多晶硅生产的主要工艺技术口孟奔（四川大学物理学院四川・成都６１００６５）摘要：本文多晶硅的发展的介绍，多晶硅的生产工艺方法，国内发展过程、现状，现在在国内面临的问题等方面的介绍。关键词：多晶硅生产工艺中图分类号：Ｑ３ｌｌ文献标识码：Ａ文章编号：１００７－３９７３（２００８）０６一０４８一Ｏｌ２硅烷法——硅烷热分解法硅烷（ＳｉＨ。）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的商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，没有继续扩大生产。但美国Ａｓｉｍｉ和ＳＧＳ公司仍采用硅烷气热分解牛产纯度较高的电子级多晶硅产品。３流化床法以四氯化硅、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氢硅，将ｊ氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯■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应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内参与反应的硅表而积大，牛产效率高，电耗低与成本低，通用于大规模生芦‘太阳能级多晶硅。唯一的缺点是安全性差，危险性大。其次是产品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。目前世界＋卜．只有美国ＭＥＭｃ公司采用此法生产粒状多晶硅，此法比较适合，Ｅ产价廉的太阳能级多晶硅。４太阳能级多晶硅新工艺技术除了卜述改良西Ｊ’Ｊ子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法牛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。（１）冶金法生产太阳能级多晶硅。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，去除娃锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平Ｉ叉：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部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉巾去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。（２）气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅。将反应器中的石墨管的温度升高到１５００℃，流体三氯氢硅和氢气从石晕管的上部注入，在石墨管内壁１５００℃高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。（３）重掺硅废料提纯法生产太阳能级多晶硅。据美国ｃ叫ｓｔａｌｓｙｓｔｅｍｓ资料报导，美国通过对重掺单晶硅生产过程中产生的硅废料提纯后，可以用作人阳能电池生产用的多晶硅，最终成本价可望控制在２０美元依ｇ以下。中国现在虽然已经掌握了太阳能级硅的生产技术，但是还是存在很多问题：（Ｉ）仪器主要还是靠购买国外的；（２）生产成本不能控制的很低：（３）电子级硅的牛产技术还不够成熟；（４）国内面临着多晶硅投资过热的问题。２０世纪５０年代，第一个实用性的硅太阳电池在美国贝尔实验室内诞生。不久，它即被用丁Ｊ人造卫星的发电系统上。迄今为止，太空中成千的飞行器都装备了太阳电池发电系统。尽管如此，太阳电池在地面的应用却一直未得到广泛重视，直到２０世纪７ｏ年代世界出现“石油危机”，地面大规模应用太阳电池发电才被列上许多国家的议事日程。当时太阳能发电丰要使用的是单晶硅太阳电池。进入２０世纪８０年代ｒｆＩ期，环境继能源之后，义成为国际社会普遍关注的焦点之一，全人类又都把目光集巾到解决这两个问题的交叉点——人阳能光伏发电上，从而大大加速了开发利用的步伐。目前世界各国正在研究的太阳电池主要有单品硅、多晶硅、非晶硅太阳电池和多元化合物太阳电池，聚光太阳电池等其他类型的电池。高纯多晶硅是太阳能光伏产业的基础原料，在未来的５０年里，还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。如果说半导体硅材料是光伏产业的基础材料的话，多品硅材料则是其基础的基础，没有高纯度多晶硅，上述ｊ托ｊｌｐ就将面临无米之炊的困境，因此高纯多晶硅工业对光伏产业的重要作用和战略地位是显而易见的。２００５之前，美国、日本、德国等国掌握着多晶硅的生产技术和工艺，并对我国实行技术封锁。那是多晶硅市场售价的暴涨，危及到我国多晶硅下游产业的正常运营，并成为制约我国信息产业和光伏产业发展的瓶颈。直到保定天威英利新能源有限公司生产出我国第，‘块太阳能级多晶硅锭（这是我国第一块体积最大、技术含量最高的多晶硅锭，填补了我国不能商业化生产多晶硅太阳能电池的空白。这块多晶硅锭的体积６９０ｍｍ×６９０ｍｍ×２２０ｍｍ，重量达２４０千克）；河南洛阳中硅高科公司３００吨多品硅项目第一炉直径达到１３０毫米、长２米、重１．３吨的多晶硅产品在洛阳中硅高科公司成功出炉，标志着该项目建设已达到有关设计要求，该公司因此成为Ｆ｛前我国最大规模的多晶硅生产企业。第～炉产品成功出炉，也标志着国外对中国多晶硅生产技术的封锁垄断被打破。国内经过多年的努力，终于打破国外的技术封锁，现在多晶硅生产：在国内蓬勃发展，已有几家多晶硅企业的年产能达到１０００吨以上，也有很ｌｏｏＯ吨ｊ＿能的多晶硅生产企业在筹备建设ｔ｝Ｉ。国外对中国进行多晶硅的技术封锁多年，到底多晶硅的生产工艺方法有哪些呢，以下是国内外多晶硅生产的主要工艺技术介绍。１改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法改良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分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行ｃＶＤ反应生产高纯多晶硅。国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。曩ｍ论坛・２００８年第６期（下）
