多晶硅生产工艺培训课件(共56页).ppt

1、 系统吹扫、置换方案的培训内容提纲内容提纲多晶产业现状多晶产业现状硅及其硅的氯化物的简介硅及其硅的氯化物的简介 目前世界上几种主要的多晶硅生产工艺简介目前世界上几种主要的多晶硅生产工艺简介改进西门子法介绍改进西门子法介绍改进西门子法的工艺流程改进西门子法的工艺流程改进西门子法中的核心技术改进西门子法中的核心技术多晶硅下游产品简介多晶硅下游产品简介 多晶产业现状多晶产业现状太阳能电池市场现状太阳能电池市场现状 煤炭和石油是两大不可再生能源。上个世纪发煤炭和石油是两大不可再生能源。上个世纪发生的两次石油危机，一方面是对世界经济的极生的两次石油危机，一方面是对世界经济的极大冲击，但同时也是一次机遇，

2、再加上保护环大冲击，但同时也是一次机遇，再加上保护环境，开发绿色能源、替代能源，已被人们预测境，开发绿色能源、替代能源，已被人们预测为改变我们未来为改变我们未来10年生活的十大新科技之一。年生活的十大新科技之一。在未来在未来10年内，风力、阳光、地热等替代能源年内，风力、阳光、地热等替代能源可望供给全世界所需能源的可望供给全世界所需能源的30%。 由于太阳能发电具有充分的清洁性、绝对的平由于太阳能发电具有充分的清洁性、绝对的平安性、资源的相对广泛性和充足性、长寿命以安性、资源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等其它常规能源所不具备的优点，及免维护性等其它常规能源所不具备的优点，所以光伏能

3、源被认为是二十一世纪最重要的新所以光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源。能源。硅及其硅的氯化物的简介硅及其硅的氯化物的简介一、硅的简介一、硅的简介 硅，硅，18231823年发现，为世界上第二最丰富的元年发现，为世界上第二最丰富的元素素占地壳四分之一，砂石中含有大量的占地壳四分之一，砂石中含有大量的SiO2SiO2，也是玻璃和水泥的主要原料，纯硅那，也是玻璃和水泥的主要原料，纯硅那么用在电子元件上，譬如启动人造卫星一切么用在电子元件上，譬如启动人造卫星一切仪器的太阳能电池，便用得上它。仪器的太阳能电池，便用得上它。 硅，由于它的一些良好性能和丰富的资源，硅，由于它的一些良好性能和丰富的资源

4、，自一九五三年作为整流二极管元件问世以来，自一九五三年作为整流二极管元件问世以来，随着硅纯度的不断提高，目前已开展成为电随着硅纯度的不断提高，目前已开展成为电子工业及太阳能产业中应用最广泛的材料。子工业及太阳能产业中应用最广泛的材料。 多晶硅的最终用途主要是用于生产集成电路、多晶硅的最终用途主要是用于生产集成电路、分立器件和太阳能电池片的原料。分立器件和太阳能电池片的原料。 硅及其硅的氯化物的简介硅及其硅的氯化物的简介1.硅的物理性质硅的物理性质 硅有晶态和无定形两种同素异形体，晶态硅又分为单晶硅有晶态和无定形两种同素异形体，晶态硅又分为单晶硅和多晶硅，它们均具有金刚石晶格，晶体硬而脆，硅和多

5、晶硅，它们均具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，具有半具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，具有半导体性质，晶态硅的熔点导体性质，晶态硅的熔点14164，沸点，沸点3145，密，密度度2.33 g/cm3，莫氏硬度为，莫氏硬度为7。 单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固时，硅单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列为单一晶核，晶面取向相同的原子以金刚石晶格排列为单一晶核，晶面取向相同的晶粒，那么形成单晶硅，如果当这些晶核长成晶面取晶粒，那么形成单晶硅，如果当这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，那么形成多晶硅，多晶硅与单晶硅的向不同

6、的晶粒，那么形成多晶硅，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。差异主要表现在物理性质方面。 一般的半导体器件要求硅的纯度六个一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上，大规模集以上，大规模集成电路的要求更高，硅的纯度必须到达九个成电路的要求更高，硅的纯度必须到达九个9。硅及其硅的氯化物的简介硅及其硅的氯化物的简介2.硅的化学性质硅的化学性质硅在常温下不活泼，其主要的化学性质如下：硅在常温下不活泼，其主要的化学性质如下：与非金属作用与非金属作用 常温下常温下Si只能与只能与F2反响，在反响，在F2中瞬间燃烧，生成中瞬间燃烧，生成SiF4。 Si + 2F2 = SiF4 加热时，能与其它卤素反

