多晶硅生產(chǎn)工藝培訓(xùn)課件(共56頁).ppt

1、 系統(tǒng)吹掃、置換方案的培訓(xùn)內(nèi)容提綱內(nèi)容提綱多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介 目前世界上幾種主要的多晶硅生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介目前世界上幾種主要的多晶硅生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介改進(jìn)西門子法介紹改進(jìn)西門子法介紹改進(jìn)西門子法的工藝流程改進(jìn)西門子法的工藝流程改進(jìn)西門子法中的核心技術(shù)改進(jìn)西門子法中的核心技術(shù)多晶硅下游產(chǎn)品簡(jiǎn)介多晶硅下游產(chǎn)品簡(jiǎn)介 多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀太陽能電池市場(chǎng)現(xiàn)狀太陽能電池市場(chǎng)現(xiàn)狀 煤炭和石油是兩大不可再生能源。上個(gè)世紀(jì)發(fā)煤炭和石油是兩大不可再生能源。上個(gè)世紀(jì)發(fā)生的兩次石油危機(jī)，一方面是對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的極生的兩次石油危機(jī)，一方面是對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的極大沖擊，但同時(shí)也是一次機(jī)遇，

2、再加上保護(hù)環(huán)大沖擊，但同時(shí)也是一次機(jī)遇，再加上保護(hù)環(huán)境，開發(fā)綠色能源、替代能源，已被人們預(yù)測(cè)境，開發(fā)綠色能源、替代能源，已被人們預(yù)測(cè)為改變我們未來為改變我們未來10年生活的十大新科技之一。年生活的十大新科技之一。在未來在未來10年內(nèi)，風(fēng)力、陽光、地?zé)岬忍娲茉茨陜?nèi)，風(fēng)力、陽光、地?zé)岬忍娲茉纯赏┙o全世界所需能源的可望供給全世界所需能源的30%。 由于太陽能發(fā)電具有充分的清潔性、絕對(duì)的平由于太陽能發(fā)電具有充分的清潔性、絕對(duì)的平安性、資源的相對(duì)廣泛性和充足性、長(zhǎng)壽命以安性、資源的相對(duì)廣泛性和充足性、長(zhǎng)壽命以及免維護(hù)性等其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)，及免維護(hù)性等其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)，所以光伏能

3、源被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新所以光伏能源被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新能源。能源。硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介一、硅的簡(jiǎn)介一、硅的簡(jiǎn)介 硅，硅，18231823年發(fā)現(xiàn)，為世界上第二最豐富的元年發(fā)現(xiàn)，為世界上第二最豐富的元素素占地殼四分之一，砂石中含有大量的占地殼四分之一，砂石中含有大量的SiO2SiO2，也是玻璃和水泥的主要原料，純硅那，也是玻璃和水泥的主要原料，純硅那么用在電子元件上，譬如啟動(dòng)人造衛(wèi)星一切么用在電子元件上，譬如啟動(dòng)人造衛(wèi)星一切儀器的太陽能電池，便用得上它。儀器的太陽能電池，便用得上它。 硅，由于它的一些良好性能和豐富的資源，硅，由于它的一些良好性能和豐富的資源

4、，自一九五三年作為整流二極管元件問世以來，自一九五三年作為整流二極管元件問世以來，隨著硅純度的不斷提高，目前已開展成為電隨著硅純度的不斷提高，目前已開展成為電子工業(yè)及太陽能產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料。子工業(yè)及太陽能產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料。 多晶硅的最終用途主要是用于生產(chǎn)集成電路、多晶硅的最終用途主要是用于生產(chǎn)集成電路、分立器件和太陽能電池片的原料。分立器件和太陽能電池片的原料。 硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介1.硅的物理性質(zhì)硅的物理性質(zhì) 硅有晶態(tài)和無定形兩種同素異形體，晶態(tài)硅又分為單晶硅有晶態(tài)和無定形兩種同素異形體，晶態(tài)硅又分為單晶硅和多晶硅，它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，硅和多

5、晶硅，它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不及金屬，具有半具有金屬光澤，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不及金屬，具有半導(dǎo)體性質(zhì)，晶態(tài)硅的熔點(diǎn)導(dǎo)體性質(zhì)，晶態(tài)硅的熔點(diǎn)14164，沸點(diǎn)，沸點(diǎn)3145，密，密度度2.33 g/cm3，莫氏硬度為，莫氏硬度為7。 單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí)，硅單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格排列為單一晶核，晶面取向相同的原子以金剛石晶格排列為單一晶核，晶面取向相同的晶粒，那么形成單晶硅，如果當(dāng)這些晶核長(zhǎng)成晶面取晶粒，那么形成單晶硅，如果當(dāng)這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，那么形成多晶硅，多晶硅與單晶硅的向不同

6、的晶粒，那么形成多晶硅，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。 一般的半導(dǎo)體器件要求硅的純度六個(gè)一般的半導(dǎo)體器件要求硅的純度六個(gè)9以上，大規(guī)模集以上，大規(guī)模集成電路的要求更高，硅的純度必須到達(dá)九個(gè)成電路的要求更高，硅的純度必須到達(dá)九個(gè)9。硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介2.硅的化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)硅在常溫下不活潑，其主要的化學(xué)性質(zhì)如下：硅在常溫下不活潑，其主要的化學(xué)性質(zhì)如下：與非金屬作用與非金屬作用 常溫下常溫下Si只能與只能與F2反響，在反響，在F2中瞬間燃燒，生成中瞬間燃燒，生成SiF4。 Si + 2F2 = SiF4 加熱時(shí)，能與其它鹵素反

7、響生成鹵化硅，與氧氣生成加熱時(shí)，能與其它鹵素反響生成鹵化硅，與氧氣生成SiO2。 Si + 2X2 = SiX4 X=Cl，Br，I Si + O2 = SiO2 在高溫下，硅與碳、氮、硫等非金屬單質(zhì)化合，分在高溫下，硅與碳、氮、硫等非金屬單質(zhì)化合，分別生成碳化硅別生成碳化硅SiC，氮化硅，氮化硅Si3N4，和硫化硅，和硫化硅SiS2等。等。 硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介u與酸作用與酸作用u 硅在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反響，硅在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反響，生成生成SiF4或或H2SiF6偏硅酸。偏硅酸。u Si + 4HF SiF4 + 2H2u S

