【正文】 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： 目前世界上主要的幾種多晶硅生產工藝 ? 1）冶金法生產太陽能級多晶硅 ? 主要工藝是：選擇純度較好的工業(yè)硅（即冶金硅）進行水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除硅錠中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硼雜質，再進行第二次水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除第二次區(qū)熔硅錠中金屬雜質聚集的部分和外表部分，經粗粉碎與清洗后，在電子束融解爐中去除磷和碳雜質，直接生成太陽能級多晶硅。制得的硅烷氣通入加有小顆粒硅粉的流化床反應爐內進行連續(xù)熱分解反應，生成粒狀多晶硅產品。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。 目前世界上主要的幾種多晶硅生產工藝 目前生產多晶硅的方法主要有改良西門子法 —— 閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法，硅烷法 —— 硅烷熱分解法，流化床法，冶金法，氣液沉積法。按純度要求不同，分為金屬級、電子級和太陽能級。例如， 在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方面 ，遠不如單晶硅明顯；在電學性質方面，多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導電性。 ? 多晶硅是生產單晶硅的直接原料，是當代 人工智能 、 自動控制 、 信息處理 、 光電轉換 等半導體器件的電子信息基礎材料，被稱為“ 微電子大廈的基石”。高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學活潑性，能與幾乎任何材料作用。 ? 溶于 氫氟酸 和 硝酸 的混酸中，不溶于水、硝酸和 鹽酸 。 原理如下 : 2HCl + 2NH4OH → 2NH4Cl + H2O 多晶硅簡介 ? 多晶硅 polycrystalline silicon ? 性質：灰色金屬光澤。 ， 與無水醋酸及二氮乙烯的毒性程度極為相同 。nH2O + 4HCl SiHCl3 + nH2O → SiO2 △ 硅及其硅的氯化物的簡介 二 、 硅的氯化物 硅的氯化物主要介紹 SiCl SiHCl3等 ， 它們和碳的鹵化物 CF4和 CCl4相似 ， 都是四面體的非極性分子 ， 共價化合物 ， 溶沸點都比較低 ， 揮發(fā)性也比較大 ， 易于用蒸餾的方法提純它們 。 Si + 2X2 = SiX4 （ X=Cl， Br， I） Si + O2 = SiO2 在高溫下，硅與碳、氮、硫等非金屬單質化合，分別生成碳化硅 SiC，氮化硅 Si3N4，和硫化硅 SiS2等。 ? 單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列為單一晶核，晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅，如果當這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅，多晶硅與單晶硅的差異主要表現在物理性質方面。 硅，由于它的一些良好性能和豐富的資源，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，目前已發(fā)展成為電子工業(yè)及太陽能產業(yè)中應用最廣泛的材料。 上個世紀發(fā)生的兩次石油危機 ， 一方面是對世界經濟的極大沖擊 ，但同時也是一次機遇 ， 再加上保護環(huán)境 ， 開發(fā)綠色能源 、 替代能源 ， 已被人們預測為改變我們未來 10年生活的十大新科技之一 。 在未來 10年內 ， 風力 、 陽光 、地熱 等替代能源可望供應全世界所需能源的 30%。 多晶硅的最終用途主要是用于生產 集成電路、分立器件 和 太陽能電池片 的原料。 ? 一般的半導體器件要求硅的純度六個 9以上，大規(guī)模集成電路的要求更高，硅的純度必須達到九個 9。 硅及其硅的氯化物的簡介 ? 與酸作用 硅在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反應，生成 SiF4或H2SiF6（偏硅酸）。 在常溫下 ， 純凈的 SiCl SiHCl3是無色透明的易揮發(fā)液體 。nH2O + 3HCl 、 易汽化 、 易制備 、 易還原 。 硅及其硅的氯化物的簡介 SiHCl3 SiHCl3還原制備超純硅的方法 ， 在生產中被廣泛的應用和迅速發(fā)展 。 密度： ～ 。 ? 硬度介于 鍺 和 石英 之間，室溫下質脆，切割時易碎裂。具有 半導體 性質，是極為重要的優(yōu)良半導體材料，但微量的雜質即可大大影響其導電性。 多晶硅簡介 ? 多晶硅是單質硅的一種形態(tài)。在化學活性方面，兩者的差異極小。其中，用于電子級多晶硅占 55％左右，太陽能級多晶硅占 45％，隨著光伏產業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導體多晶硅的發(fā)展， 2023年太陽能多晶硅的需求量已明顯超過電子級多晶硅。 ? 改良西門子法 —— 閉環(huán)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(yè)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反應生產高純多晶硅。以前只有日本小松掌握此技術，由于發(fā)生過嚴重的爆炸事故后，沒有繼續(xù)擴大生產。因為在流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(guī)模生產太陽能級多晶硅。 目前世界上主要的幾種多晶硅生產工藝 ? 2）氣液沉積法生產粒狀太陽能級多晶硅 ? 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。改良西門子法生產多晶硅屬于高能耗的產業(yè)，其中電力成本約占總成本的 70%左右。 改良西門子法的工藝流程 ? 改良西門子法在多晶硅生產當中是一種非常成熟的方法，國內大部分廠家都在采用此種方法生產多晶硅。 ? 還原工序是在化學蒸發(fā)沉積反應器 (還原爐 )內加氫還原三氯氫硅，先在還原爐中預先放置初始硅芯，利用特別的啟動裝置來對初棒進行預熱，然后對初棒直接通電加熱，三氯氫硅還原后在初棒上沉積出多晶硅棒。 改良西門子法的工藝流程 ? 該工藝涉及的主要化學反應式如下： ? Si +3HCI=SiHC13 + H2 + Q 合成 ? SiHC13 + H2=Si +3HC1Q 還原 ? 理論上， H2及 HCI是可以平衡的。 改良西門子法中的核心技術 ? A、大型多對棒節(jié)能型還原爐。爐內壓力和供氣量得到提高，加大了硅沉積反應的速度。 一般每生產 1公斤多晶硅產品 ， 大約要產生 1820公斤四氯化硅 。 如果將尾氣放空排放 ， 不僅浪費了能源和原材料 ，還會對環(huán)境造成污染 。 還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分離， 并且不受污地回收 ， 再送回相適應的工序重復利用 ， 實行閉路循環(huán)式工作 。 ? 裝車臺作用：裝二級三氯氫硅、回收三氯氫硅、工業(yè)級四氯化硅、精制四氯化硅等 ,卸外購三氯氫硅。塔的操作就是按照塔頂和塔底產品的組成要求來對這幾個影響因素進行調節(jié)。 ?溫度太高 ， 沉積的硅化學活性增強 ， 受到設備材質沾污的可能性增強 。 ? 在 SiHCl3氫還原過程中 ， 由于 H2不足 ， 發(fā)生其它副反應 。 b) 從 BCl PCl3