多晶硅生產(chǎn)工藝

系統(tǒng)吹掃、置換方案的培訓(xùn)第一頁，共五十七頁。內(nèi)容提綱多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀硅及其硅的氯化物的簡介目前世界上幾種主要的多晶硅生產(chǎn)工藝簡介改良西門子法介紹改良西門子法的工藝流程改良西門子法中的核心技術(shù)多晶硅下游產(chǎn)品簡介第二頁，共五十七頁。多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀太陽能電池市場現(xiàn)狀

煤炭和石油是兩大不可再生能源。上個(gè)世紀(jì)發(fā)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，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)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(nèi)，風(fēng)力、陽光、地?zé)岬忍娲茉纯赏?yīng)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)的安全性、資源的相對(duì)廣泛性和充足性、長壽命以及免維護(hù)性等其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)，所以光伏能源被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新能源。第三頁，共五十七頁。硅及其硅的氯化物的簡介一、硅的簡介

硅，1823年發(fā)現(xiàn)，為世界上第二最豐富的元素——占地殼四分之一，砂石中含有大量的SiO2，也是玻璃和水泥的主要原料，純硅則用在電子元件上，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。

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(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、分立器件和太陽能電池片的原料。

第四頁，共五十七頁。硅及其硅的氯化物的簡介1.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)硅又分為單晶硅和多晶硅，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，具有半導(dǎo)體性質(zhì)，晶態(tài)硅的熔點(diǎn)1416±4℃，沸點(diǎn)3145℃，密度2.33g/cm3，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(dāng)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(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)9以上，大規(guī)模集成電路的要求更高，硅的純度必須達(dá)到九個(gè)9。第五頁，共五十七頁。硅及其硅的氯化物的簡介2.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：與非金屬作用常溫下Si只能與F2反應(yīng)，在F2中瞬間燃燒，生成SiF4。Si+2F2=SiF4加熱時(shí)，能與其它鹵素反應(yīng)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，分別生成碳化硅SiC，氮化硅Si3N4，和硫化硅SiS2等。第六頁，共五十七頁。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(yīng)，生成SiF4或H2SiF6（偏硅酸）。Si+4HFSiF4+2H2Si+4HNO3+6HF=H2SiF6+4NO2+4H2O

與堿作用無定形硅能與堿猛烈反應(yīng)生成可溶性硅酸鹽，并放出氫氣。Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑與金屬作用硅還能與鈣、鎂、銅、鐵、鉑、鉍等化合，生成相應(yīng)的金屬硅化物?！鞯谄唔摚参迨唔?。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SiCl4、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(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。在常溫下，純凈的SiCl4、SiHCl3是無色透明的易揮發(fā)液體。1.氯硅烷的物理性質(zhì)在常溫下，純凈的SiCl4、SiHCl3是無色透明揮發(fā)性的液體，SiHCl3比SiCl4具有更強(qiáng)的刺鼻氣味。SiCl4:沸點(diǎn)為57.6℃，分子量170，液體密度1.47g/cm3SiHCl3:沸點(diǎn)為31.8℃，分子量135.45，液體密度1.32g/cm3第八頁，共五十七頁。硅及其硅的氯化物的簡介2.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：

SiCl4+(n+2)H2O→SiO2·nH2O+4HClSiHCl3+nH2O→SiO2·nH2O+3HClb.易揮發(fā)、易汽化、易制備、易還原。c.SiHCl3易著火，發(fā)火點(diǎn)28℃，燃燒時(shí)產(chǎn)生HCl和Cl2，著火點(diǎn)為220℃。d.對(duì)金屬極為穩(wěn)定，甚至對(duì)金屬鈉也不起反應(yīng)。e.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。第九頁，共五十七頁。硅及其硅的氯化物的簡介SiHCl3SiHCl3還原制備超純硅的方法，在生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用和迅速發(fā)展。因?yàn)樗菀字频茫鉀Q了原料問題，容易還原呈單質(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，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)，因此在操作過程中應(yīng)保持設(shè)備的干燥和管道的密封性，如果發(fā)現(xiàn)微量漏氣，而不知道在什么地方時(shí)，可用浸有氨水的棉球接近待查處，若有濃厚白色煙霧就可以斷定漏氣的地方。原理如下:2HCl+2NH4OH→2NH4Cl+H2O第十頁，共五十七頁。多晶硅簡介多晶硅