8、i + 4HNO3 + 6HF = H2SiF6 + 4NO2 + 4H2O u與堿作用與堿作用u 無定形硅能與堿猛烈反響生成可溶性硅酸鹽，并放無定形硅能與堿猛烈反響生成可溶性硅酸鹽，并放出氫氣。出氫氣。u Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 u與金屬作用與金屬作用u 硅還能與鈣、鎂、銅、鐵、鉑、鉍等化合，生成硅還能與鈣、鎂、銅、鐵、鉑、鉍等化合，生成相應(yīng)的金屬硅化物。相應(yīng)的金屬硅化物。硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介二、硅的氯化物二、硅的氯化物 硅的氯化物主要介紹硅的氯化物主要介紹SiCl4、SiHCl3等，它們和碳的等，它們和碳的鹵化物鹵化物CF4

9、和和CCl4相似，都是四面體的非極性分子，共相似，都是四面體的非極性分子，共價(jià)化合物，溶沸點(diǎn)都比較低，揮發(fā)性也比較大，易于用價(jià)化合物，溶沸點(diǎn)都比較低，揮發(fā)性也比較大，易于用蒸餾的方法提純它們。蒸餾的方法提純它們。 在常溫下，純潔的在常溫下，純潔的SiCl4、SiHCl3是無色透明的易揮發(fā)是無色透明的易揮發(fā)液體。液體。1.氯硅烷的物理性質(zhì)氯硅烷的物理性質(zhì)在常溫下，純潔的在常溫下，純潔的SiCl4、SiHCl3是無色透明揮發(fā)性的液體，是無色透明揮發(fā)性的液體， SiHCl3比比SiCl4具有更強(qiáng)的刺鼻氣味。具有更強(qiáng)的刺鼻氣味。SiCl4:沸點(diǎn)為沸點(diǎn)為57.6，分子量，分子量170，液體密度，液體密度

10、1.47 g/cm3SiHCl3 :沸點(diǎn)為沸點(diǎn)為31.8，分子量，分子量135.45，液體密度，液體密度1.32 g/cm3硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介2.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)a.易水解、潮解，在空氣中強(qiáng)烈發(fā)煙易水解、潮解，在空氣中強(qiáng)烈發(fā)煙易水解、潮解：易水解、潮解： SiCl4 + (n+2)H2O SiO2nH2O + 4HCl SiHCl3 + nH2O SiO2nH2O + 3HClb.易揮發(fā)、易汽化、易制備、易復(fù)原。易揮發(fā)、易汽化、易制備、易復(fù)原。c. SiHCl3易著火，發(fā)火點(diǎn)易著火，發(fā)火點(diǎn)28，燃燒時(shí)產(chǎn)生，燃燒時(shí)產(chǎn)生HCl和和Cl2，著火點(diǎn)為著火點(diǎn)為220。d.對(duì)金屬

11、極為穩(wěn)定，甚至對(duì)金屬鈉也不起反響。對(duì)金屬極為穩(wěn)定，甚至對(duì)金屬鈉也不起反響。e.其蒸汽具有弱毒性，與無水醋酸及二氮乙烯的毒性程度其蒸汽具有弱毒性，與無水醋酸及二氮乙烯的毒性程度極為相同。極為相同。硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介硅及其硅的氯化物的簡(jiǎn)介SiHCl3 SiHCl3復(fù)原制備超純硅的方法，在生產(chǎn)中被廣泛復(fù)原制備超純硅的方法，在生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用和迅速開展。因?yàn)樗菀字频?，解決了原料問的應(yīng)用和迅速開展。因?yàn)樗菀字频?，解決了原料問題，容易復(fù)原呈單質(zhì)硅，沉積速度快，解決了產(chǎn)量問題，容易復(fù)原呈單質(zhì)硅，沉積速度快，解決了產(chǎn)量問題，它的沸點(diǎn)低，化學(xué)結(jié)構(gòu)的弱極性，使得容易提純，題，它的沸點(diǎn)低，化學(xué)結(jié)構(gòu)的弱極性

12、，使得容易提純，產(chǎn)品質(zhì)量高，利用它對(duì)金屬的穩(wěn)定性，在生產(chǎn)中常用產(chǎn)品質(zhì)量高，利用它對(duì)金屬的穩(wěn)定性，在生產(chǎn)中常用不銹鋼作為材質(zhì)。但有較大的爆炸危險(xiǎn)，因此在操作不銹鋼作為材質(zhì)。但有較大的爆炸危險(xiǎn)，因此在操作過程中應(yīng)保持設(shè)備的枯燥和管道的密封性，如果發(fā)現(xiàn)過程中應(yīng)保持設(shè)備的枯燥和管道的密封性，如果發(fā)現(xiàn)微量漏氣，而不知道在什么地方時(shí)，可用浸有氨水的微量漏氣，而不知道在什么地方時(shí)，可用浸有氨水的棉球接近待查處，假設(shè)有濃厚白色煙霧就可以斷定漏棉球接近待查處，假設(shè)有濃厚白色煙霧就可以斷定漏氣的地方。氣的地方。原理如下原理如下:2HCl + 2NH4OH 2NH4Cl + H2O多晶硅簡(jiǎn)介 多晶硅多晶硅 poly

13、crystalline silicon polycrystalline silicon 性質(zhì)：灰色金屬光澤。性質(zhì)：灰色金屬光澤。 密度：密度：2.322.322.34g/cm32.34g/cm3。 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：14101410。 沸點(diǎn)：沸點(diǎn)：23552355。 溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸。 硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時(shí)易碎裂。硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時(shí)易碎裂。 加熱至加熱至800800以上即有延性，以上即有延性，13001300時(shí)顯出明顯變形。時(shí)顯出明顯變形。 常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反響。

14、高溫熔常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反響。高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學(xué)活潑性，能與幾乎任何材融狀態(tài)下，具有較大的化學(xué)活潑性，能與幾乎任何材料作用。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體料作用。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導(dǎo)電性。材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導(dǎo)電性。多晶硅簡(jiǎn)介 電子工業(yè)中廣泛用于制造半導(dǎo)體收音機(jī)、錄音電子工業(yè)中廣泛用于制造半導(dǎo)體收音機(jī)、錄音機(jī)、電冰箱、彩電、錄像機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等的機(jī)、電冰箱、彩電、錄像機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等的根底材料。根底材料。 由枯燥硅粉與枯燥氯化氫氣體在一定條件下氯由枯燥硅粉與枯燥氯化氫氣體在一定條件下氯化，再經(jīng)冷

15、凝、精餾、復(fù)原而得。化，再經(jīng)冷凝、精餾、復(fù)原而得。 多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當(dāng)代人工多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當(dāng)代人工智能、自動(dòng)控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)智能、自動(dòng)控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息根底材料，被稱為體器件的電子信息根底材料，被稱為“微電子微電子大廈的基石。大廈的基石。多晶硅簡(jiǎn)介 多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，那么這些晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如，在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性

