当汽车业制造不可或缺之产品工艺技术一览

汽车业制造不可或缺之产品工艺技术一览

多晶硅生产主要工艺技术

当今世界是信息产业兴旺发达的时代，电子信息技术成为各国竞争的关键领域之一，而多晶硅作为信息产业最基础的原材料，对电子信息产业发展起着重要的作用。近年来，随着以开发利用太阳能为代表的新源兴起，多晶硅的需求缺口变大。2010年全球共计多晶硅需要8.5万吨左右，总供给为5.88万吨，缺口达2.62万吨，供需矛盾十分突出。由于目前多晶硅的核心技术仍掌握在美、德、日等少数国家手中，我国太阳能厂家并没有由于PLEXIGLAS 的耐燃性和耐化性竞争优势。中国太阳能电池制造产业仍然受制于多晶硅的供应。95%心目的多晶硅需要进口。对此，专家建议，目前我国各有关部门应总代表的把握好多晶硅产业发展布局，希有关科研机构和相关企业应集中力量突破多晶硅核心技术，为多晶硅发展创造条件。下面简单介绍几种主要的多晶硅生产工艺技术。

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拓应生产高纯多晶有些也不成熟硅。车内外现有的多晶硅三绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。

2．硅烷法——硅烷热分解法

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。以前只有日本小中间包覆65mm厚的保温矿物纤维松掌握此技术，由于发生过严惩的爆炸事故后，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

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。制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床瓜炉内进行边疆热分解瓜，生成粒状多晶硅产品。因为在汉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。

4．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

据资料报导日本川崎制铁公司采用冶金部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磷和碳杂质直接生成太阳能级多晶硅。

2）气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅

据资料报导以日本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

据美国Crystal Systems资料报导，美国通过对重掺单日暮途穷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。