polycrystallinesilicon性質(zhì)：灰色金屬光澤。密度：2.32～2.34g/cm3。熔點(diǎn)：1410℃。沸點(diǎn)：2355℃。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。加熱至800℃以上即有延性，1300℃時(shí)顯出明顯變形。常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應(yīng)。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。第十一頁，共五十七頁。多晶硅簡介電子工業(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)等的基礎(chǔ)材料。由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯化，再經(jīng)冷凝、精餾、還原而得。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)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料，被稱為“微電子大廈的基石”。第十二頁，共五十七頁。多晶硅簡介

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，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(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。第十三頁，共五十七頁。多晶硅簡介

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)的迅猛發(fā)展，太陽能電池對(duì)多晶硅需求量的增長速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，2008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)。第十四頁，共五十七頁。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。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(duì)三氯氫硅進(jìn)行分離精餾提純，提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)進(jìn)行CVD反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅。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。第十五頁，共五十七頁。目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝硅烷法——硅烷熱分解法

硅烷（SiH4）是以四氯化硅氫化法、硅合金分解法、氫化物還原法、硅的直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，沒有繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)。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。第十六頁，共五十七頁。目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝流化床法

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氫硅，將三氯氫硅再進(jìn)一步歧化加氫反應(yīng)生成二氯二氫硅，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。因?yàn)樵诹骰卜磻?yīng)爐內(nèi)參與反應(yīng)的硅表面積大，生產(chǎn)效率高，電耗低與成本低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅。唯一的缺點(diǎn)是安全性差，危險(xiǎn)性大。其次是產(chǎn)品純度不高，但基本能滿足太陽能電池生產(chǎn)的使用。第十七頁，共五十七頁。目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝

除了上述改良西門子法、硅烷熱分解法、流化床反應(yīng)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)：第十八頁，共五十七頁。目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝1）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。第十九頁，共五十七頁。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

主要工藝是：將反應(yīng)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(nèi)壁1500℃高溫處反應(yīng)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(jí)多晶硅。第二十頁，共五十七頁。改良西門子法介紹

在1955年西門子公司成功開發(fā)了利用氫氣還原三氯硅烷（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。第二十一頁，共五十七頁。改良西門子法介紹

在西門子法工藝的基礎(chǔ)上，通過增加還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)，于是形成了改良西門子法。具體生產(chǎn)工藝流程見下圖第二十二頁，共五十七頁。改良西門子法介紹第二十三頁，共五十七頁。改良西門子法介紹

改良西門子法的生產(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，分離精餾提純后的SiHCl3進(jìn)入氫還原爐被氫氣還原，通過化學(xué)氣相沉積反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅。改良西門子法生產(chǎn)多晶硅屬于高能耗的產(chǎn)業(yè)，其中電力成本約占總成本的70%左右。SiHCl3還原時(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70～80%。第二十四頁，共五十七頁。改良西門子法的工藝流程

改良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)大部分廠家都在采用此種方法生產(chǎn)多晶硅。改良西門子法大體可分為6個(gè)工序：即合成、提純、還原、尾氣回收、氫化和后處理。第二十五頁，共五十七頁。改良西門子法的工藝流程

合成工序是在流化床反應(yīng)器中用純度約99%的金屬硅(工業(yè)硅)與HCI反應(yīng)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)。還原工序是在化學(xué)蒸發(fā)沉積反應(yīng)器(還原爐)內(nèi)加氫還原三氯氫硅，先在還原爐中預(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，三氯氫硅還原后在初棒上沉積出多晶硅棒。第二十六頁，共五十七頁。改良西門子法的工藝流程