16、質(zhì)的各向異性方面，遠(yuǎn)不如單晶硅明顯；在電學(xué)性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導(dǎo)電性。在化學(xué)活性方面，兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的鑒別須通過分析測(cè)定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類型和電阻率等。多晶硅簡(jiǎn)介 多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。按純度要求不同，分為金屬級(jí)、電子級(jí)和太陽能級(jí)。其中，用于電子級(jí)多晶硅占55左右，太陽能級(jí)多晶硅占45，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛開展，太陽能電池對(duì)多晶硅需求量的增長(zhǎng)速度高于半導(dǎo)體多晶硅的開展，2021年太陽能多晶硅的需求量已明顯超過電子級(jí)多晶硅。 多晶硅是制備單晶硅和太陽能電池的原材料,是全球電子工業(yè)及光伏產(chǎn)業(yè)的

17、基石。按照硅含量純度可分為太陽能級(jí)硅(6N)和電子級(jí)硅(11N)。目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 目前生產(chǎn)多晶硅的方法主要有改進(jìn)西門子法閉環(huán)式三氯氫硅氫復(fù)原法，硅烷法硅烷熱分解法，流化床法，冶金法，氣液沉積法。改進(jìn)西門子法閉環(huán)式三氯氫硅氫復(fù)原法 改進(jìn)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(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)行別離精餾提純，提純后的三氯氫硅在氫復(fù)原爐內(nèi)進(jìn)行CVD反響生產(chǎn)高純多晶硅。國內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠絕大局部采用此法生產(chǎn)電子級(jí)與太陽能級(jí)多晶硅。目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 硅

18、烷法硅烷法硅烷熱分解法硅烷熱分解法 硅烷硅烷SiH4是以四氯化硅氫化法、是以四氯化硅氫化法、硅合金分解法、氫化物復(fù)原法、硅的直硅合金分解法、氫化物復(fù)原法、硅的直接氫化法等方法制取。然后將制得的硅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。以前只有日本小松掌握此棒狀多晶硅。以前只有日本小松掌握此技術(shù)，由于發(fā)生過嚴(yán)重的爆炸事故后，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)。美國沒有繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)。美國Asimi和和SGS公公司仍采用硅烷氣熱分解生產(chǎn)純度較高的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。電子級(jí)多晶硅產(chǎn)

19、品。目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 流化床法流化床法 以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業(yè)硅為原以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業(yè)硅為原料在流化床內(nèi)沸騰床高溫高壓下生成三氯料在流化床內(nèi)沸騰床高溫高壓下生成三氯氫硅，將三氯氫硅再進(jìn)一步歧化加氫反響生成氫硅，將三氯氫硅再進(jìn)一步歧化加氫反響生成二氯二氫硅，繼而生成硅烷氣。制得的硅烷氣二氯二氫硅，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反響爐內(nèi)進(jìn)行連通入加有小顆粒硅粉的流化床反響爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解反響，生成粒狀多晶硅產(chǎn)品。因?yàn)樵诶m(xù)熱分解反響，生成粒狀多晶硅產(chǎn)品。因?yàn)樵诹骰卜错憼t內(nèi)參與反響的硅外表積大，生產(chǎn)流化

20、床反響爐內(nèi)參與反響的硅外表積大，生產(chǎn)效率高，電耗低與本錢低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)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)是平安性差，危太陽能級(jí)多晶硅。唯一的缺點(diǎn)是平安性差，危險(xiǎn)性大。其次是產(chǎn)品純度不高，但根本能滿足險(xiǎn)性大。其次是產(chǎn)品純度不高，但根本能滿足太陽能電池生產(chǎn)的使用。太陽能電池生產(chǎn)的使用。目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 除了上述改進(jìn)西門子法、硅烷熱分解法、流化床反響爐法三種方法生產(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)：目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 1冶

21、金法生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅冶金法生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅 主要工藝是：選擇純度較好的工業(yè)硅即主要工藝是：選擇純度較好的工業(yè)硅即冶金硅進(jìn)行水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除冶金硅進(jìn)行水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的局部和外表局部后，進(jìn)硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的局部和外表局部后，進(jìn)行粗粉碎與清洗，在等離子體融解爐中去除硼行粗粉碎與清洗，在等離子體融解爐中去除硼雜質(zhì)，再進(jìn)行第二次水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，雜質(zhì)，再進(jìn)行第二次水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除第二次區(qū)熔硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的局部和去除第二次區(qū)熔硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的局部和外表局部，經(jīng)粗粉碎與清洗后，在電子束融解外表局部，經(jīng)粗粉碎與清洗后，在電子束融解爐中

22、去除磷和碳雜質(zhì)，直接生成太陽能級(jí)多晶爐中去除磷和碳雜質(zhì)，直接生成太陽能級(jí)多晶硅。硅。目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 2氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽能級(jí)多晶硅氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽能級(jí)多晶硅 主要工藝是：將反響器中的石墨管的主要工藝是：將反響器中的石墨管的溫度升高到溫度升高到1500，流體三氯氫硅和氫，流體三氯氫硅和氫氣從石墨管的上部注入，在石墨管內(nèi)壁氣從石墨管的上部注入，在石墨管內(nèi)壁1500高溫處反響生成液體狀硅，然后高溫處反響生成液體狀硅，然后滴入底部，溫度上升變成固體粒狀的太滴入底部，溫度上升變成固體粒狀的太陽能級(jí)多晶硅。陽能級(jí)多晶硅。改進(jìn)西門子法介紹改進(jìn)西

23、門子法介紹 在1955年西門子公司成功開發(fā)了利用氫氣復(fù)原三氯硅烷SiHCl3在硅芯發(fā)熱體上沉積硅的工藝技術(shù)，并于1957年開始了工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，這就是通常所說的西門子法。改進(jìn)西門子法介紹改進(jìn)西門子法介紹 在西門子法工藝的根底上，通過增加復(fù)原尾氣干法回收系統(tǒng)、SiCl4氫化工藝，實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)，于是形成了改進(jìn)西門子法。 具體生產(chǎn)工藝流程見以下圖改進(jìn)西門子法介紹改進(jìn)西門子法介紹改進(jìn)西門子法介紹改進(jìn)西門子法介紹 改進(jìn)西門子法的生產(chǎn)流程是利用氯氣和氫氣合成HCl或外購HCl，HCl和冶金硅粉在一定溫度下合成SiHCl3，別離精餾提純后的SiHCl3進(jìn)入氫復(fù)原爐被氫氣復(fù)原，通過化學(xué)氣相沉積反響生產(chǎn)高純多

