多晶硅提純技術(shù)和工藝類型-文庫吧資料
2024-10-28 01:39本頁面
【正文】 良西門子工藝。其次是研發(fā)的石墨管狀爐（ TubeRecator）反應(yīng)器，也是降低多晶硅生產(chǎn)電耗，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性大規(guī)?；a(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的新工藝技術(shù)。 2）研發(fā)的新工藝技術(shù)主要集中體現(xiàn)在多晶硅生成反應(yīng)器裝置上，多晶 硅生成反應(yīng)器是復(fù)雜的多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)提高產(chǎn)能、降低能耗的關(guān)鍵裝置。而且，我們也欣喜地看到，國內(nèi)，已經(jīng)有公司可以在用自己的物理法多晶硅材料生產(chǎn)出效率較高、衰減較小同時(shí)也比較穩(wěn)定的太陽能電池了。物理法多晶硅，可能會(huì)是你們最大的對手。沒有辦法，怎么說也是非晶硅啊，缺陷太多了。效率，物理法多晶硅至少已經(jīng)可以達(dá)到 13%了；光致衰減，現(xiàn)在幾個(gè)國家的試驗(yàn)都表明沒有衰減。但是，在那種情形，薄膜硅的襯底也不能采用玻璃了，用什么材料，需要多高的成本，可能也要重新計(jì)算過再說。 因此，只要多晶硅的成本下來，在成本方面是不必懼怕薄膜太陽能電池的。 如果，每噸多晶硅的價(jià)格降到 30 萬元一噸（這樣，物理法的多晶硅生產(chǎn)廠依然可以保有 50%以上的利潤），則多晶硅電池的硅材料的成本將下降到 ~3 元 /瓦，低于每瓦薄膜電池所用的硅烷氣的成本。而考慮到硅烷的沉積效率，有人計(jì)算過，每瓦非晶硅薄膜太陽能電池所用的硅烷氣的成本約為 4 元人民幣，而目前每瓦多晶硅電池所用的硅材料的成本是 25 元左右。 薄膜是要進(jìn)行 CVD 沉積的，目前從工藝效率和環(huán)保的角度來說，最佳的原料氣體應(yīng)該是硅烷氣。 雖然公司成立才一年的時(shí)間，但來自全球各地的精英技術(shù)團(tuán)隊(duì)使普羅已經(jīng)能夠從以下多個(gè)方面處于世界一流的水平： ? 用 CP 法從金屬硅生產(chǎn)太陽能級(jí) 6N 多晶硅的全套工藝技術(shù) ? 高溫精煉造渣去雜工藝 ? 用于固液相離子交換去雜的生產(chǎn)工藝與設(shè)備 ? 用于真空提純、可選擇性去雜的真空感應(yīng)電阻爐 ? 精密溫度場控制的多晶硅鑄錠設(shè)備 ? 高純度金屬硅的生產(chǎn)工藝與整廠設(shè)備 ? 超細(xì)粉末的真空冶煉技術(shù) 薄膜硅 由于薄膜硅太陽能電池，采用的是硅烷、四氯化硅或者三氯氫硅，而不會(huì)再用多晶硅，因此，這些薄膜的材料就會(huì)對物理法多晶硅的市場造成直接的侵犯。所有的反應(yīng)物都是循環(huán)再用的，所以， CP 法的整個(gè)生產(chǎn)過程是沒有任何有害物質(zhì)排放的。這使得 CP 法的能耗比化學(xué)法大大降低，污染也大為減小，實(shí)際上， CP 法生產(chǎn)多晶硅是完全沒有污染排放的，是目前世界上最為清潔的多晶硅 生產(chǎn)工藝。 與傳統(tǒng)的西門子法、循環(huán)流化床法、硅烷法等常規(guī)化學(xué)法多晶硅生產(chǎn)工藝不同。整個(gè)生產(chǎn)過程無污染排放，而且耗能低。盡管我國目前的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，但是可以探索該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展； 6 CP 法 —— 物理法的變體 CP 法，指的是化學(xué)物理法。 從以上可以看出，精餾取得高質(zhì)量四氯化硅與高純度鋅是前提保障，過程還原反應(yīng)為核心，廢物回收循環(huán)利用為低成本最重要因素。 因?yàn)楦呒兌蠕\非常昂貴，因此，還原后的氯化鋅產(chǎn)物重新利用變得很重要。鋅蒸汽的蒸發(fā)速率不穩(wěn)定，這點(diǎn)，在下不甚了解，不敢亂說，但應(yīng)該可以同設(shè)備廠家與冶金專家協(xié)同解決。 