多晶硅生產(chǎn)工藝
關(guān)于多晶硅生產(chǎn)工藝的實(shí)戰(zhàn)問題：
網(wǎng)友問：
多晶硅如何生產(chǎn)的？需要工業(yè)用水嗎？比如冷卻時(shí)要用的，用量大不大？水的作用是冷卻還是化學(xué)反應(yīng)？？如果是冷卻的，可以循環(huán)利用嗎？
電子元件技術(shù)網(wǎng)答：
多晶硅的生產(chǎn)工藝主要由高純石英（經(jīng)高溫焦碳還原）→工業(yè)硅（酸洗）→硅粉（加HCL）→SiHCL3（經(jīng)過粗餾精餾）→高純SiHCL3（和H2反應(yīng)CVD工藝）→高純多晶硅。需要用水的，很多。
四種主流的多晶硅生產(chǎn)工藝
1，硅烷法——硅烷熱分解法
硅烷（SiH4）是以四氯化硅氫化法、硅合金分解法、氫化物還原法、硅的直接氫化法等方法制取。然后將制得的硅烷氣提純后在熱分解爐生產(chǎn)純度較高的棒狀多晶硅。以前只有日本小松把握此技術(shù)，由于發(fā)生過嚴(yán)重的爆炸事故后，沒有繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)。但美國Asimi和SGS公司仍采用硅烷氣熱分解生產(chǎn)純度較高的電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品。
2，流化床法
以四氯化硅、氫氣、氯化氫和產(chǎn)業(yè)硅為原料在流化床內(nèi)（沸騰床）高溫高壓下天生三氯氫硅，將三氯氫硅再進(jìn)一步歧化加氫反應(yīng)天生二氯二氫硅，繼而天生硅烷氣。
制得的硅烷氣通進(jìn)加有小顆粒硅粉的流化床反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解反應(yīng)，天生粒狀多晶硅產(chǎn)品。由于在流化床反應(yīng)爐內(nèi)參與反應(yīng)的硅表面積大，生產(chǎn)效率高，電耗低與本錢低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅。唯一的缺點(diǎn)是安全性差，危險(xiǎn)性大。其次是產(chǎn)品純度不高，但基本能滿足太陽能電池生產(chǎn)的使用。
此法是美國聯(lián)合碳化合物公司早年研究的工藝技術(shù)。目前世界上只有美國MEMC公司采用此法生產(chǎn)粒狀多晶硅。此法比較適合生產(chǎn)價(jià)廉的太陽能級(jí)多晶硅。
3，太陽能級(jí)多晶硅新工藝技術(shù)
除了上述改良西門子法、硅烷熱分解法、流化床反應(yīng)爐法三種方法生產(chǎn)電子級(jí)與太陽能級(jí)多晶硅以外，還涌現(xiàn)出幾種專門生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅新工藝技術(shù)。
1）冶金法生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅
據(jù)資料報(bào)導(dǎo)[1]日本
川崎制鐵公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太陽能電池廠（SHARP公司）應(yīng)用，現(xiàn)已形成800噸/年的生產(chǎn)能力，全量供給SHARP公司。
主要工藝是：選擇純度較好的產(chǎn)業(yè)硅（即冶金硅）進(jìn)行水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，往除硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分后，進(jìn)行粗粉碎與清洗，在等離子體融解爐中往除硼雜質(zhì)，再進(jìn)行第二次水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，往除第二次區(qū)熔硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分，經(jīng)粗粉碎與清洗后，在電子束融解爐中往除磷和碳雜質(zhì)，直接天生太陽能級(jí)多晶硅。
2）氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽能級(jí)多晶硅
據(jù)資料報(bào)導(dǎo)[1]以日本Tokuyama公司為代表，目前10噸試驗(yàn)線在運(yùn)行，200噸半貿(mào)易化規(guī)模生產(chǎn)線在2005-2006年間投進(jìn)試運(yùn)行。
主要工藝是：將反應(yīng)器中的石墨管的溫度升高到1500℃，流體三氯氫硅和氫氣從石墨管的上部注進(jìn)，在石墨管內(nèi)壁1500℃高溫處反應(yīng)天生液體狀硅，然后滴進(jìn)底部，溫度回升變成固體粒狀的太陽能級(jí)多晶硅。
3）重?fù)焦鑿U物提純法生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅
據(jù)美國Crystal Systems資料報(bào)導(dǎo)[1]，美國通過對(duì)重?fù)絾尉Ч枭a(chǎn)過程中產(chǎn)生的硅廢物提純后，可以用作太陽能電池生產(chǎn)用的多晶硅，終極本錢價(jià)可看控制在20美元/Kg以下。
這里對(duì)幾家國內(nèi)多晶硅廠和國外多晶硅廠的設(shè)備技術(shù)做些比較.
4，改良西門子法——閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法
改良西門子法是用氯和氫合成氯化氫（或外購氯化氫），氯化氫和產(chǎn)業(yè)硅粉在一定的溫度下合成三氯氫硅，然后對(duì)三氯氫硅進(jìn)行分離精餾提純，提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)進(jìn)行CVD反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅。
國內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠盡大部分采用此法生產(chǎn)電子級(jí)與太陽能級(jí)多晶硅。