24、晶硅。改進(jìn)西門子法生產(chǎn)多晶硅屬于高能耗的產(chǎn)業(yè)，其中電力本錢約占總本錢的70%左右。SiHCl3復(fù)原時(shí)一般不生產(chǎn)硅粉，有利于連續(xù)操作。該法制備的多晶硅還具有價(jià)格比較低、可同時(shí)滿足直拉和區(qū)熔要求的優(yōu)點(diǎn)。因此是目前生產(chǎn)多晶硅最為成熟、投資風(fēng)險(xiǎn)最小、最容易擴(kuò)建的工藝，國內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠大多采用此法生產(chǎn)SOG硅與EG硅，所生產(chǎn)的多晶硅占當(dāng)今世界總產(chǎn)量的7080%。改進(jìn)西門子法的工藝流程改進(jìn)西門子法的工藝流程 改進(jìn)西門子法在多晶硅生產(chǎn)當(dāng)中是一種非常成熟的方法，國內(nèi)大局部廠家都在采用此種方法生產(chǎn)多晶硅。改進(jìn)西門子法大體可分為6個(gè)工序：即合成、提純、復(fù)原、尾氣回收、氫化和后處理。改進(jìn)西門子法的工藝流程改進(jìn)西

25、門子法的工藝流程 合成工序是在流化床反響器中用純度約99%的金屬硅(工業(yè)硅)與HCI反響生成SiHC13(三氯氫硅)。 提純工序采用多級(jí)分餾塔對(duì)三氯氫硅進(jìn)行精制，除去SiC14及硼、磷等有害雜質(zhì)。 復(fù)原工序是在化學(xué)蒸發(fā)沉積反響器 (復(fù)原爐)內(nèi)加氫復(fù)原三氯氫硅，先在復(fù)原爐中預(yù)先放置初始硅芯，利用特別的啟動(dòng)裝置來對(duì)初棒進(jìn)行預(yù)熱，然后對(duì)初棒直接通電加熱，三氯氫硅復(fù)原后在初棒上沉積出多晶硅棒。 改進(jìn)西門子法的工藝流程改進(jìn)西門子法的工藝流程 尾氣回收工序?qū)碜詮?fù)原爐、氫化爐、合成洗滌塔頂冷卻器的三氯氫硅、四氯化硅、氫氣和氯化氫等進(jìn)行別離、凈化、再生和回收。 氫化工序是在高壓反響器內(nèi)把SiCl4轉(zhuǎn)化為三氯

26、氫硅再返回復(fù)原爐循環(huán)利用。 后處理工序?qū)ψ罱K多晶硅產(chǎn)品進(jìn)行破碎、凈化、包裝。 改進(jìn)西門子法的工藝流程改進(jìn)西門子法的工藝流程 該工藝涉及的主要化學(xué)反響式如下：該工藝涉及的主要化學(xué)反響式如下： Si +3HCI=SiHC13 + H2 + Q 合成合成 SiHC13 + H2=Si +3HC1-Q 復(fù)原復(fù)原 理論上，理論上，H2及及HCI是可以平衡的。改進(jìn)西門子法是可以平衡的。改進(jìn)西門子法的特點(diǎn)是加強(qiáng)尾氣的干法回收，對(duì)尾氣進(jìn)行加壓多級(jí)的特點(diǎn)是加強(qiáng)尾氣的干法回收，對(duì)尾氣進(jìn)行加壓多級(jí)冷凝別離處理。別離出來的三氯氫硅、氯化氫、氫氣冷凝別離處理。別離出來的三氯氫硅、氯化氫、氫氣返回系統(tǒng)利用，別離出來的四氯

27、化硅加氫反響轉(zhuǎn)化成返回系統(tǒng)利用，別離出來的四氯化硅加氫反響轉(zhuǎn)化成三氯氫硅后返回復(fù)原爐。這樣可以使三氯氫硅后返回復(fù)原爐。這樣可以使HCI和和H2得到循得到循環(huán)使用，環(huán)使用， HCI和和H2那么只需補(bǔ)充生產(chǎn)中的損耗量即可，那么只需補(bǔ)充生產(chǎn)中的損耗量即可，從而大大降低物料消耗，并可將從而大大降低物料消耗，并可將 “三廢量減少到最三廢量減少到最低程度。低程度。改進(jìn)西門子法中的核心技術(shù)改進(jìn)西門子法中的核心技術(shù) A A、大型多對(duì)棒節(jié)能型復(fù)原爐。為了到達(dá)節(jié)能降耗的目的，、大型多對(duì)棒節(jié)能型復(fù)原爐。為了到達(dá)節(jié)能降耗的目的，多晶硅復(fù)原爐必須大型化。大型節(jié)能復(fù)原爐的特點(diǎn)是爐內(nèi)多晶硅復(fù)原爐必須大型化。大型節(jié)能復(fù)原爐的

28、特點(diǎn)是爐內(nèi)可同時(shí)加熱許多根初棒，以減少爐壁輻射所造成的熱損失可同時(shí)加熱許多根初棒，以減少爐壁輻射所造成的熱損失; ;復(fù)原爐的內(nèi)壁進(jìn)行鏡面處理，使輻射熱能反射，以減少熱復(fù)原爐的內(nèi)壁進(jìn)行鏡面處理，使輻射熱能反射，以減少熱損失損失; ;爐內(nèi)壓力和供氣量得到提高，加大了硅沉積反響的速爐內(nèi)壓力和供氣量得到提高，加大了硅沉積反響的速度。度。 目前，國外大型復(fù)原爐的操作壓力達(dá)目前，國外大型復(fù)原爐的操作壓力達(dá)0.6MPa,0.6MPa,硅棒的總數(shù)主硅棒的總數(shù)主要是要是1212和和2424對(duì)，局部已經(jīng)到達(dá)對(duì)，局部已經(jīng)到達(dá)4848對(duì)和對(duì)和5454對(duì)，硅棒長(zhǎng)度在對(duì)，硅棒長(zhǎng)度在1.51.5米以上，棒直徑到達(dá)米以上，棒

29、直徑到達(dá)200200毫米，每爐產(chǎn)量可達(dá)毫米，每爐產(chǎn)量可達(dá)5-65-6噸甚至噸甚至1010多噸，復(fù)原電耗那么大幅度下降，低至每公斤多晶硅多噸，復(fù)原電耗那么大幅度下降，低至每公斤多晶硅50kWh50kWh。改進(jìn)西門子法中的核心技術(shù)改進(jìn)西門子法中的核心技術(shù) B、四氯化硅的氫化反響技術(shù)。用西門子法生產(chǎn)多晶硅時(shí)在氯化工序和復(fù)原工序都要產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物四氯化硅。一般每生產(chǎn)1公斤多晶硅產(chǎn)品，大約要產(chǎn)生18-20公斤四氯化硅。對(duì)四氯化硅必須進(jìn)行處理，目前主要采用氫化技術(shù)，將四氯化硅轉(zhuǎn)化成多晶硅生產(chǎn)的原料三氯氫硅，該方法可以充分利用資源，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率較低使多晶硅生產(chǎn)本錢和電耗升高。改進(jìn)西門子法中的核心技術(shù)改進(jìn)西

