新方法可顯著提高多晶硅生產(chǎn)效率
來源：科技日報 時間：2023-08-15 12:36
記者8月14日從中國化學(xué)工程集團（以下簡稱中國化學(xué)）獲悉，中國化學(xué)華陸公司“一種用于多晶硅生產(chǎn)提高還原沉積反應(yīng)效率的方法”近日榮獲由國家知識產(chǎn)權(quán)局頒授的第二十四屆中國專利銀獎。
多晶硅是太陽能光伏電池產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)中重要的功能性材料。該項目技術(shù)負責(zé)人介紹，目前改良西門子法是多晶硅的主流生產(chǎn)工藝。這種方法采用高純氯硅烷在還原爐內(nèi)進行氣相沉積反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅，即在1050℃-1080℃的硅芯表面，氯硅烷被還原為硅并不斷沉積生長，形成多晶硅棒。
由中國化學(xué)華陸公司設(shè)計的剛出還原爐的多晶硅產(chǎn)品。圖片來源：中國化學(xué)
多晶硅還原裝置是多晶硅最終產(chǎn)品的生產(chǎn)車間，同時也是多晶硅生產(chǎn)過程中的主要耗能單元。該裝置的高效、高質(zhì)量生產(chǎn)運行對最終產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗均起到?jīng)Q定性作用。
“傳統(tǒng)改良西門子法生產(chǎn)多晶硅過程中，三氯氫硅和二氯二氫硅的物料在上游裝置混合成一股物料進入還原爐，二者配比難以在生產(chǎn)過程中進行具體調(diào)節(jié)?！痹擁椖考夹g(shù)負責(zé)人告訴記者，這導(dǎo)致在多晶硅還原爐生產(chǎn)初期，二氯二氫硅比例相對較低，硅芯生長速度較慢；在多晶硅還原爐生產(chǎn)后期，二氯二氫硅比例相對較高，使得無定形硅粉大量生成，發(fā)生“霧化現(xiàn)象”，影響產(chǎn)品美觀度。同時，無定形硅粉堵塞管道系統(tǒng)，不利于還原爐正常生產(chǎn)。
為解決上述問題，中國化學(xué)華陸公司多晶硅技術(shù)團隊經(jīng)過多年攻關(guān)探索，提出用于多晶硅生產(chǎn)提高還原沉積反應(yīng)效率的方法。該方法將三氯氫硅和二氯二氫硅液體分別采用獨立的汽化器和過熱器，分別進行汽化和過熱，三氯氫硅氣體、二氯二氫硅氣體及高純氫氣通過各自獨立的流量控制單元，在生產(chǎn)過程中合適的時間控制合適的配比和流量進入還原爐進行反應(yīng)，以分階段控制三氯氫硅和二氯二氫硅的配比進料。
中國化學(xué)華陸公司新疆大全多晶硅項目的精餾裝置和中間罐區(qū)。圖片來源：中國化學(xué)
據(jù)介紹，利用新方法，多晶硅的有效轉(zhuǎn)化率可從之前的8.5%提升至10%以上；該方法在避免無定型硅粉產(chǎn)生的同時，提高了多晶硅產(chǎn)品致密料的比例，為多晶硅生產(chǎn)節(jié)能降效、產(chǎn)品利用率提升等提供了有力技術(shù)支撐。（劉園園）
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