【正文】 3級(jí)精餾目的是脫除三氯氫硅中的低沸點(diǎn)雜質(zhì)。 物理提純法長期以來，從冶金級(jí)硅提純制備出低成本太陽能級(jí)多晶硅已引起業(yè)內(nèi)人士的極大興趣，有關(guān)人員也進(jìn)行了大量的研究工作，即采用簡(jiǎn)單廉價(jià)的冶金級(jí)硅提純過程以取代復(fù)雜昂貴的傳統(tǒng)西門子法。1 高純多晶硅的生產(chǎn)方式 三氯氫硅氫還原法 三氯氫硅氫還原法是德國西門子（Siemens）公司于1954年發(fā)明的，又稱西門子法，是廣泛采用的高純多晶硅制備技術(shù)，國際上生產(chǎn)高純多晶硅的主要大公司都采用該技術(shù)，包括瓦克（Walker）、海姆洛克（Hemlock）和德山（Tokoyama）。 硅烷熱分解法 用硅烷作為中間化合物有特別的優(yōu)點(diǎn)，首先是硅烷宜于提純，硅中的金屬雜質(zhì)在硅烷的制備過程中，不易形成揮發(fā)性的金屬氫化物氣體，硅烷一旦形成，其剩余的主要雜質(zhì)僅僅是B和P等非金屬，相對(duì)容易去除；其次是硅烷可以熱分解直接生成多晶硅，不需要還原發(fā)應(yīng)，而且分解溫度相對(duì)較低。其他包括分析、檢測(cè)儀器，控制儀表，熱能轉(zhuǎn)換站，壓縮空氣站，循環(huán)水站，變配電站，凈化廠房等。4級(jí)塔頂餾出三氯氫硅冷凝液，靠位差流至5級(jí)精餾塔，進(jìn)行脫除高沸點(diǎn)雜質(zhì)的第二階段。據(jù)國外報(bào)道，其轉(zhuǎn)化率最高為25%左右。所謂還原尾氣:是指從還原爐中排放出來的，經(jīng)反應(yīng)后的混合氣體。 尾氣處理在西門子改良法生產(chǎn)工藝中，一些關(guān)鍵技術(shù)我國還沒有掌握，在提煉過程中70%以上的多晶硅都通過氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環(huán)境污染非常嚴(yán)重。這樣大約三分之一的三氯氫硅發(fā)生反應(yīng)，并生成多晶硅。2級(jí)精餾塔塔頂排出不凝氣體同樣送往廢氣處理工序進(jìn)行處理；塔頂餾出三氯氫硅冷凝液，依靠壓差送入沉淀槽；塔釜含懸浮物的釜液，用泵送至四氯化硅回收塔進(jìn)行處理。目前，采用流化床法生產(chǎn)顆粒狀多晶硅的公司有美國RECSilicon、瓦克公司、美國MEMC等。在此我主要介紹一下改良西門子法制備高純多晶硅的生產(chǎn)過程以及尾氣處理。但是，硅烷法制備的多晶硅雖然質(zhì)量好，綜合生產(chǎn)成本卻很高。 三氯氫硅的制備(1)石英砂在電弧爐中冶煉提純到98%并生成工業(yè)硅，其化學(xué)反應(yīng)SiO2+C→Si+CO2↑(2)為了滿足高純度的需要，必須進(jìn)一步提純。5級(jí)塔頂餾出的三氯氫硅冷凝液送入五級(jí)冷凝液槽，一個(gè)貯槽注滿后分析三氯氫硅是否符合工業(yè)級(jí)三氯氫硅對(duì)雜質(zhì)含量的要求，在分析有效的情況下，工業(yè)級(jí)精制的三氯氫硅從貯槽靠位差流至8級(jí)精餾塔。這種氫化方法由于采用了工業(yè)硅粉，因此得到的產(chǎn)品純度不高，需要進(jìn)行進(jìn)一步的精餾提純，才能得到最終可供氫還原使用的二氯氫硅，這就加大了能耗。改良西門子法將尾氣中的各種組分全部進(jìn)行回收利用，這樣就可以大大低降低原料的消耗。因此，從氫化爐內(nèi)出來的尾氣還含有大量的氫氣和四氯化硅，已經(jīng)三氯氫硅和氯化氫，這些尾氣被送到回收裝置中，將各個(gè)組分分離出來，氫氣返回氫化反應(yīng)中，氯化氫送去參與三氯氫硅合成，氯硅烷（其中四氯化硅占大部分，其余是三氯氫硅）送到精餾分離提純后，四氯化硅返回氫化，三氯氫硅送到氫還原制取多晶硅。 三氯氫硅還原工藝流程圖多晶硅的反應(yīng)容器為密封的，用電加熱硅池硅棒(直徑510毫米，數(shù)量80根)，在10501100度在棒上生長多晶硅，直徑可達(dá)到150200毫米。2級(jí)精餾為雙系列生產(chǎn)線。這種生產(chǎn)過程涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式如下 ：3SiCl4 ＋H2 ＋2Si＋3HCl→5SiHCl32SiHCl3 →SiH2C