30、門子法中的核心技術(shù) C、復(fù)原尾氣的干法回收技術(shù)。在復(fù)原生長(zhǎng)多晶硅時(shí)，會(huì)產(chǎn)生復(fù)原尾氣。如果將尾氣放空排放，不僅浪費(fèi)了能源和原材料，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。復(fù)原爐尾氣的主要成分是氫、氯化氫、三氯氫硅、四氯化硅，經(jīng)過加壓和冷卻后，其中的三氯氫硅和四氯化硅被冷凝別離出來，然后再分餾出三氯氫硅直接送到復(fù)原爐，以生產(chǎn)多晶硅。分餾出的四氯化硅那么送到氫化工序，經(jīng)氫化后，局部轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，氫化后的氣體再經(jīng)別離塔別離出三氯氫硅和四氯化硅，再分別送到復(fù)原系統(tǒng)和氫化工序循環(huán)使用。此外，復(fù)原爐尾氣經(jīng)加壓和冷卻后的不凝氣體，主要是氫和氯化氫，它們?cè)诩訅汉偷蜏貤l件下，通過特殊的別離工藝，使氫和氯化氫別離出來并返回流程中利用

31、。復(fù)原尾氣干法回收的整套工藝都不接觸水分，只是把尾氣中各種成分逐一別離，并且不受污地回收，再送回相適應(yīng)的工序重復(fù)利用，實(shí)行閉路循環(huán)式工作。提純工序介紹提純工序介紹 提純工序共包括：精餾、罐區(qū)、裝車臺(tái)、廢氣殘液處提純工序共包括：精餾、罐區(qū)、裝車臺(tái)、廢氣殘液處理理-1-1。 精餾作用：別離提純氯硅烷，得到精制的三氯氫硅、精餾作用：別離提純氯硅烷，得到精制的三氯氫硅、四氯化硅，除去各種雜質(zhì)。四氯化硅，除去各種雜質(zhì)。 罐區(qū)作用：接收、緩存外部物料，儲(chǔ)存提純工序的各罐區(qū)作用：接收、緩存外部物料，儲(chǔ)存提純工序的各種物料。種物料。 裝車臺(tái)作用：裝二級(jí)三氯氫硅、回收三氯氫硅、工業(yè)裝車臺(tái)作用：裝二級(jí)三氯氫硅、回

32、收三氯氫硅、工業(yè)級(jí)四氯化硅、精制四氯化硅等級(jí)四氯化硅、精制四氯化硅等, ,卸外購三氯氫硅。卸外購三氯氫硅。 廢氣殘液處理廢氣殘液處理-1-1作用：處理提純工序產(chǎn)生的廢氣、殘作用：處理提純工序產(chǎn)生的廢氣、殘液。液。二級(jí)三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0703B二級(jí)三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0703A合成氯硅烷儲(chǔ)罐01V0704D合成氯硅烷儲(chǔ)罐01V0704C合成氯硅烷儲(chǔ)罐01V0704B合成氯硅烷儲(chǔ)罐01V0704A氫化循環(huán)氯硅烷01V0722B氫化循環(huán)氯硅烷01V0722A還原循環(huán)氯硅烷01V0721B還原循環(huán)氯硅烷01V0721A粗三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0701C粗三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0701B粗三氯氫硅儲(chǔ)罐01V07

33、01A精制三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0705F精制三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0705E精制三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0705D精制三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0705C精制三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0705B精制三氯氫硅儲(chǔ)罐01V0705A工業(yè)級(jí)四氯化硅儲(chǔ)罐01V0716A工業(yè)級(jí)四氯化硅儲(chǔ)罐01V0716B精制四氯化硅儲(chǔ)罐01V0717A精制四氯化硅儲(chǔ)罐01V0717B精制四氯化硅儲(chǔ)罐01V0717C事故排放槽01V0706備用1#罐01V0731A備用2#罐01V0731B備用3#罐01V0731C備用4#罐01V0731D備用5#罐01V0731E備用6#罐01V0731F備用7#罐01V0732A備用8#罐01V0732B備用9

34、#罐01V0732C備用10#罐01V0732D提純工序罐區(qū)儲(chǔ)罐分布圖1#罐區(qū)3#罐區(qū)備用罐區(qū)2#罐區(qū)裝車臺(tái)提提 純純 本工序分為三局部，其主要功能為：本工序分為三局部，其主要功能為： a. a. 合成精餾：用多級(jí)精餾的方法，將來自三氯氫硅合合成精餾：用多級(jí)精餾的方法，將來自三氯氫硅合成氣干法別離工序的粗三氯氫硅進(jìn)行精制，得到多晶成氣干法別離工序的粗三氯氫硅進(jìn)行精制，得到多晶硅級(jí)的精制三氯氫硅；硅級(jí)的精制三氯氫硅； b. b. 復(fù)原精餾：用多級(jí)精餾的方法，將從復(fù)原尾氣干法復(fù)原精餾：用多級(jí)精餾的方法，將從復(fù)原尾氣干法別離工序中別離出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到別離工序中別離出并返回的氯硅烷冷凝

35、液精制，得到多晶硅級(jí)的精制三氯氫硅循環(huán)使用；多晶硅級(jí)的精制三氯氫硅循環(huán)使用； c. c. 氫化精餾：用多級(jí)精餾的方法將從氫化尾氣干法別氫化精餾：用多級(jí)精餾的方法將從氫化尾氣干法別離工序中別離出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到多離工序中別離出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到多晶硅級(jí)的精制三氯氫硅循環(huán)使用，同時(shí)將別離出的四晶硅級(jí)的精制三氯氫硅循環(huán)使用，同時(shí)將別離出的四氯化硅與復(fù)原精餾中別離出的四氯化硅一起精餾，得氯化硅與復(fù)原精餾中別離出的四氯化硅一起精餾，得到精制四氯化硅送去四氯化硅氫化工序。到精制四氯化硅送去四氯化硅氫化工序。合成粗餾工藝流程圖合成精餾工藝流程圖復(fù)原精餾工藝流程圖 氫化精餾工藝流程圖