7、响生成卤化硅，与氧气生成加热时，能与其它卤素反响生成卤化硅，与氧气生成SiO2。 Si + 2X2 = SiX4 X=Cl，Br，I Si + O2 = SiO2 在高温下，硅与碳、氮、硫等非金属单质化合，分在高温下，硅与碳、氮、硫等非金属单质化合，分别生成碳化硅别生成碳化硅SiC，氮化硅，氮化硅Si3N4，和硫化硅，和硫化硅SiS2等。等。 硅及其硅的氯化物的简介硅及其硅的氯化物的简介u与酸作用与酸作用u 硅在含氧酸中被钝化，但与氢氟酸及其混合酸反响，硅在含氧酸中被钝化，但与氢氟酸及其混合酸反响，生成生成SiF4或或H2SiF6偏硅酸。偏硅酸。u Si + 4HF SiF4 + 2H2u S

8、i + 4HNO3 + 6HF = H2SiF6 + 4NO2 + 4H2O u与碱作用与碱作用u 无定形硅能与碱猛烈反响生成可溶性硅酸盐，并放无定形硅能与碱猛烈反响生成可溶性硅酸盐，并放出氢气。出氢气。u Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 u与金属作用与金属作用u 硅还能与钙、镁、铜、铁、铂、铋等化合，生成硅还能与钙、镁、铜、铁、铂、铋等化合，生成相应的金属硅化物。相应的金属硅化物。硅及其硅的氯化物的简介硅及其硅的氯化物的简介二、硅的氯化物二、硅的氯化物 硅的氯化物主要介绍硅的氯化物主要介绍SiCl4、SiHCl3等，它们和碳的等，它们和碳的卤化物卤化物CF4

9、和和CCl4相似，都是四面体的非极性分子，共相似，都是四面体的非极性分子，共价化合物，溶沸点都比较低，挥发性也比较大，易于用价化合物，溶沸点都比较低，挥发性也比较大，易于用蒸馏的方法提纯它们。蒸馏的方法提纯它们。 在常温下，纯洁的在常温下，纯洁的SiCl4、SiHCl3是无色透明的易挥发是无色透明的易挥发液体。液体。1.氯硅烷的物理性质氯硅烷的物理性质在常温下，纯洁的在常温下，纯洁的SiCl4、SiHCl3是无色透明挥发性的液体，是无色透明挥发性的液体， SiHCl3比比SiCl4具有更强的刺鼻气味。具有更强的刺鼻气味。SiCl4:沸点为沸点为57.6，分子量，分子量170，液体密度，液体密度

10、1.47 g/cm3SiHCl3 :沸点为沸点为31.8，分子量，分子量135.45，液体密度，液体密度1.32 g/cm3硅及其硅的氯化物的简介硅及其硅的氯化物的简介2.化学性质化学性质a.易水解、潮解，在空气中强烈发烟易水解、潮解，在空气中强烈发烟易水解、潮解：易水解、潮解： SiCl4 + (n+2)H2O SiO2nH2O + 4HCl SiHCl3 + nH2O SiO2nH2O + 3HClb.易挥发、易汽化、易制备、易复原。易挥发、易汽化、易制备、易复原。c. SiHCl3易着火，发火点易着火，发火点28，燃烧时产生，燃烧时产生HCl和和Cl2，着火点为着火点为220。d.对金属

11、极为稳定，甚至对金属钠也不起反响。对金属极为稳定，甚至对金属钠也不起反响。e.其蒸汽具有弱毒性，与无水醋酸及二氮乙烯的毒性程度其蒸汽具有弱毒性，与无水醋酸及二氮乙烯的毒性程度极为相同。极为相同。硅及其硅的氯化物的简介硅及其硅的氯化物的简介SiHCl3 SiHCl3复原制备超纯硅的方法，在生产中被广泛复原制备超纯硅的方法，在生产中被广泛的应用和迅速开展。因为它容易制得，解决了原料问的应用和迅速开展。因为它容易制得，解决了原料问题，容易复原呈单质硅，沉积速度快，解决了产量问题，容易复原呈单质硅，沉积速度快，解决了产量问题，它的沸点低，化学结构的弱极性，使得容易提纯，题，它的沸点低，化学结构的弱极性

12、，使得容易提纯，产品质量高，利用它对金属的稳定性，在生产中常用产品质量高，利用它对金属的稳定性，在生产中常用不锈钢作为材质。但有较大的爆炸危险，因此在操作不锈钢作为材质。但有较大的爆炸危险，因此在操作过程中应保持设备的枯燥和管道的密封性，如果发现过程中应保持设备的枯燥和管道的密封性，如果发现微量漏气，而不知道在什么地方时，可用浸有氨水的微量漏气，而不知道在什么地方时，可用浸有氨水的棉球接近待查处，假设有浓厚白色烟雾就可以断定漏棉球接近待查处，假设有浓厚白色烟雾就可以断定漏气的地方。气的地方。原理如下原理如下:2HCl + 2NH4OH 2NH4Cl + H2O多晶硅简介 多晶硅多晶硅 poly

