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1.多晶硅的生产工艺:从西门子法到改良西门子法
从西门子法到改良西门子法的演进是一个从开环到闭环的过程。
1955年,德国西门子开发出以氢气(H2)还原高纯度三氯氢硅(SiHCl3),在加热到1100℃左右的硅芯(也称“硅棒”)上沉积多晶硅的生产工艺;1957年,这种多晶硅生产工艺开始应用于工业化生产,被外界称为“西门子法”。
由于西门子法生产多晶硅存在转化率低,副产品排放污染严重(例如四氯化硅SiCl4)的主要问题,升级版的改良西门子法被有针对性地推出。改良西门子法即在西门子法的基础上增加了尾气回收和四氯化硅氢化工艺,实现了生产过程的闭路循环,既可以避免剧毒副产品直接排放污染环境,又实现了原料的循环利用、大大降低了生产成本(针对单次转化率低)。因此,改良西门子法又被称为“闭环西门子法”。
改良西门子法一直是多晶硅生产最主要的工艺方法,目前全世界有超过85%的多晶硅是采用改良西门子法生产的。过去很长一段时间改良西门子法主要用来生产半导体行业电子级多晶硅(纯度在99.9999999%~99.999999999%,即9N~11N的多晶硅);光伏市场兴起之后,太阳能级多晶硅(对纯度的要求低于电子级)的产量迅速上升并大大超过了电子级多晶硅,改良西门法也成为太阳能级多晶硅最主要的生产方法。
2.改良西门子法生产多晶硅的工艺流程
(改良西门子法工艺流程示意图)
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