36、提提 純純 除了設(shè)備問題以外，精餾操作過程的影響因素主要有以下幾個(gè)方面：塔的溫度和壓力包括塔頂、塔釜和某些有特殊意義的塔板；進(jìn)料狀態(tài)；進(jìn)料量；進(jìn)料組成；進(jìn)料溫度；塔內(nèi)上升蒸汽速度和蒸發(fā)釜的加熱量；回流量；塔頂冷劑量；塔頂采出量和塔底采出量。塔的操作就是按照塔頂和塔底產(chǎn)品的組成要求來對(duì)這幾個(gè)影響因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。三氯氫硅氫復(fù)原的原理及影響因素三氯氫硅氫復(fù)原的原理及影響因素1. 1.三氯氫硅復(fù)原反響原理三氯氫硅復(fù)原反響原理經(jīng)提純和凈化的經(jīng)提純和凈化的SiHCl3SiHCl3和和H2H2，按一定比例進(jìn)入復(fù)原爐，按一定比例進(jìn)入復(fù)原爐，在在1080108011001100溫度下，溫度下，SiHCl3SiHC

37、l3被被H2H2復(fù)原，生成復(fù)原，生成的硅沉積在發(fā)熱體硅芯上。的硅沉積在發(fā)熱體硅芯上。化學(xué)方程式：化學(xué)方程式： SiHCl3 + H2 Si + 3HCl (SiHCl3 + H2 Si + 3HCl (主主) )同時(shí)還發(fā)生同時(shí)還發(fā)生SiHCl3SiHCl3熱分解和熱分解和SiCl4SiCl4的復(fù)原反響：的復(fù)原反響： 4SiHCl3 Si + 3SiCl4 +2H24SiHCl3 Si + 3SiCl4 +2H2 SiCl4+ 2H2 Si + 4HCl SiCl4+ 2H2 Si + 4HCl 以及雜質(zhì)的復(fù)原反響，例如：以及雜質(zhì)的復(fù)原反響，例如：2BCl3 + 3H2 2B + 6HCl2PC

38、l3 + 3H2 2P + 6HCl108011001080110010801100三氯氫硅氫復(fù)原的影響因素三氯氫硅氫復(fù)原的影響因素1. 氫復(fù)原反響及沉積溫度氫復(fù)原反響及沉積溫度 SiHCl3和和SiCl4氫復(fù)原是吸熱反響，因此升高溫度使平衡氫復(fù)原是吸熱反響，因此升高溫度使平衡向吸熱一方移動(dòng)，有利于硅的沉積，會(huì)使硅的結(jié)晶性能向吸熱一方移動(dòng)，有利于硅的沉積，會(huì)使硅的結(jié)晶性能好，而且外表具有光亮的灰色金屬光澤。但實(shí)際上反響好，而且外表具有光亮的灰色金屬光澤。但實(shí)際上反響溫度不能太高，因?yàn)椋簻囟炔荒芴?，因?yàn)椋汗韬推渌雽?dǎo)體材料一樣，自氣相往固態(tài)載體上沉積時(shí)，硅和其他半導(dǎo)體材料一樣，自氣相往固態(tài)載體

39、上沉積時(shí)，都有一個(gè)最高溫度，當(dāng)反響超過這個(gè)溫度，隨著溫度的都有一個(gè)最高溫度，當(dāng)反響超過這個(gè)溫度，隨著溫度的升高，沉積速度反而下降。升高，沉積速度反而下降。溫度太高，沉積的硅化學(xué)活性增強(qiáng)，受到設(shè)備材質(zhì)沾污的溫度太高，沉積的硅化學(xué)活性增強(qiáng)，受到設(shè)備材質(zhì)沾污的可能性增強(qiáng)?？赡苄栽鰪?qiáng)。對(duì)硅極為有害的對(duì)硅極為有害的B、P化合物，隨著溫度增高，其復(fù)原量也化合物，隨著溫度增高，其復(fù)原量也加大，這將使硅的沾污增加。加大，這將使硅的沾污增加。過高的溫度，會(huì)發(fā)生硅的逆腐蝕反響。過高的溫度，會(huì)發(fā)生硅的逆腐蝕反響。 三氯氫硅氫復(fù)原的影響因素三氯氫硅氫復(fù)原的影響因素2. 反響混合氣配比反響混合氣配比 所謂反響混合氣配比

40、是指復(fù)原劑氫氣和原料三氯氫硅的所謂反響混合氣配比是指復(fù)原劑氫氣和原料三氯氫硅的摩爾比。摩爾比。在在SiHCl3氫復(fù)原過程中，由于氫復(fù)原過程中，由于H2缺乏，發(fā)生其它副反響。因缺乏，發(fā)生其它副反響。因此，此，H2必須過量，這樣有利于提高實(shí)收率，而且產(chǎn)品結(jié)晶必須過量，這樣有利于提高實(shí)收率，而且產(chǎn)品結(jié)晶質(zhì)量也較好。但是，質(zhì)量也較好。但是，H2和和SiHCl3的摩爾配比也不能太大，的摩爾配比也不能太大，因?yàn)椋阂驗(yàn)椋号浔忍?，配比太大，H2得不到充分利用，造成浪費(fèi)。同時(shí)，氫氣量太得不到充分利用，造成浪費(fèi)。同時(shí)，氫氣量太大，會(huì)稀釋大，會(huì)稀釋SiHCl3的濃度，減少的濃度，減少SiHCl3和硅棒外表碰撞的和

41、硅棒外表碰撞的幾率，降低硅的沉積速度，降低硅的產(chǎn)量。幾率，降低硅的沉積速度，降低硅的產(chǎn)量。從從BCl3、PCl3氫復(fù)原反響可以看出，過高的氫復(fù)原反響可以看出，過高的H2濃度不利于抑濃度不利于抑制制B、P的析出，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。的析出，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，選擇適宜的配比，使之有利于提高硅的轉(zhuǎn)化率，又有利因此，選擇適宜的配比，使之有利于提高硅的轉(zhuǎn)化率，又有利于抑制于抑制B、P析出。析出。三氯氫硅氫復(fù)原的影響因素三氯氫硅氫復(fù)原的影響因素3. 反響氣體流量反響氣體流量 在保證到達(dá)一定沉積速率的條件下，流量越大，爐產(chǎn)量越高。在保證到達(dá)一定沉積速率的條件下，流量越大，爐產(chǎn)量越高。流量大小與復(fù)原爐結(jié)構(gòu)和大