13、crystalline silicon polycrystalline silicon 性质：灰色金属光泽。性质：灰色金属光泽。 密度：密度：2.322.322.34g/cm32.34g/cm3。 熔点：熔点：14101410。 沸点：沸点：23552355。 溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。 硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。 加热至加热至800800以上即有延性，以上即有延性，13001300时显出明显变形。时显出明显变形。 常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反响。

14、高温熔常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反响。高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。多晶硅简介 电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的根底材料。根底材料。 由枯燥硅粉与枯燥氯化氢气体在一定条件下氯由枯燥硅粉与枯燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷

15、凝、精馏、复原而得。化，再经冷凝、精馏、复原而得。 多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息根底材料，被称为体器件的电子信息根底材料，被称为“微电子微电子大厦的基石。大厦的基石。多晶硅简介 多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，那么这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性

16、质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。多晶硅简介 多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同，分为金属级、电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55左右，太阳能级多晶硅占45，随着光伏产业的迅猛开展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的开展，2021年太阳能多晶硅的需求量已明显超过电子级多晶硅。 多晶硅是制备单晶硅和太阳能电池的原材料,是全球电子工业及光伏产业的

17、基石。按照硅含量纯度可分为太阳能级硅(6N)和电子级硅(11N)。目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺 目前生产多晶硅的方法主要有改进西门子法闭环式三氯氢硅氢复原法，硅烷法硅烷热分解法，流化床法，冶金法，气液沉积法。改进西门子法闭环式三氯氢硅氢复原法 改进西门子法是用氯和氢合成氯化氢或外购氯化氢，氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行别离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢复原炉内进行CVD反响生产高纯多晶硅。国内外现有的多晶硅厂绝大局部采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺 硅

18、烷法硅烷法硅烷热分解法硅烷热分解法 硅烷硅烷SiH4是以四氯化硅氢化法、是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物复原法、硅的直硅合金分解法、氢化物复原法、硅的直接氢化法等方法制取。然后将制得的硅接氢化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。以前只有日本小松掌握此棒状多晶硅。以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。美国没有继续扩大生产。美国Asimi和和SGS公公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。电子级多晶硅产

19、品。目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺 流化床法流化床法 以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内沸腾床高温高压下生成三氯料在流化床内沸腾床高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反响生成氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反响生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。制得的硅烷气二氯二氢硅，继而生成硅烷气。制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反响炉内进行连通入加有小颗粒硅粉的流化床反响炉内进行连续热分解反响，生成粒状多晶硅产品。因为在续热分解反响，生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反响炉内参与反响的硅外表积大，生产流化

20、床反响炉内参与反响的硅外表积大，生产效率高，电耗低与本钱低，适用于大规模生产效率高，电耗低与本钱低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。唯一的缺点是平安性差，危太阳能级多晶硅。唯一的缺点是平安性差，危险性大。其次是产品纯度不高，但根本能满足险性大。其次是产品纯度不高，但根本能满足太阳能电池生产的使用。太阳能电池生产的使用。目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺 除了上述改进西门子法、硅烷热分解法、流化床反响炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术：目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺 1冶

21、金法生产太阳能级多晶硅冶金法生产太阳能级多晶硅 主要工艺是：选择纯度较好的工业硅即主要工艺是：选择纯度较好的工业硅即冶金硅进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除冶金硅进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中金属杂质聚集的局部和外表局部后，进硅锭中金属杂质聚集的局部和外表局部后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的局部和去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的局部和外表局部，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解外表局部，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中

22、去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。硅。目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺目前世界上主要的几种多晶硅生产工艺 2气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅 主要工艺是：将反响器中的石墨管的主要工艺是：将反响器中的石墨管的温度升高到温度升高到1500，流体三氯氢硅和氢，流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注入，在石墨管内壁气从石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500高温处反响生成液体状硅，然后高温处反响生成液体状硅，然后滴入底部，温度上升变成固体粒状的太滴入底部，温度上升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。阳能级多晶硅。改进西门子法介绍改进西

23、门子法介绍 在1955年西门子公司成功开发了利用氢气复原三氯硅烷SiHCl3在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于1957年开始了工业规模的生产，这就是通常所说的西门子法。改进西门子法介绍改进西门子法介绍 在西门子法工艺的根底上，通过增加复原尾气干法回收系统、SiCl4氢化工艺，实现了闭路循环，于是形成了改进西门子法。 具体生产工艺流程见以下图改进西门子法介绍改进西门子法介绍改进西门子法介绍改进西门子法介绍 改进西门子法的生产流程是利用氯气和氢气合成HCl或外购HCl，HCl和冶金硅粉在一定温度下合成SiHCl3，别离精馏提纯后的SiHCl3进入氢复原炉被氢气复原，通过化学气相沉积反响生产高纯多

