多晶硅是太陽能光伏電池產(chǎn)業(yè)、半導體工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)中重要的功能性材料。目前改良西門子法是多晶硅的主流生產(chǎn)工藝。該方法采用高純氯硅烷在還原爐內(nèi)進行氣相沉積反應生產(chǎn)高純多晶硅，即在1050℃—1080℃的硅芯表面，氯硅烷被還原為硅并不斷沉積生長，形成多晶硅棒。
多晶硅還原裝置是多晶硅最終產(chǎn)品的生產(chǎn)車間，同時也是多晶硅生產(chǎn)過程中的主要耗能單元。該裝置的高效、高質(zhì)量生產(chǎn)運行對最終產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗均起到?jīng)Q定性作用。
“傳統(tǒng)改良西門子法生產(chǎn)多晶硅過程中，三氯氫硅和二氯二氫硅的物料在上游裝置混合成一股物料進入還原爐，二者配比難以在生產(chǎn)過程中進行具體調(diào)節(jié)。”該項目技術(shù)負責人告訴記者，這導致在多晶硅還原爐生產(chǎn)初期，二氯二氫硅比例相對較低，硅芯生長速度較慢；在多晶硅還原爐生產(chǎn)后期，二氯二氫硅比例相對較高，使得無定形硅粉大量生成，發(fā)生“霧化現(xiàn)象”，影響產(chǎn)品美觀度。同時，無定形硅粉堵塞管道系統(tǒng)，不利于還原爐正常生產(chǎn)。
為解決上述問題，中國化學華陸公司多晶硅技術(shù)團隊經(jīng)過多年攻關(guān)探索，提出用于多晶硅生產(chǎn)提高還原沉積反應效率的方法。該方法將三氯氫硅和二氯二氫硅液體分別采用獨立的汽化器和過熱器，分別進行汽化和過熱，三氯氫硅氣體、二氯二氫硅氣體及高純氫氣通過各自獨立的流量控制單元，在生產(chǎn)過程中合適的時間控制合適的配比和流量進入還原爐進行反應，以分階段控制三氯氫硅和二氯二氫硅的配比進料。在反應初期，控制較大比例的二氯二氫硅進入還原爐，使得硅芯在初期快速增長，以提高初期系統(tǒng)沉積效率。同時，為了避免后期還原爐出現(xiàn)“霧化”等不利生產(chǎn)現(xiàn)象發(fā)生，在多晶硅沉積反應后期全部停止二氯二氫硅進料。
該項目技術(shù)負責人介紹，利用新方法，多晶硅的有效轉(zhuǎn)化率可從之前的8.5%提升至10%以上；該方法在避免無定型硅粉產(chǎn)生的同時，提高了多晶硅產(chǎn)品致密料的比例，為多晶硅生產(chǎn)節(jié)能降耗、產(chǎn)品利用率提升等提供了有力技術(shù)支撐。
據(jù)介紹，長期以來，中國化學華陸公司堅持深耕多晶硅領(lǐng)域。該公司憑借在有機硅、三氯氫硅合成等硅材料方面積累的豐富經(jīng)驗，成功開發(fā)出冷氫化等系列技術(shù)，解決了制約我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題，實現(xiàn)了多晶硅技術(shù)及生產(chǎn)設備的自主化、國產(chǎn)化，成功走出了一條多晶硅關(guān)鍵核心技術(shù)的自主創(chuàng)新之路。
來源：科技日報
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