42、小，特別時(shí)載體外表積大小有流量大小與復(fù)原爐結(jié)構(gòu)和大小，特別時(shí)載體外表積大小有關(guān)。關(guān)。 增大氣體流量后，使?fàn)t內(nèi)氣體湍動(dòng)程度隨之增加。這將有效增大氣體流量后，使?fàn)t內(nèi)氣體湍動(dòng)程度隨之增加。這將有效地消除灼熱載體外表的氣體邊界層，其結(jié)果將增加復(fù)原反地消除灼熱載體外表的氣體邊界層，其結(jié)果將增加復(fù)原反響速度，使硅的實(shí)收率得到提高，但反響氣體流量不能增響速度，使硅的實(shí)收率得到提高，但反響氣體流量不能增的太大，否那么造成反響氣體在爐內(nèi)停留時(shí)間太短，轉(zhuǎn)化的太大，否那么造成反響氣體在爐內(nèi)停留時(shí)間太短，轉(zhuǎn)化率相對(duì)降低，同時(shí)增大了干法回收崗位的工作量。率相對(duì)降低，同時(shí)增大了干法回收崗位的工作量。4. 沉積外表積與沉積

43、速度、實(shí)收率關(guān)系沉積外表積與沉積速度、實(shí)收率關(guān)系 硅棒的沉積外表積決定于硅棒的長(zhǎng)度與直徑，在一定長(zhǎng)度下硅棒的沉積外表積決定于硅棒的長(zhǎng)度與直徑，在一定長(zhǎng)度下外表積隨硅的沉積量而增大，沉積外表積增大，那么沉積外表積隨硅的沉積量而增大，沉積外表積增大，那么沉積速度與實(shí)收率也越高。所以采用多對(duì)棒，開大直徑棒，有速度與實(shí)收率也越高。所以采用多對(duì)棒，開大直徑棒，有利于提高生產(chǎn)效率。利于提高生產(chǎn)效率。三氯氫硅氫復(fù)原的影響因素三氯氫硅氫復(fù)原的影響因素5. 復(fù)原反響時(shí)間復(fù)原反響時(shí)間 盡可能延長(zhǎng)反響時(shí)間，也就是盡可能使硅棒長(zhǎng)粗，對(duì)提高產(chǎn)盡可能延長(zhǎng)反響時(shí)間，也就是盡可能使硅棒長(zhǎng)粗，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量都是有益的。隨

44、著反響周期延長(zhǎng)，沉積硅棒越品質(zhì)量與產(chǎn)量都是有益的。隨著反響周期延長(zhǎng)，沉積硅棒越來越粗，載體外表越來越大，那么沉積速率不斷增加，反響來越粗，載體外表越來越大，那么沉積速率不斷增加，反響氣體對(duì)沉積面碰撞時(shí)機(jī)也越多，因而產(chǎn)量就越高。而單位體氣體對(duì)沉積面碰撞時(shí)機(jī)也越多，因而產(chǎn)量就越高。而單位體積內(nèi)載體擴(kuò)散入硅中的雜質(zhì)量相對(duì)減少，這對(duì)提高硅的質(zhì)量積內(nèi)載體擴(kuò)散入硅中的雜質(zhì)量相對(duì)減少，這對(duì)提高硅的質(zhì)量有益。有益。 延長(zhǎng)開爐周期，相對(duì)應(yīng)地減少了載體的單位消耗量，并縮短延長(zhǎng)開爐周期，相對(duì)應(yīng)地減少了載體的單位消耗量，并縮短停爐、裝爐的非生產(chǎn)時(shí)間，有利于提高多晶硅的生產(chǎn)效率。停爐、裝爐的非生產(chǎn)時(shí)間，有利于提高多晶硅

45、的生產(chǎn)效率。6.沉積硅的載體沉積硅的載體 作為沉積硅的載體材料，要求材料的熔點(diǎn)高、純度高、在硅作為沉積硅的載體材料，要求材料的熔點(diǎn)高、純度高、在硅中擴(kuò)散系數(shù)小，要防止在高溫時(shí)對(duì)多晶硅生產(chǎn)沾污，又應(yīng)有中擴(kuò)散系數(shù)小，要防止在高溫時(shí)對(duì)多晶硅生產(chǎn)沾污，又應(yīng)有利于沉積硅與載體的別離，因此，采用硅芯作為載體。利于沉積硅與載體的別離，因此，采用硅芯作為載體。原料的質(zhì)量要求原料的質(zhì)量要求 三氯氫硅氫復(fù)原崗位所需的原料有：氫氣、三氯氫硅氫復(fù)原崗位所需的原料有：氫氣、三氯氫硅、硅芯、石墨等。三氯氫硅、硅芯、石墨等。 氫氣：需要控制露點(diǎn)，氧含量，碳含量等。氫氣：需要控制露點(diǎn)，氧含量，碳含量等。 三氯氫硅：三氯氫硅：

46、 硅芯：需要控制直徑、有效長(zhǎng)度、彎曲度，硅芯：需要控制直徑、有效長(zhǎng)度、彎曲度，型號(hào)：型號(hào)：N N型，電阻率等。型，電阻率等。 石墨卡座：光譜純、稠密質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、石墨卡座：光譜純、稠密質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、無孔洞。加工件經(jīng)純水煮洗烘干，真空高溫煅無孔洞。加工件經(jīng)純水煮洗烘干，真空高溫煅燒后備用。燒后備用。三氯氫硅氫復(fù)原開爐過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)三氯氫硅氫復(fù)原開爐過程中應(yīng)注意的事項(xiàng) 在開爐過程中，應(yīng)按供料表要求改條件，在開爐過程中，應(yīng)按供料表要求改條件，并緩慢均勻升硅棒電流，保持硅棒的溫度在并緩慢均勻升硅棒電流，保持硅棒的溫度在1080108011001100。經(jīng)常檢查控制條件是否穩(wěn)。經(jīng)常檢查控制條

47、件是否穩(wěn)定，并適時(shí)調(diào)節(jié)，經(jīng)常關(guān)擦爐內(nèi)硅棒生長(zhǎng)有定，并適時(shí)調(diào)節(jié)，經(jīng)常關(guān)擦爐內(nèi)硅棒生長(zhǎng)有無異常，以便及時(shí)處理。經(jīng)常檢查復(fù)原底盤、無異常，以便及時(shí)處理。經(jīng)常檢查復(fù)原底盤、電極電極, ,檢查冷卻水是否通暢，水溫、水壓及操檢查冷卻水是否通暢，水溫、水壓及操作系統(tǒng)壓力是否正常。作系統(tǒng)壓力是否正常。夾層對(duì)多晶質(zhì)量的影響夾層對(duì)多晶質(zhì)量的影響 硅棒從復(fù)原爐取出后，從硅棒的橫斷面上可以看到一圈圈的硅棒從復(fù)原爐取出后，從硅棒的橫斷面上可以看到一圈圈的層狀結(jié)構(gòu)，是一個(gè)同心圓。多晶硅夾層一般分為氧化夾層和溫層狀結(jié)構(gòu)，是一個(gè)同心圓。多晶硅夾層一般分為氧化夾層和溫度夾層也叫無定形硅夾層兩種。度夾層也叫無定形硅夾層兩種。1.