24、晶硅。改进西门子法生产多晶硅属于高能耗的产业，其中电力本钱约占总本钱的70%左右。SiHCl3复原时一般不生产硅粉，有利于连续操作。该法制备的多晶硅还具有价格比较低、可同时满足直拉和区熔要求的优点。因此是目前生产多晶硅最为成熟、投资风险最小、最容易扩建的工艺，国内外现有的多晶硅厂大多采用此法生产SOG硅与EG硅，所生产的多晶硅占当今世界总产量的7080%。改进西门子法的工艺流程改进西门子法的工艺流程 改进西门子法在多晶硅生产当中是一种非常成熟的方法，国内大局部厂家都在采用此种方法生产多晶硅。改进西门子法大体可分为6个工序：即合成、提纯、复原、尾气回收、氢化和后处理。改进西门子法的工艺流程改进西

25、门子法的工艺流程 合成工序是在流化床反响器中用纯度约99%的金属硅(工业硅)与HCI反响生成SiHC13(三氯氢硅)。 提纯工序采用多级分馏塔对三氯氢硅进行精制，除去SiC14及硼、磷等有害杂质。 复原工序是在化学蒸发沉积反响器 (复原炉)内加氢复原三氯氢硅，先在复原炉中预先放置初始硅芯，利用特别的启动装置来对初棒进行预热，然后对初棒直接通电加热，三氯氢硅复原后在初棒上沉积出多晶硅棒。 改进西门子法的工艺流程改进西门子法的工艺流程 尾气回收工序对来自复原炉、氢化炉、合成洗涤塔顶冷却器的三氯氢硅、四氯化硅、氢气和氯化氢等进行别离、净化、再生和回收。 氢化工序是在高压反响器内把SiCl4转化为三氯

26、氢硅再返回复原炉循环利用。 后处理工序对最终多晶硅产品进行破碎、净化、包装。 改进西门子法的工艺流程改进西门子法的工艺流程 该工艺涉及的主要化学反响式如下：该工艺涉及的主要化学反响式如下： Si +3HCI=SiHC13 + H2 + Q 合成合成 SiHC13 + H2=Si +3HC1-Q 复原复原 理论上，理论上，H2及及HCI是可以平衡的。改进西门子法是可以平衡的。改进西门子法的特点是加强尾气的干法回收，对尾气进行加压多级的特点是加强尾气的干法回收，对尾气进行加压多级冷凝别离处理。别离出来的三氯氢硅、氯化氢、氢气冷凝别离处理。别离出来的三氯氢硅、氯化氢、氢气返回系统利用，别离出来的四氯

27、化硅加氢反响转化成返回系统利用，别离出来的四氯化硅加氢反响转化成三氯氢硅后返回复原炉。这样可以使三氯氢硅后返回复原炉。这样可以使HCI和和H2得到循得到循环使用，环使用， HCI和和H2那么只需补充生产中的损耗量即可，那么只需补充生产中的损耗量即可，从而大大降低物料消耗，并可将从而大大降低物料消耗，并可将 “三废量减少到最三废量减少到最低程度。低程度。改进西门子法中的核心技术改进西门子法中的核心技术 A A、大型多对棒节能型复原炉。为了到达节能降耗的目的，、大型多对棒节能型复原炉。为了到达节能降耗的目的，多晶硅复原炉必须大型化。大型节能复原炉的特点是炉内多晶硅复原炉必须大型化。大型节能复原炉的

28、特点是炉内可同时加热许多根初棒，以减少炉壁辐射所造成的热损失可同时加热许多根初棒，以减少炉壁辐射所造成的热损失; ;复原炉的内壁进行镜面处理，使辐射热能反射，以减少热复原炉的内壁进行镜面处理，使辐射热能反射，以减少热损失损失; ;炉内压力和供气量得到提高，加大了硅沉积反响的速炉内压力和供气量得到提高，加大了硅沉积反响的速度。度。 目前，国外大型复原炉的操作压力达目前，国外大型复原炉的操作压力达0.6MPa,0.6MPa,硅棒的总数主硅棒的总数主要是要是1212和和2424对，局部已经到达对，局部已经到达4848对和对和5454对，硅棒长度在对，硅棒长度在1.51.5米以上，棒直径到达米以上，棒

29、直径到达200200毫米，每炉产量可达毫米，每炉产量可达5-65-6吨甚至吨甚至1010多吨，复原电耗那么大幅度下降，低至每公斤多晶硅多吨，复原电耗那么大幅度下降，低至每公斤多晶硅50kWh50kWh。改进西门子法中的核心技术改进西门子法中的核心技术 B、四氯化硅的氢化反响技术。用西门子法生产多晶硅时在氯化工序和复原工序都要产生大量的副产物四氯化硅。一般每生产1公斤多晶硅产品，大约要产生18-20公斤四氯化硅。对四氯化硅必须进行处理，目前主要采用氢化技术，将四氯化硅转化成多晶硅生产的原料三氯氢硅，该方法可以充分利用资源，缺点是转化率较低使多晶硅生产本钱和电耗升高。改进西门子法中的核心技术改进西

