生产高纯度多晶硅三种不同方法

1) SiCl4 法 　　

氯硅烷中以SiCl4法应用较早，所得到的太阳能发电多晶硅纯度也很好，但是生长速率较低 (4～6 Mm/min)，一次转换效率只有2%～10%，还原温度高（1200°C),能耗高达250 kWh/kg,虽然有纯度高和安全性高的优点，但产量低。 　　

不过，SiHCl3氢还原生产多 晶硅和SiCl4氢还原生产多晶硅是一对非常好的互补和搭档方式，因为SiHCl3氢还 原生产太阳能发电多晶硅时，产生了大量副产物SiCU需要消耗，而SC14氢还原生产多晶硅就 能够消耗大量的SiCli，而且这两个方法生产多晶硅时，可以使用同一个回收系统。 另外，SiCl4可以用于生产硅外延片。 　　

2) SiH2Cl2 法 　　

SiH2Cl2也可生长高纯度多晶硅，但一般报道电阻率只有～100cm,生长温度为1000°C，其能耗在氯硅烷中较低，只有90 kWh/kg。 　　

与SiHCl3相比有以下缺点:它较易在反应壁上沉淀，硅棒上和管壁上沉积的比例为100:1；而且还产生硅粉， 一次转换率只有17%，也比SiHa法略低；最致命的缺点是SiH2Cl2危险性极高，易燃易爆，且爆炸性极强，与空气混合后在很宽的范围内均可以爆炸，被认为比 SiH4还要危险，所以也不适合做太阳能发电多晶硅生产。 　　

3) SiHCl3 法 　

　SiHCl3法是当今生产太阳能发电电子级多晶硅的主流技术。这种方法生产的多晶硅纯度可达n型2 000 0 cm，生产历史已有近40年。实践证明，SHC13比较安全，可以安全地运输，可以贮存几个月仍然保持电子级纯度。当容器打开后不像SiH4或SH2C12那样燃烧或爆炸；即使燃烧，温度也不高，可以盖上。SiHCl3法的有效沉积比（即沉积在硅棒与炉壁上的比例为1000：1,是SH4的100倍。 　　

在3种方法中，它的沉积速率最高，可达8～ 10pm/min。一次通过的转换效率为5%～20%，在4种方法中也是最高的。沉积温度为1 100°C,仅次于SiCl4 (1 200°C)，所以电耗也较高，为45～120 kWh/kg。SiHCL,还原时一般不生成硅粉，有利于连续操作。 　　

为了提高沉积速率和降低电耗，需要解决气体动力学问题和优化钟罩反应器的设计。反应器的材料可以是石英也可以是金属的，目前国内基本采用特殊的不锈钢材料；为了提高沉积速率，采用加压 还原方法，目前反应器压力已经提升到近4～6个大气压左右;钟罩温度<575°C，如果钟罩温度过低，则电能消耗大，而且靠近罩壁的多晶硅棒温度偏低，不利于生长，但如果罩壁温度大于575°C，则SiHCl3在壁上沉积，实收率下降，还要清洗钟罩。多晶硅棒直径，可达150～230mm左右。国内SiHCl3法的总电耗，经过多年的努力已由500 kWh/kg降至100～180 kWh/kg。要提高产品质量和产量，必需在炉体的设计上下功夫，解决气体动力学问题，加大炉体直径，增加硅棒数量。 　　

目前反应炉设计已经到48对硅芯棒，还原炉还原电耗已经降到45 kWh/kg的水平。 　

　SiHCl3法最终生产多晶硅的成本比较低，其沉积速率比SiCl4法约高1倍，安全性相对良好。多晶硅纯度完全满足直拉和区熔的要求，所以成为首选的生产技术。世界上90%大公司均采用SiHCl3西门子法。 　　

有三种提炼太阳能发电多晶硅的不同方法，分别是SiCl4 法、SiH2Cl2 法、 SiHCl3 法，这其中当今主流的生产技术是 SiHCl3 法。其方法的生产成本比较低，安全性能相对良好，沉积速率也高，满足拉直和区熔的要求。

更新时间：2015-6-25 8:45:31
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