鋅蒸汽的純度要求與蒸發(fā)速率控制。具體為，將鋅蒸汽與四氯化硅氣體通過設(shè)置在反應(yīng)室上方的管道輸入，讓硅沿著輸氣管道結(jié)晶，反應(yīng)溫度一般為 8001200攝氏度。另一種思路為，用此還原的 4N 硅結(jié)合冶金物理法后段定向凝固工藝將其進(jìn)一步提純，在下認(rèn)為此做法不可取，因?yàn)槿绱艘粊恚厝粚?dǎo)致制造成本升高，那么鋅熱還原法也就失去了低成本工藝的優(yōu)勢。此反應(yīng)器的缺陷比較明顯，主要是在結(jié)晶過程中，硅與石英舟壁接觸，石英舟中的雜質(zhì)會(huì)在高溫下向硅晶體中擴(kuò)散與游離，影響產(chǎn)品純度。通過輸入氣體，使之在反應(yīng)器的石英舟中進(jìn)行還原與結(jié)晶。 傳統(tǒng)鋅熱還原法的還原構(gòu)造，一般為臥式反應(yīng)器。據(jù)在下了解，參照國外西門子多晶廠家的工藝，添加成分為二苯基硫卡巴腙和三苯基氯代甲烷，可與上述雜質(zhì)形成高沸點(diǎn)絡(luò)合物大分子。如國內(nèi)新光，從俄羅斯引進(jìn)了濕氮除 B 的工藝，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不理想。 關(guān)于 B 雜質(zhì)，一般認(rèn)為，光纖用四氯化硅對 B 雜質(zhì)無多高要求，而做鋅還原法則不同，對 B 有嚴(yán)格要求。精餾提純工藝中，使用的精餾塔一般有兩種，一種是篩板式，一種是填料式。 精餾提純。 4 氣液沉積法 VLD 據(jù)資料報(bào)導(dǎo) ， 以日本 Tokuyama 公司為代表，目前 10 噸試驗(yàn)線在運(yùn)行， 200 噸半商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)線在 20202020 年間投入試運(yùn)行。 物理法的目標(biāo)是做到 6N，也就是雜質(zhì)要做到 1 個(gè) ppm 以下，但那一個(gè) ppm 的雜質(zhì)，是硼，是磷，還是鐵，或者是哪幾種雜質(zhì)混合的，每種雜質(zhì)的比例又是多少，這種種不同的組合，所得到的硅材料的性能是大不一樣的。 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，去除硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分后，進(jìn)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，去除第二次區(qū)熔硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分，經(jīng)粗粉碎與清洗后，在電子束融解爐中去除磷和碳雜質(zhì)，直接生成太陽能級(jí)多晶硅。此法比較適合生產(chǎn)價(jià)廉的太陽能級(jí)多晶硅。 此法是美國聯(lián)合碳化合物公司早年研究的工藝技術(shù)。唯一的缺點(diǎn)是安全性差，危險(xiǎn)性大。 制得的硅烷氣通入加有小顆粒硅粉的流化床反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解反應(yīng)，生成粒狀多晶硅產(chǎn)品。但美國 Asimi和 SGS 公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。然后將制得的硅烷氣提純后在熱分解爐生產(chǎn)純度較高的棒狀多晶硅。 國內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠絕大部分采用此法生產(chǎn)電子級(jí)與太陽能級(jí)多晶硅。尤其是從 2020 年開始的多晶硅供需不平衡，導(dǎo)致了更多人涌入物理法多晶硅研究的領(lǐng)域里來。 但是，在這種方法沉寂了近三十年之后，到了 2020 年，光伏應(yīng)用如火如荼地發(fā)展了起來。那時(shí)，人們發(fā)
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