30、门子法中的核心技术 C、复原尾气的干法回收技术。在复原生长多晶硅时，会产生复原尾气。如果将尾气放空排放，不仅浪费了能源和原材料，还会对环境造成污染。复原炉尾气的主要成分是氢、氯化氢、三氯氢硅、四氯化硅，经过加压和冷却后，其中的三氯氢硅和四氯化硅被冷凝别离出来，然后再分馏出三氯氢硅直接送到复原炉，以生产多晶硅。分馏出的四氯化硅那么送到氢化工序，经氢化后，局部转化成三氯氢硅，氢化后的气体再经别离塔别离出三氯氢硅和四氯化硅，再分别送到复原系统和氢化工序循环使用。此外，复原炉尾气经加压和冷却后的不凝气体，主要是氢和氯化氢，它们在加压和低温条件下，通过特殊的别离工艺，使氢和氯化氢别离出来并返回流程中利用

31、。复原尾气干法回收的整套工艺都不接触水分，只是把尾气中各种成分逐一别离，并且不受污地回收，再送回相适应的工序重复利用，实行闭路循环式工作。提纯工序介绍提纯工序介绍 提纯工序共包括：精馏、罐区、装车台、废气残液处提纯工序共包括：精馏、罐区、装车台、废气残液处理理-1-1。 精馏作用：别离提纯氯硅烷，得到精制的三氯氢硅、精馏作用：别离提纯氯硅烷，得到精制的三氯氢硅、四氯化硅，除去各种杂质。四氯化硅，除去各种杂质。 罐区作用：接收、缓存外部物料，储存提纯工序的各罐区作用：接收、缓存外部物料，储存提纯工序的各种物料。种物料。 装车台作用：装二级三氯氢硅、回收三氯氢硅、工业装车台作用：装二级三氯氢硅、回

32、收三氯氢硅、工业级四氯化硅、精制四氯化硅等级四氯化硅、精制四氯化硅等, ,卸外购三氯氢硅。卸外购三氯氢硅。 废气残液处理废气残液处理-1-1作用：处理提纯工序产生的废气、残作用：处理提纯工序产生的废气、残液。液。二级三氯氢硅储罐01V0703B二级三氯氢硅储罐01V0703A合成氯硅烷储罐01V0704D合成氯硅烷储罐01V0704C合成氯硅烷储罐01V0704B合成氯硅烷储罐01V0704A氢化循环氯硅烷01V0722B氢化循环氯硅烷01V0722A还原循环氯硅烷01V0721B还原循环氯硅烷01V0721A粗三氯氢硅储罐01V0701C粗三氯氢硅储罐01V0701B粗三氯氢硅储罐01V07

33、01A精制三氯氢硅储罐01V0705F精制三氯氢硅储罐01V0705E精制三氯氢硅储罐01V0705D精制三氯氢硅储罐01V0705C精制三氯氢硅储罐01V0705B精制三氯氢硅储罐01V0705A工业级四氯化硅储罐01V0716A工业级四氯化硅储罐01V0716B精制四氯化硅储罐01V0717A精制四氯化硅储罐01V0717B精制四氯化硅储罐01V0717C事故排放槽01V0706备用1#罐01V0731A备用2#罐01V0731B备用3#罐01V0731C备用4#罐01V0731D备用5#罐01V0731E备用6#罐01V0731F备用7#罐01V0732A备用8#罐01V0732B备用9

34、#罐01V0732C备用10#罐01V0732D提纯工序罐区储罐分布图1#罐区3#罐区备用罐区2#罐区装车台提提 纯纯 本工序分为三局部，其主要功能为：本工序分为三局部，其主要功能为： a. a. 合成精馏：用多级精馏的方法，将来自三氯氢硅合合成精馏：用多级精馏的方法，将来自三氯氢硅合成气干法别离工序的粗三氯氢硅进行精制，得到多晶成气干法别离工序的粗三氯氢硅进行精制，得到多晶硅级的精制三氯氢硅；硅级的精制三氯氢硅； b. b. 复原精馏：用多级精馏的方法，将从复原尾气干法复原精馏：用多级精馏的方法，将从复原尾气干法别离工序中别离出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到别离工序中别离出并返回的氯硅烷冷凝