48、 氧化夾層氧化夾層在復(fù)原過程中，當(dāng)原料混合氣中混有水汽或氧時(shí)，那么會(huì)發(fā)生水在復(fù)原過程中，當(dāng)原料混合氣中混有水汽或氧時(shí)，那么會(huì)發(fā)生水解及氧化，生成一層解及氧化，生成一層SiO2氧化層附在硅棒上，當(dāng)被氧化的硅氧化層附在硅棒上，當(dāng)被氧化的硅棒又接續(xù)沉積硅時(shí)，就形成棒又接續(xù)沉積硅時(shí)，就形成“氧化夾層。在光線下能看到五氧化夾層。在光線下能看到五顏六色的光澤。酸洗也不能除去這種氧化夾層，拉晶時(shí)還會(huì)產(chǎn)顏六色的光澤。酸洗也不能除去這種氧化夾層，拉晶時(shí)還會(huì)產(chǎn)生生“硅跳。硅跳。應(yīng)注意保證進(jìn)入復(fù)原爐內(nèi)氫氣的純度，使氧含量和水分降至規(guī)定應(yīng)注意保證進(jìn)入復(fù)原爐內(nèi)氫氣的純度，使氧含量和水分降至規(guī)定值以下，開爐前一定要對(duì)設(shè)備

49、進(jìn)行認(rèn)真的檢查，防止有漏水現(xiàn)值以下，開爐前一定要對(duì)設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真的檢查，防止有漏水現(xiàn)象。象。夾層對(duì)多晶質(zhì)量的影響夾層對(duì)多晶質(zhì)量的影響2. 溫度夾層溫度夾層在復(fù)原過程中，在比較低的溫度進(jìn)行時(shí)，此時(shí)沉積硅為在復(fù)原過程中，在比較低的溫度進(jìn)行時(shí)，此時(shí)沉積硅為無定形硅，此時(shí)提高反響溫度繼續(xù)沉積時(shí)，就形成了無定形硅，此時(shí)提高反響溫度繼續(xù)沉積時(shí)，就形成了暗褐色的溫度夾層因?yàn)檫@種夾層很大程度受溫度的暗褐色的溫度夾層因?yàn)檫@種夾層很大程度受溫度的影響，因此成為影響，因此成為“溫度夾層。它是一種疏松、粗溫度夾層。它是一種疏松、粗糙的夾層，中間常常有許多氣泡和雜質(zhì)。用酸腐蝕都糙的夾層，中間常常有許多氣泡和雜質(zhì)。用酸腐蝕

50、都無法處理掉，拉晶溶料時(shí)重那么也會(huì)發(fā)生無法處理掉，拉晶溶料時(shí)重那么也會(huì)發(fā)生“硅跳。硅跳。應(yīng)注意：?jiǎn)?dòng)完成進(jìn)料時(shí)，要保持反響溫度，緩慢通入應(yīng)注意：?jiǎn)?dòng)完成進(jìn)料時(shí)，要保持反響溫度，緩慢通入混合氣，在正常反響過程中緩慢升電流，使反響溫度混合氣，在正常反響過程中緩慢升電流，使反響溫度穩(wěn)定，不能忽高忽低。突然停電或停爐時(shí)，要先停混穩(wěn)定，不能忽高忽低。突然停電或停爐時(shí)，要先停混合氣。合氣。多晶硅下游產(chǎn)品簡(jiǎn)介 太陽能電池的原理太陽能電池的原理 太陽光照在半導(dǎo)體太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴結(jié)上，形成新的空穴-電電子對(duì)，在子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向區(qū)流向p區(qū)，

51、電子由區(qū)，電子由p區(qū)流向區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。 太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光是光熱熱電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光電直接電直接轉(zhuǎn)換方式。轉(zhuǎn)換方式。 光熱電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。 光電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光電轉(zhuǎn)換的根本裝置就是太陽能電池。 太陽能電池根據(jù)所用材料的不同，太陽太陽能電池根據(jù)所用

52、材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機(jī)太陽能電池，其中硅太陽能電池、有機(jī)太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前開展最成熟的，在應(yīng)用中居主池是目前開展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。導(dǎo)地位。 太陽能電池組件生產(chǎn)工藝太陽能電池組件生產(chǎn)工藝 組件線又叫封裝線，封裝是太陽能電池生產(chǎn)中組件線又叫封裝線，封裝是太陽能電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，沒有良好的封裝工藝，多好的電的關(guān)鍵步驟，沒有良好的封裝工藝，多好的電池也生產(chǎn)不出好的組件

53、板。電池的封裝不僅可池也生產(chǎn)不出好的組件板。電池的封裝不僅可以使電池的壽命得到保證，而且還增強(qiáng)了電池以使電池的壽命得到保證，而且還增強(qiáng)了電池的抗擊強(qiáng)度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高壽命是贏得可的抗擊強(qiáng)度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高壽命是贏得可客戶滿意的關(guān)鍵，所以組件板的封裝質(zhì)量非?？蛻魸M意的關(guān)鍵，所以組件板的封裝質(zhì)量非常重要。重要。 組件生產(chǎn)流程組件生產(chǎn)流程 1、電池檢測(cè)2、正面焊接檢驗(yàn)3、反面串接檢驗(yàn)4、敷設(shè)玻璃清洗、材料切割、玻璃預(yù)處理、敷設(shè)5、層壓6、去毛邊去邊、清洗7、裝邊框涂膠、裝角鍵、沖孔、裝框、擦洗余膠8、焊接接線盒9、高壓測(cè)試10、組件測(cè)試外觀檢驗(yàn)11、包裝入庫 太陽電池組裝工藝簡(jiǎn)介：太陽電池組裝工藝簡(jiǎn)介： 工藝簡(jiǎn)介：在這里只簡(jiǎn)單的介紹一下工藝的作用，給大家一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)工藝簡(jiǎn)介：在這里只簡(jiǎn)單的介紹一下工藝的作用，給大家一個(gè)感性的認(rèn)識(shí).1、電池測(cè)試：由于電池片制作條件的隨機(jī)性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，、電池測(cè)試：由于電池片制作條件的隨機(jī)性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類；電池測(cè)試即通過測(cè)試電池的輸出參數(shù)電流和電壓的大小對(duì)其進(jìn)行分行分類；電池測(cè)試即通過測(cè)試