該技術(shù)成熟于上世紀70年代,在沉寂近20年后,伴隨光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,世界各國均對該技術(shù)進(jìn)行二次創(chuàng )新,如中硅高科突破了大型低溫氫化技術(shù)、大型節能還原爐技術(shù)、高效加壓精餾提純技術(shù)、高效加壓三氯氫硅合成技術(shù)、尾氣干法回收技術(shù)、四氯化硅生產(chǎn)氣相白碳黑技術(shù)和熱能綜合利用技術(shù)。隨規?;a(chǎn),該技術(shù)仍有提升空間。
近年來(lái),改良西門(mén)子法技術(shù)隨其產(chǎn)量的擴張,其競爭能力得以強化,主流工藝地位進(jìn)一步穩固,未來(lái)20年甚至更多年仍將是主流技術(shù)。改良西門(mén)子法因為產(chǎn)品純度高、生產(chǎn)成本低,可以滿(mǎn)足大規模、安全、環(huán)保生產(chǎn)要求,成為市場(chǎng)首選的主流工藝。從成本角度比較,瓦克和REC的成本已經(jīng)基本接近,顯示出該技術(shù)具備旺盛的生命力。下面介紹一下幾種主要的多晶硅的生產(chǎn)方法。
1 改良西門(mén)子法——閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法
改良西門(mén)子法是用氯和氫合成氯化氫(或外購氯化氫),氯化氫和產(chǎn)業(yè)硅粉在一定的溫度下合成三氯氫硅,然后對三氯氫硅進(jìn)行分離精餾提純,提純后的三氯氫硅在氫還原爐內進(jìn)行CVD反應生產(chǎn)高純多晶硅。
國內外現有的多晶硅廠(chǎng)盡大部分采用此法生產(chǎn)電子級與太陽(yáng)能級多晶硅。
2 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。以前只有日本小松把握此技術(shù),由于發(fā)生過(guò)嚴重的爆炸事故后,沒(méi)有繼續擴大生產(chǎn)。但美國Asimi和SGS公司仍采用硅烷氣熱分解生產(chǎn)純度較高的電子級多晶硅產(chǎn)品。
3 流化床法
以四氯化硅、氫氣、氯化氫和產(chǎn)業(yè)硅為原料在流化床內(沸騰床)高溫高壓下天生三氯氫硅,將三氯氫硅再進(jìn)一步歧化加氫反應天生二氯二氫硅,繼而天生硅烷氣。
制得的硅烷氣通進(jìn)加有小顆粒硅粉的流化床反應爐內進(jìn)行連續熱分解反應,天生粒狀多晶硅產(chǎn)品。由于在流化床反應爐內參與反應的硅表面積大,生產(chǎn)效率高,電耗低與本錢(qián)低,適用于大規模生產(chǎn)太陽(yáng)能級多晶硅。唯一的缺點(diǎn)是安全性差,危險性大。其次是產(chǎn)品純度不高,但基本能滿(mǎn)足太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的使用。
此法是美國聯(lián)合碳化合物公司早年研究的工藝技術(shù)。目前世界上只有美國MEMC公司采用此法生產(chǎn)粒狀多晶硅。此法比較適合生產(chǎn)價(jià)廉的太陽(yáng)能級多晶硅。
4 太陽(yáng)能級多晶硅新工藝技術(shù)
除了上述改良西門(mén)子法、硅烷熱分解法、流化床反應爐法三種方法生產(chǎn)電子級與太陽(yáng)能級多晶硅以外,還涌現出幾種專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)太陽(yáng)能級多晶硅新工藝技術(shù)。
冶金法生產(chǎn)太陽(yáng)能級多晶硅
據資料報導:日本川崎制鐵公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太陽(yáng)能電池廠(chǎng)(SHARP公司)應用,現已形成800噸/年的生產(chǎn)能力,全量供給SHARP公司。