35、液精制，得到多晶硅级的精制三氯氢硅循环使用；多晶硅级的精制三氯氢硅循环使用； c. c. 氢化精馏：用多级精馏的方法将从氢化尾气干法别氢化精馏：用多级精馏的方法将从氢化尾气干法别离工序中别离出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到多离工序中别离出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到多晶硅级的精制三氯氢硅循环使用，同时将别离出的四晶硅级的精制三氯氢硅循环使用，同时将别离出的四氯化硅与复原精馏中别离出的四氯化硅一起精馏，得氯化硅与复原精馏中别离出的四氯化硅一起精馏，得到精制四氯化硅送去四氯化硅氢化工序。到精制四氯化硅送去四氯化硅氢化工序。合成粗馏工艺流程图合成精馏工艺流程图复原精馏工艺流程图 氢化精馏工艺流程图

36、提提 纯纯 除了设备问题以外，精馏操作过程的影响因素主要有以下几个方面：塔的温度和压力包括塔顶、塔釜和某些有特殊意义的塔板；进料状态；进料量；进料组成；进料温度；塔内上升蒸汽速度和蒸发釜的加热量；回流量；塔顶冷剂量；塔顶采出量和塔底采出量。塔的操作就是按照塔顶和塔底产品的组成要求来对这几个影响因素进行调节。三氯氢硅氢复原的原理及影响因素三氯氢硅氢复原的原理及影响因素1. 1.三氯氢硅复原反响原理三氯氢硅复原反响原理经提纯和净化的经提纯和净化的SiHCl3SiHCl3和和H2H2，按一定比例进入复原炉，按一定比例进入复原炉，在在1080108011001100温度下，温度下，SiHCl3SiHC

37、l3被被H2H2复原，生成复原，生成的硅沉积在发热体硅芯上。的硅沉积在发热体硅芯上。化学方程式：化学方程式： SiHCl3 + H2 Si + 3HCl (SiHCl3 + H2 Si + 3HCl (主主) )同时还发生同时还发生SiHCl3SiHCl3热分解和热分解和SiCl4SiCl4的复原反响：的复原反响： 4SiHCl3 Si + 3SiCl4 +2H24SiHCl3 Si + 3SiCl4 +2H2 SiCl4+ 2H2 Si + 4HCl SiCl4+ 2H2 Si + 4HCl 以及杂质的复原反响，例如：以及杂质的复原反响，例如：2BCl3 + 3H2 2B + 6HCl2PC

38、l3 + 3H2 2P + 6HCl108011001080110010801100三氯氢硅氢复原的影响因素三氯氢硅氢复原的影响因素1. 氢复原反响及沉积温度氢复原反响及沉积温度 SiHCl3和和SiCl4氢复原是吸热反响，因此升高温度使平衡氢复原是吸热反响，因此升高温度使平衡向吸热一方移动，有利于硅的沉积，会使硅的结晶性能向吸热一方移动，有利于硅的沉积，会使硅的结晶性能好，而且外表具有光亮的灰色金属光泽。但实际上反响好，而且外表具有光亮的灰色金属光泽。但实际上反响温度不能太高，因为：温度不能太高，因为：硅和其他半导体材料一样，自气相往固态载体上沉积时，硅和其他半导体材料一样，自气相往固态载体

39、上沉积时，都有一个最高温度，当反响超过这个温度，随着温度的都有一个最高温度，当反响超过这个温度，随着温度的升高，沉积速度反而下降。升高，沉积速度反而下降。温度太高，沉积的硅化学活性增强，受到设备材质沾污的温度太高，沉积的硅化学活性增强，受到设备材质沾污的可能性增强。可能性增强。对硅极为有害的对硅极为有害的B、P化合物，随着温度增高，其复原量也化合物，随着温度增高，其复原量也加大，这将使硅的沾污增加。加大，这将使硅的沾污增加。过高的温度，会发生硅的逆腐蚀反响。过高的温度，会发生硅的逆腐蚀反响。 三氯氢硅氢复原的影响因素三氯氢硅氢复原的影响因素2. 反响混合气配比反响混合气配比 所谓反响混合气配比

40、是指复原剂氢气和原料三氯氢硅的所谓反响混合气配比是指复原剂氢气和原料三氯氢硅的摩尔比。摩尔比。在在SiHCl3氢复原过程中，由于氢复原过程中，由于H2缺乏，发生其它副反响。因缺乏，发生其它副反响。因此，此，H2必须过量，这样有利于提高实收率，而且产品结晶必须过量，这样有利于提高实收率，而且产品结晶质量也较好。但是，质量也较好。但是，H2和和SiHCl3的摩尔配比也不能太大，的摩尔配比也不能太大，因为：因为：配比太大，配比太大，H2得不到充分利用，造成浪费。同时，氢气量太得不到充分利用，造成浪费。同时，氢气量太大，会稀释大，会稀释SiHCl3的浓度，减少的浓度，减少SiHCl3和硅棒外表碰撞的和