尾氣回收工序?qū)碜赃€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)行分離、凈化、再生和回收。氫化工序是在高壓反應(yīng)器內(nèi)把SiCl4轉(zhuǎn)化為三氯氫硅再返回還原爐循環(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。第二十七頁，共五十七頁。改良西門子法的工藝流程該工藝涉及的主要化學(xué)反應(yīng)式如下：Si+3HCI=SiHC13+H2+Q合成SiHC13+H2=Si+3HC1-Q還原

理論上，H2及HCI是可以平衡的。改良西門子法的特點(diǎn)是加強(qiáng)尾氣的干法回收，對(duì)尾氣進(jìn)行加壓多級(jí)冷凝分離處理。分離出來的三氯氫硅、氯化氫、氫氣返回系統(tǒng)利用，分離出來的四氯化硅加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化成三氯氫硅后返回還原爐。這樣可以使HCI和H2得到循環(huán)使用，HCI和H2則只需補(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“三廢”量減少到最低程度。第二十八頁，共五十七頁。改良西門子法中的核心技術(shù)A、大型多對(duì)棒節(jié)能型還原爐。為了達(dá)到節(jié)能降耗的目的，多晶硅還原爐必須大型化。大型節(jié)能還原爐的特點(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;還原爐的內(nèi)壁進(jìn)行鏡面處理，使輻射熱能反射，以減少熱損失;爐內(nèi)壓力和供氣量得到提高，加大了硅沉積反應(yīng)的速度。目前，國外大型還原爐的操作壓力達(dá)0.6MPa,硅棒的總數(shù)主要是12和24對(duì)，部分已經(jīng)達(dá)到48對(duì)和54對(duì)，硅棒長度在1.5米以上，棒直徑達(dá)到200毫米，每爐產(chǎn)量可達(dá)5-6噸甚至10多噸，還原電耗則大幅度下降，低至每公斤多晶硅50kWh。第二十九頁，共五十七頁。改良西門子法中的核心技術(shù)

B、四氯化硅的氫化反應(yīng)技術(shù)。用西門子法生產(chǎn)多晶硅時(shí)在氯化工序和還原工序都要產(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)成本和電耗升高。第三十頁，共五十七頁。改良西門子法中的核心技術(shù)

C、還原尾氣的干法回收技術(shù)。在還原生長多晶硅時(shí)，會(huì)產(chǎn)生還原尾氣。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。還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分離出來，然后再分餾出三氯氫硅直接送到還原爐，以生產(chǎn)多晶硅。分餾出的四氯化硅則送到氫化工序，經(jīng)氫化后，部分轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，氫化后的氣體再經(jīng)分離塔分離出三氯氫硅和四氯化硅，再分別送到還原系統(tǒng)和氫化工序循環(huán)使用。此外，還原爐尾氣經(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，通過特殊的分離工藝，使氫和氯化氫分離出來并返回流程中利用。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(yīng)的工序重復(fù)利用，實(shí)行閉路循環(huán)式工作。第三十一頁，共五十七頁。提純工序介紹提純工序共包括：精餾、罐區(qū)、裝車臺(tái)、廢氣殘液處理-1。精餾作用：分離提純氯硅烷，得到精制的三氯氫硅、四氯化硅，除去各種雜質(zhì)。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。裝車臺(tái)作用：裝二級(jí)三氯氫硅、回收三氯氫硅、工業(yè)級(jí)四氯化硅、精制四氯化硅等,卸外購三氯氫硅。廢氣殘液處理-1作用：處理提純工序產(chǎn)生的廢氣、殘液。第三十二頁，共五十七頁。第三十三頁，共五十七頁。提純本工序分為三部分，其主要功能為：a.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分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；b.還原精餾：用多級(jí)精餾的方法，將從還原尾氣干法分離工序中分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；c.氫化精餾：用多級(jí)精餾的方法將從氫化尾氣干法分離工序中分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)將分離出的四氯化硅與還原精餾中分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。第三十四頁，共五十七頁。合成粗餾工藝流程圖第三十五頁，共五十七頁。合成精餾工藝流程圖第三十六頁，共五十七頁。還原精餾工藝流程圖

