原创《多晶硅生产技术方向》：关于免费方向论文范文在这里免费下载与阅读,为您的方向相关论文写作提供资料。
【摘 要】多晶硅是单晶硅中最重要的形式之一.由于它的半导体特性,它已被广泛应用于微电子工业和光伏产业.随着光伏产业的快速发展和太阳能电池对多晶硅需求的快速增长,世界各国都在竞相开发低成本、低能耗的太阳能级多晶硅的新技术和技术,并倾向于制备低纯度的太阳能级多晶硅工艺和制造.采用高纯度电子级多晶硅技术,进一步降低了成本.
【关键词】多晶硅；生产技术；发展方向
一、多晶硅的生产工艺
目前多晶硅的生产技术主要包括：改良西门子法、物理冶金法和硅烷法.改良西门子法能耗较高在80-200kWh/kg,纯度可以达到电子级多晶硅标准9N-12N；物理冶金法虽然能耗较低为30-50kWh/kg,但是纯度只能做到5N-6N,而且生产出的多晶硅存在纯度不均匀,产出的电池存在转换效率衰减等问题；硅烷法可以生产12N以上的电子级多晶硅,但是硅烷属于易燃易爆物质,存在一定的安全隐患.改良西门子法因技术相对成熟,可以相对较低的成本生产出高纯度的多晶硅,是目前多晶硅生产的主流技术,占全球多晶硅产能的80%,在中国的多晶硅产能中份额超过90%.
二、多晶硅生产三种技术方法
(一)改良西门子法
基于西门子法工艺,经过加大还原尾气干法回收系统和四氢氯化硅氧化工艺.实现闭路循环,则构成改良西门子法,即闭环式三氯氢硅还原法.该方法主要有三氯硅烷合成、三氯硅烷蒸馏提纯、三氯硅烷还原、尾气回收、四氯化硅的氢化分离.
(二)硅烷流化床法
流化床工艺是美国联合碳公司在早期制备的多晶硅技术.该方法采用四氯化硅、氢气、氯化氢以及工业硅作为原料,在高温高压流化床（沸腾床）中生成三氯氢硅,然后再将三氯氢硅再深一步生成二氯二氢硅,然后生成硅烷气体.将硅烷气添加到流化床反应器中,用小颗粒硅粉进行连续热分解反映,形成粒状多晶硅产品.由于流化床反应器中硅的表面积较大,因此该方法生产效率高,功耗低,成本低.然而,工艺和设备的安全性很高,关键设备的材料也很高.否则,产品的纯度将受到严重影响.该方法适用于低成本的太阳能多晶硅的大规模生产.
(三)气液沉积技术
在初期,日本研制并掌握了气液沉积法.在一个管状反应器中,液态硅是由1500摄氏度的高温气体直接产生的,因为它的反应温度更高,而与现有的改进的西门子方法相比,它有更快的沉降速度.主要的工艺是通过氯气和二氧化硅的反应,通过氯气和二氧化硅的反应生成四氯化硅.四氯化硅分离和萃取后,在气液沉积反应器中产生多晶硅液滴.工业硅不再是工艺的起始原料,它的原材料是二氧化硅.从工艺入手,将二氧化硅熔炼成工业硅粉,可以有效地节省硅粉,使整个多晶硅工艺大大降低.四氯化硅的纯化效果会更好,纯度高.这不仅能有效降低多晶硅的生产成本,而且能生产出更高纯度的多晶硅.因此,在未来的生产中,需要进一步开发和整合该技术,关键是气液沉积和四氯化硅技术的研究与开发.在三种多晶硅制备方法中,改进的西门子法和硅烷法占总市场的99%,而汽液沉积法只占市场的1%,其中绝大多数处于实验状态.
三、改良西门子法与硅烷流化床法比较
(一)工艺技术方案比较
用于批量多晶硅生产的改进的西门子方法具有以下优点：由于改进的西门子方法,使用多棒和大直径还原炉能够有效地降低还原炉消耗的电能,改进的西门子方法能够有效地回收还原尾气并降低材料消耗.由于改进的西门子方法是一个封闭的电路系统,多晶硅生产中的各种材料都得到了充分的利用,废料很少.与传统的西门子法律相比,污染已经得到控制,环境得到了保护.硅烷流化床工艺生产的粒状多晶硅具有生产快、效率高、成本低的特点；生产过程节能,耗电量小；连续不间断生产；闭路生产和三废排放；产品方案可根据市场情况进行调整,其中间产品三氯硅烷和硅烷可以作为产品销售.
(二)产品在下游光伏产线的应用
在多晶硅下游的晶体生长过程中,使用大块硅可以保证晶体的质量,为后续电池的转换效率提供良好的基础.但是,有一些潜在的风险因素,如负荷能力较低和二次进料不方便,对生产效率、生产率和生产都有很大影响.如果使用颗粒硅,加载时间的可以提高生产效率,但由于颗粒小于散装硅,硅和吸尘链接的质量更轻的水晶,可以将原料颗粒飞溅造成的颗粒硅,这可能会导致生产不安全、不稳定过程.目前颗粒多晶硅纯度低,杂质含量高.使用粒状硅不能保证产品的质量.为了增加材料的用量,提高生产效率,降低生产成本,可将粒状多晶硅添加到块状材料中,以弥补大块硅材料之间的间隙,最大限度地增加载荷,节省成本.通过坩埚负荷试验,与100%西门子散装材料相比,50%的西门子散装和50%粒状多晶硅混合料可使初始坩埚重量增加29.3%,使加载时间减少41%,效益显著.
四、结语
综上所述,随着我国工业发展水平的提高,对多晶硅材料的需求也在不断增加.然而,由于生产过程的复杂性,很难简单地按照传统工艺完成生产.因此,本文分析和改进的西门子法、硅烷流化床技术和气液沉积技术三种重要的技术方法.结果表明,改进后的西门子法和硅烷流化床法在工艺上是相同的,在下游光伏生产线上相互依赖.因此,这两种多晶硅制备工艺不能在短时间内被取代,并将共同发展.
参考文献
[1]赵建,詹水华,王,盛斌.多晶硅生产技术发展方向探讨[J].广州化工,2014,42（15）：17～20,38.
[2]王,赵建,詹水华,盛斌.多晶硅生产技术发展方向探讨[J].化工进展,2014,33（11）：2928～2935.
[3]薛濤.多晶硅生产技术发展方向分析[J].化工管理,2015（25）：105.
方向论文参考资料：
结论：多晶硅生产技术方向为关于对写作方向论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文方向论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