41、硅棒外表碰撞的几率，降低硅的沉积速度，降低硅的产量。几率，降低硅的沉积速度，降低硅的产量。从从BCl3、PCl3氢复原反响可以看出，过高的氢复原反响可以看出，过高的H2浓度不利于抑浓度不利于抑制制B、P的析出，影响产品的质量。的析出，影响产品的质量。因此，选择适宜的配比，使之有利于提高硅的转化率，又有利因此，选择适宜的配比，使之有利于提高硅的转化率，又有利于抑制于抑制B、P析出。析出。三氯氢硅氢复原的影响因素三氯氢硅氢复原的影响因素3. 反响气体流量反响气体流量 在保证到达一定沉积速率的条件下，流量越大，炉产量越高。在保证到达一定沉积速率的条件下，流量越大，炉产量越高。流量大小与复原炉结构和大

42、小，特别时载体外表积大小有流量大小与复原炉结构和大小，特别时载体外表积大小有关。关。 增大气体流量后，使炉内气体湍动程度随之增加。这将有效增大气体流量后，使炉内气体湍动程度随之增加。这将有效地消除灼热载体外表的气体边界层，其结果将增加复原反地消除灼热载体外表的气体边界层，其结果将增加复原反响速度，使硅的实收率得到提高，但反响气体流量不能增响速度，使硅的实收率得到提高，但反响气体流量不能增的太大，否那么造成反响气体在炉内停留时间太短，转化的太大，否那么造成反响气体在炉内停留时间太短，转化率相对降低，同时增大了干法回收岗位的工作量。率相对降低，同时增大了干法回收岗位的工作量。4. 沉积外表积与沉积

43、速度、实收率关系沉积外表积与沉积速度、实收率关系 硅棒的沉积外表积决定于硅棒的长度与直径，在一定长度下硅棒的沉积外表积决定于硅棒的长度与直径，在一定长度下外表积随硅的沉积量而增大，沉积外表积增大，那么沉积外表积随硅的沉积量而增大，沉积外表积增大，那么沉积速度与实收率也越高。所以采用多对棒，开大直径棒，有速度与实收率也越高。所以采用多对棒，开大直径棒，有利于提高生产效率。利于提高生产效率。三氯氢硅氢复原的影响因素三氯氢硅氢复原的影响因素5. 复原反响时间复原反响时间 尽可能延长反响时间，也就是尽可能使硅棒长粗，对提高产尽可能延长反响时间，也就是尽可能使硅棒长粗，对提高产品质量与产量都是有益的。随

44、着反响周期延长，沉积硅棒越品质量与产量都是有益的。随着反响周期延长，沉积硅棒越来越粗，载体外表越来越大，那么沉积速率不断增加，反响来越粗，载体外表越来越大，那么沉积速率不断增加，反响气体对沉积面碰撞时机也越多，因而产量就越高。而单位体气体对沉积面碰撞时机也越多，因而产量就越高。而单位体积内载体扩散入硅中的杂质量相对减少，这对提高硅的质量积内载体扩散入硅中的杂质量相对减少，这对提高硅的质量有益。有益。 延长开炉周期，相对应地减少了载体的单位消耗量，并缩短延长开炉周期，相对应地减少了载体的单位消耗量，并缩短停炉、装炉的非生产时间，有利于提高多晶硅的生产效率。停炉、装炉的非生产时间，有利于提高多晶硅

45、的生产效率。6.沉积硅的载体沉积硅的载体 作为沉积硅的载体材料，要求材料的熔点高、纯度高、在硅作为沉积硅的载体材料，要求材料的熔点高、纯度高、在硅中扩散系数小，要防止在高温时对多晶硅生产沾污，又应有中扩散系数小，要防止在高温时对多晶硅生产沾污，又应有利于沉积硅与载体的别离，因此，采用硅芯作为载体。利于沉积硅与载体的别离，因此，采用硅芯作为载体。原料的质量要求原料的质量要求 三氯氢硅氢复原岗位所需的原料有：氢气、三氯氢硅氢复原岗位所需的原料有：氢气、三氯氢硅、硅芯、石墨等。三氯氢硅、硅芯、石墨等。 氢气：需要控制露点，氧含量，碳含量等。氢气：需要控制露点，氧含量，碳含量等。 三氯氢硅：三氯氢硅：

46、 硅芯：需要控制直径、有效长度、弯曲度，硅芯：需要控制直径、有效长度、弯曲度，型号：型号：N N型，电阻率等。型，电阻率等。 石墨卡座：光谱纯、稠密质、内部结构均匀、石墨卡座：光谱纯、稠密质、内部结构均匀、无孔洞。加工件经纯水煮洗烘干，真空高温煅无孔洞。加工件经纯水煮洗烘干，真空高温煅烧后备用。烧后备用。三氯氢硅氢复原开炉过程中应注意的事项三氯氢硅氢复原开炉过程中应注意的事项 在开炉过程中，应按供料表要求改条件，在开炉过程中，应按供料表要求改条件，并缓慢均匀升硅棒电流，保持硅棒的温度在并缓慢均匀升硅棒电流，保持硅棒的温度在1080108011001100。经常检查控制条件是否稳。经常检查控制条

