多晶硅生产工程

多晶硅 ( 多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。 ) 在太阳能利用上，单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。要使太阳能发电具有较大的市场，被广大的消费者接受，就必须提高太阳电池的光电转换效率，降低生产成本。从国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。不论是改良西门子法还是硅烷法生产工艺中都需要过滤设备，用于收集硅粉、氯硅烷循环洗涤、循环水再利用等工序。结合众多项目生产经验，上海奕卿过滤科技有限公司提出了自己的过滤工艺解决方案。

（ 1 ）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到 98% 并生成工业硅，

其化学反应 SiO2+C → Si+CO2 ↑

（ 2 ）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢 (HCl) 与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅 (SiHCl3) 。

其化学反应 Si+HCl → SiHCl3+H2 ↑

反应温度为 300 度，该反应是放热的。同时形成气态混合物 ( Н 2, НС 1,Si НС 13,SiC14,Si) 。

（ 3 ）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解 : 过滤硅粉，冷凝 Si НС 13,SiC14 ，而气态Н 2, НС 1 返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物 Si НС 13,SiC14 ，净化三氯氢硅（多级精馏）。

（ 4 ）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的 SiHCl3 在 H2 气氛中还原沉积而生成多晶硅。

其化学反应 SiHCl3+H2 → Si+HCl 。

多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径 5-10 毫米，长度 1.5-2 米，数量 80 根），在 1050-1100 度在棒上生长多晶硅，直径可达到 150-200 毫米。

这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同 Н 2, НС 1,Si НС 13,SiC14 从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该 3 工艺的竞争力。

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