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多晶硅生产流程

发布日期:2020-07-22 14:07

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(Н2,НС1,SiНС13,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SiНС13,SiC14,而气态Н2,НС1返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiНС13,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Н2,НС1,SiНС13,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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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。
多晶硅生产中所遇见的污染物及杂质颗粒:
1.未完全反应的硅粉颗粒;
2.循环液带入的管道中的杂质;
3.进料带入的固体粉尘与杂质;
4.合成反应生成的固体杂质;
 
这些颗粒杂质污染物是影响生产稳定、换热效率的主要原因。上海奕卿过滤科技高效的过滤与分离设备不仅保护了生产设备的工艺安全,同时也提升了产品质量与产量。
 
尾气过滤应用在多晶硅生产的各个工艺段,对多晶硅的生产起到重要作用,尤其目前行业低位运行期间,对多晶硅产品降低成本至关重要:
a.废气废液工位的烟气过滤;
b.还原炉尾气分离;
c.氢化炉尾气分离;
d.硅粉过滤等。
 
1、还原尾气分离
在SiCl4氢化气和SiHCl3还原气通过干法分离后,H2和HCl得以回收利用,在H2回用前需过滤气体中含有的未反应硅粉和生成的石墨粉,来保证氢气纯净,使氢化反应和还原反应更稳定、高效。
问题: 要求: 解决:
氢气为高危气体 过滤器密封性能良好 采用自动反吹系统,无须打开滤器,减少内件更换频次,避免泄露可能
石墨粉/硅粉颗粒粒径微小,硬度高。 过滤精度要求高,防止内件穿透。 采用独特的烧结金属毡内件,过滤孔径稳定,保证过滤性能,过滤精度可达0.1um-0.5um
尾气温度高 抗温要求高。避免降温处理带来的一系列问题。 奕卿采用高温直接处理工艺,避免降温处理带来管道腐蚀,能耗浪费严重的问题。
 
2、废气、废液焚烧处理
在多晶硅生产工艺中,废气废液处理一直是困扰企业的难题之一。传统的喷淋处理工艺,处理成本高,浪费严重,环保问题严峻。
解决方案:
上海奕卿科技采用干法分离技术,将废气废液在炉内燃烧,生成SiO2粉末,通过分离收集SiO2粉末产生极大的经济效益。同时解决环保达标排放问题。
工艺优势:
1、废气废液集中处理,工艺流程短,操作简单;
2、回收的SiO2粉末产生极大的经济效益;
3、气体经燃烧后,符合环保要求,可直接放空处理,经济环保。
 
 
 
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