47、件是否稳定，并适时调节，经常关擦炉内硅棒生长有定，并适时调节，经常关擦炉内硅棒生长有无异常，以便及时处理。经常检查复原底盘、无异常，以便及时处理。经常检查复原底盘、电极电极, ,检查冷却水是否通畅，水温、水压及操检查冷却水是否通畅，水温、水压及操作系统压力是否正常。作系统压力是否正常。夹层对多晶质量的影响夹层对多晶质量的影响 硅棒从复原炉取出后，从硅棒的横断面上可以看到一圈圈的硅棒从复原炉取出后，从硅棒的横断面上可以看到一圈圈的层状结构，是一个同心圆。多晶硅夹层一般分为氧化夹层和温层状结构，是一个同心圆。多晶硅夹层一般分为氧化夹层和温度夹层也叫无定形硅夹层两种。度夹层也叫无定形硅夹层两种。1.

48、 氧化夹层氧化夹层在复原过程中，当原料混合气中混有水汽或氧时，那么会发生水在复原过程中，当原料混合气中混有水汽或氧时，那么会发生水解及氧化，生成一层解及氧化，生成一层SiO2氧化层附在硅棒上，当被氧化的硅氧化层附在硅棒上，当被氧化的硅棒又接续沉积硅时，就形成棒又接续沉积硅时，就形成“氧化夹层。在光线下能看到五氧化夹层。在光线下能看到五颜六色的光泽。酸洗也不能除去这种氧化夹层，拉晶时还会产颜六色的光泽。酸洗也不能除去这种氧化夹层，拉晶时还会产生生“硅跳。硅跳。应注意保证进入复原炉内氢气的纯度，使氧含量和水分降至规定应注意保证进入复原炉内氢气的纯度，使氧含量和水分降至规定值以下，开炉前一定要对设备

49、进行认真的检查，防止有漏水现值以下，开炉前一定要对设备进行认真的检查，防止有漏水现象。象。夹层对多晶质量的影响夹层对多晶质量的影响2. 温度夹层温度夹层在复原过程中，在比较低的温度进行时，此时沉积硅为在复原过程中，在比较低的温度进行时，此时沉积硅为无定形硅，此时提高反响温度继续沉积时，就形成了无定形硅，此时提高反响温度继续沉积时，就形成了暗褐色的温度夹层因为这种夹层很大程度受温度的暗褐色的温度夹层因为这种夹层很大程度受温度的影响，因此成为影响，因此成为“温度夹层。它是一种疏松、粗温度夹层。它是一种疏松、粗糙的夹层，中间常常有许多气泡和杂质。用酸腐蚀都糙的夹层，中间常常有许多气泡和杂质。用酸腐蚀

50、都无法处理掉，拉晶溶料时重那么也会发生无法处理掉，拉晶溶料时重那么也会发生“硅跳。硅跳。应注意：启动完成进料时，要保持反响温度，缓慢通入应注意：启动完成进料时，要保持反响温度，缓慢通入混合气，在正常反响过程中缓慢升电流，使反响温度混合气，在正常反响过程中缓慢升电流，使反响温度稳定，不能忽高忽低。突然停电或停炉时，要先停混稳定，不能忽高忽低。突然停电或停炉时，要先停混合气。合气。多晶硅下游产品简介 太阳能电池的原理太阳能电池的原理 太阳光照在半导体太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴结上，形成新的空穴-电电子对，在子对，在p-n结电场的作用下，空穴由结电场的作用下，空穴由n区流向区流向p区，

51、电子由区，电子由p区流向区流向n区，接通电路后就形成区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光是光热热电转换方式，另一种是光电转换方式，另一种是光电直接电直接转换方式。转换方式。 光热电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。 光电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光电转换的根本装置就是太阳能电池。 太阳能电池根据所用材料的不同，太阳太阳能电池根据所用

52、材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前开展最成熟的，在应用中居主池是目前开展最成熟的，在应用中居主导地位。导地位。 太阳能电池组件生产工艺太阳能电池组件生产工艺 组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的组件

53、板。电池的封装不仅可池也生产不出好的组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意的关键，所以组件板的封装质量非常客户满意的关键，所以组件板的封装质量非常重要。重要。 组件生产流程组件生产流程 1、电池检测2、正面焊接检验3、反面串接检验4、敷设玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设5、层压6、去毛边去边、清洗7、装边框涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶8、焊接接线盒9、高压测试10、组件测试外观检验11、包装入库 太阳电池组装工艺简介：太阳电池组装工艺简介： 工艺简介：在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识工艺简介：在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识.1、电池测试：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，、电池测试：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数电流和电压的大小对其进行分行分类；电池测试即通过测试