多晶硅生產主要工藝技術

當今世界是信息產業興旺發達的時代，電子信息技術成為各國競爭的關鍵領域之一，而多晶硅作為信息產業zui基礎的原材料，對電子信息產業發展起著重要的作用。近年來，隨著以開發利用太陽能為代表的新源興起，多晶硅的需求缺口變大。2010年共計多晶硅需要8.5萬噸左右，總供給為5.88萬噸，缺口達2.62萬噸，供需矛盾十分突出。由于目前多晶硅的核心技術仍掌握在美、德、日等少數國家手中，我國太陽能廠家并沒有競爭優勢。中國太陽能電池制造產業仍然受制于多晶硅的供應。95%心目的多晶硅需要進口。對此，專家建議，目前我國各有關部門應總代表的把握好多晶硅產業發展布局，希有關科研機構和相關企業應集中力量突破多晶硅核心技術，為多晶硅發展創造條件。下面簡單介紹幾種主要的多晶硅生產工藝技術。

1．改良西門子法——閉環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），氯化氫和工業硅粉在一

定的溫度下合成三氯氫硅，然后對三氯氫硅進行分離精餾提純，提純后的三氯氫硅在氫還原爐內進行CVD拓應生產高純多晶硅。車內外現有的多晶硅三絕大部分采用此法生產電子級與太陽能級多晶硅。

2．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純度較高的棒狀多晶硅。以前只有日本小松掌握此技術，由于發生過嚴懲的爆炸事故后，沒有繼續擴大生產。但美國Asimi和SGS公司仍采用硅烷氣熱分解生產純度較高的電子級多晶硅產品。

3．流化床法

以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業硅為原料在流化床內（沸騰床）高溫高壓下生

成三氯氫硅，將三氯氫硅再進一步歧化加氫反應生成二氯 二氫硅，繼而生成硅烷氣。制得的硅烷氣通入加有小顆粒硅粉的流化床瓜爐內進行邊疆熱分解瓜，生成粒狀多晶硅產品。因為在漢化床反應爐內參與反應的硅表面積大，生產效率高，電耗低與成本低，適用于大規模生產太陽能級多晶硅。*的缺點是安全性差，危險性大。其次是產品純度不高，但基本能滿足太陽能電池生產的使用。

4．太陽能級多晶硅新工藝技術

除了上述改良西門子法，硅烷熱分解法、流化床反應爐法三種方法生產電子級與

太陽能級多晶硅以外，還涌現出幾種專門生產太陽能級多晶硅新工藝技術。

1）冶金法生產太陽能級多晶硅

據資料報導日本川崎制鐵公司采用冶金部法制得的多晶硅已在世界上zui大的

太陽能電池廠（SHARP公司）應用，現已形成800噸/年的生產能力，全量供給SHARP公司。

主要工藝是：選擇純度較好的工業硅（即冶金硅）進行水平區熔單向凝固成金

屬雜質聚集的部分和外表部分后，進行粗粉碎與清洗，在等離子體融解爐中去除磷和碳雜質直接生成太陽能級多晶硅。

2）氣液沉積法生產粒狀太陽能級多晶硅

據資料報導以日本Tokuyama公司為代表，目前10噸試驗線在運行，200噸半商業化規模生產線在2005~2006年間投入試運行。

主要工藝是：將反應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入，在石墨管內壁1500℃高溫處反應生成液體狀硅，然后滴入底部，溫度回升變成固體粒狀的太陽能級多晶硅。

3）重摻硅廢料提純法生產太陽能級多晶硅

據美國Crystal Systems資料報導，美國通過對重摻單日暮途窮硅生產過程中產生的硅廢料提純后，可以用作太陽能電池生產用的多晶硅，zui終成本價可望控制在20美元/Kg以下。