法）生产粒状多晶硅，而且是世界上生产单晶硅的大型企业。 该公司计划在 2020年底其产能达到 7000t 左右。 生产 SOG 硅的新工艺技术 以上三种方法主要定位于 EG 硅的生产，兼顾 SOG 硅的生产。 为了降低 SOG 硅的生产成本，发展了以太阳能电池用为目的的多晶硅生产新工艺技术。 冶金法 从 1996 年起，在日本新能源和产业技术开发组织的支持下，日 本川崎制铁公司（ Kawasaki Steel）开发出了由冶金级硅生产 SOG 硅的方法。 该方法采用了电子束和等离子冶金技术并结合了定向凝固方法，是世界上最早宣布成功生产出 SOG 硅的冶金法（ Metallurgical Method）。 冶金法的主要工艺是：选择纯度较好的冶金硅进行水平区熔单向凝固成硅锭，除去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，之后除去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 SOG 硅。 挪威 Elkem 公司等对冶金法进行了改进。 Elkem 公司的冶金硅精炼工艺为：冶金硅 → 火冶冶金 → 水冶冶金 → 抛光 → 原料处理。 美国道康宁（ Dow Corning）公司 2020 年投产了 1000t 利用冶金级硅制备 SOG 硅的生产线，其投资成本低于改良西门子法的 2/3。 2020 年制备了具有商业价值的 PV1101 太阳能级多晶硅材料。 PV1101 太阳能级多晶硅材料不仅减少多晶硅的用量，而且还降低太阳能电池的生产成本，是太阳能技术发展的一个重要里程碑。 美国 Crystal Systems 公司采用热交换炉法（ Heat Exchanger Method）提纯冶金级硅，制备出了 200kg、边长为 58cm 的方形硅锭。 主要工艺为：加热 → 熔化 → 晶体生长 → 退火 → 冷却循环，生产工艺全程由计算机程序控制。 该工艺不仅可与各种太阳能电池生产工艺相兼容，而且可以提纯各种低质硅以及硅废料，使冶金级硅中难以提纯的硼、磷杂质降低到了一个理想的数值。 气液沉积法 气液沉积法（ Vapor to Liquid Deposition， VLD）是日本德山公司（ Tokuyama）于1999 年至 2020 年间开发出 的具有专利权的 SOG 硅制备技术。 主要工艺是：将反应器中的石墨管的温度升高到 1 500℃ ，流体 SiHCl3和 H2 从石墨管的上部注入，在石墨管内壁 1 500℃ 高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部，降温变成固体的SOG 硅。 德山公司开发该技术的最初目标是 “ 低成本 ” ，即尽量从三氯硅烷中找到最大沉积率而不是追求纯度，据称其沉积速度大大高于制造 EG 硅所达到的水平。 利用 VLD 技术生产的多晶硅不是颗粒状，而是大的结晶块。 目前，德山公司已经解决了相关技术上的大部分难题。 2020年，德山公司已建成 200t/a 的半商业化工 厂， 2020 年将建立大型商业性产能达到 6 800t的工厂，至 2020 年再小幅增长到 7 400t。 无氯技术 无氯技术（ Chlorine Free Technology）是一种很有发展前途的 SOG 硅制备技术，其原料为冶金级硅。 工艺流程包括在催化剂作用下硅原料与 C2H5OH 反应生成 Si(OC2H5)3H，反应温度为 280℃ ，Si(OC2H5)3H 在催化剂作用下又分解为 SiH4和 Si(OC2H5)4， Si(OC2H5)4 水解得到高纯 SiO2或硅溶胶， SiH4 在 850～ 900℃ 的高温下热解生 成多晶硅和氢气。 该技术属于俄罗斯 INTERSOLAR 中心和美国国家可再生能源实验室的专利技术。 利用该工艺技术生产 1kg。