第三十七頁，共五十七頁。氫化精餾工藝流程圖第三十八頁，共五十七頁。提純

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)。第三十九頁，共五十七頁。三氯氫硅氫還原的原理及影響因素1.三氯氫硅還原反應(yīng)原理經(jīng)提純和凈化的SiHCl3和H2，按一定比例進(jìn)入還原爐，在1080℃～1100℃溫度下，SiHCl3被H2還原，生成的硅沉積在發(fā)熱體硅芯上?；瘜W(xué)方程式：

SiHCl3+H2Si+3HCl(主)同時(shí)還發(fā)生SiHCl3熱分解和SiCl4的還原反應(yīng)：

4SiHCl3Si+3SiCl4+2H2SiCl4+2H2Si+4HCl

以及雜質(zhì)的還原反應(yīng)，例如：2BCl3+3H2→2B+6HCl2PCl3+3H2→2P+6HCl1080℃～1100℃1080℃～1100℃1080℃～1100℃第四十頁，共五十七頁。三氯氫硅氫還原的影響因素

1.氫還原反應(yīng)及沉積溫度

SiHCl3和SiCl4氫還原是吸熱反應(yīng)，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)晶性能好，而且表面具有光亮的灰色金屬光澤。但實(shí)際上反應(yīng)溫度不能太高，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)，都有一個(gè)最高溫度，當(dāng)反應(yīng)超過這個(gè)溫度，隨著溫度的升高，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)沾污的可能性增強(qiáng)。對(duì)硅極為有害的B、P化合物，隨著溫度增高，其還原量也加大，這將使硅的沾污增加。過高的溫度，會(huì)發(fā)生硅的逆腐蝕反應(yīng)。

第四十一頁，共五十七頁。三氯氫硅氫還原的影響因素2.反應(yīng)混合氣配比

所謂反應(yīng)混合氣配比是指還原劑氫氣和原料三氯氫硅的摩爾比。在SiHCl3氫還原過程中，由于H2不足，發(fā)生其它副反應(yīng)。因此，H2必須過量，這樣有利于提高實(shí)收率，而且產(chǎn)品結(jié)晶質(zhì)量也較好。但是，H2和SiHCl3的摩爾配比也不能太大，因?yàn)椋号浔忍?，H2得不到充分利用，造成浪費(fèi)。同時(shí)，氫氣量太大，會(huì)稀釋SiHCl3的濃度，減少SiHCl3和硅棒表面碰撞的幾率，降低硅的沉積速度，降低硅的產(chǎn)量。從BCl3、PCl3氫還原反應(yīng)可以看出，過高的H2濃度不利于抑制B、P的析出，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，選擇合適的配比，使之有利于提高硅的轉(zhuǎn)化率，又有利于抑制B、P析出。第四十二頁，共五十七頁。三氯氫硅氫還原的影響因素3.反應(yīng)氣體流量

在保證達(dá)到一定沉積速率的條件下，流量越大，爐產(chǎn)量越高。流量大小與還原爐結(jié)構(gòu)和大小，特別時(shí)載體表面積大小有關(guān)。增大氣體流量后，使?fàn)t內(nèi)氣體湍動(dòng)程度隨之增加。這將有效地消除灼熱載體表面的氣體邊界層，其結(jié)果將增加還原反應(yīng)速度，使硅的實(shí)收率得到提高，但反應(yīng)氣體流量不能增的太大，否則造成反應(yīng)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。4.沉積表面積與沉積速度、實(shí)收率關(guān)系

硅棒的沉積表面積決定于硅棒的長度與直徑，在一定長度下表面積隨硅的沉積量而增大，沉積表面積增大，則沉積速度與實(shí)收率也越高。所以采用多對(duì)棒，開大直徑棒，有利于提高生產(chǎn)效率。第四十三頁，共五十七頁。三氯氫硅氫還原的影響因素5.還原反應(yīng)時(shí)間

盡可能延長反應(yīng)時(shí)間，也就是盡可能使硅棒長粗，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量都是有益的。隨著反應(yīng)周期延長，沉積硅棒越來越粗，載體表面越來越大，則沉積速率不斷增加，反應(yīng)氣體對(duì)沉積面碰撞機(jī)會(huì)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)量有益。延長開爐周期，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。6.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、在硅中擴(kuò)散系數(shù)小，要避免在高溫時(shí)對(duì)多晶硅生產(chǎn)沾污，又應(yīng)有利于沉積硅與載體的分離，因此，采用硅芯作為載體。第四十四頁，共五十七頁。原料的質(zhì)量要求

三氯氫硅氫還原崗位所需的原料有：氫氣、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。三氯氫硅：硅芯：需要控制直徑、有效長度、彎曲度，型號(hào)：N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、無孔洞。加工件經(jīng)純水煮洗烘干，真空高溫煅燒后備用。第四十五頁，共五十七頁。三氯氫硅氫還原開爐過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)在開爐過程中，應(yīng)按供料表要求改條件，并緩慢均勻升硅棒電流，保持硅棒的溫度在1080℃～1100℃。經(jīng)常檢查控制條件是否穩(wěn)定，并適時(shí)調(diào)節(jié)，經(jīng)常關(guān)擦爐內(nèi)硅棒生長有無異常，以便及時(shí)處理。經(jīng)常檢查還原底盤、電極,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。第四十六頁，共五十七頁。夾層對(duì)多晶質(zhì)量的影響

硅棒從還原爐取出后，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度夾層（也叫無定形硅夾層）兩種。1.氧化夾層在還原過程中，當(dāng)原料混合氣中混有水汽或氧時(shí)，則會(huì)發(fā)生水解及氧化，生成一層SiO2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“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)生“硅跳”。應(yīng)注意保證進(jìn)入還原爐內(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)備進(jìn)行認(rèn)真的檢查，防止有漏水現(xiàn)象。第四十七頁，共五十七頁。夾層對(duì)多晶質(zhì)量的影響2.溫度夾層在還原過程中，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)提高反應(yīng)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影響，因此成為“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)。用酸腐蝕都無法處理掉，拉晶溶料時(shí)重則也會(huì)發(fā)生“硅跳”。應(yīng)注意：啟動(dòng)完成進(jìn)料時(shí)，要保持反應(yīng)溫度，緩慢通入混合氣，在正常反應(yīng)過程中緩慢升電流，使反應(yīng)溫度穩(wěn)定，不能忽高忽低。突然停電或停爐時(shí)，要先?；旌蠚狻５谒氖隧?，共五十七頁。多晶硅下游產(chǎn)品簡介太陽能電池的原理太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n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。太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。第四十九頁，共五十七頁。

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)換的基本裝置就是太陽能電池。第五十頁，共五十七頁。太陽能電池根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池還可分為：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，其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。第五十一頁，共五十七頁。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)量非常重要。第五十二頁，共五十七頁。組件生產(chǎn)流程1、電池檢測(cè)——2、正面焊接—檢驗(yàn)—3、背面串接—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、包裝入庫第五十三頁，共五十七頁。太陽電池組裝工藝簡介：

工藝簡介：在這里只簡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，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)行分類。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。2、正面焊接：是將匯流帶焊接到電池正面（負(fù)極）的主柵線上