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“多晶硅”——多晶硅的介绍

多晶硅被喻为光伏产业的“基石”,是硅产业链中极为重要的中间产品,也是集成电路和光伏产业最源头的环节,是发展电子信息产业和光伏产业的根基,是生产单晶硅的直接原料,是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料,被称为“微电子大厦的基石”。

多晶硅简介

多晶硅,属于单质硅的一种形态,熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,若这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。主要通过工业硅加工提纯而来。多晶硅外观呈灰色金属光泽,熔点约为1410℃,常温下不活泼,熔融状态下较为活泼。多晶硅具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。

 

多晶硅类别

1、多晶硅按纯度分类:冶金级多晶硅、太阳能级多晶硅、电子级多晶硅。 

2、多晶硅按产品形态分类:棒状硅、颗粒硅。棒状硅为当前行业主流

3、多晶硅按表面质量分类:致密料、菜花料、珊瑚料和复投料。

多晶硅的生产工艺流程

多晶硅的生产工艺主要有:改良西门子法、硅烷硫化床法、冶金法、硅石碳热还原法、电解法、气液沉积法、硅烷法、硫化床法。 目前较为主流的主要是硅烷流化床法和改良西门子法。

1、改良西门子法: 1955年,德国西门子公司成功开发利用氢气还原三氯硅烷。在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术,并于 1957 年开始了工业规模的生产,俗称西门子法。由于西门子法生产多晶硅存在转化率较低,副产品排放污染等问题,升级版的改良西门子法被有针对性地推出。 改良西门子法主要包括以下步骤: A、工业级硅料的冶炼与提纯; B、三氯氢硅的生成与精馏; C、光伏级多晶硅的还原制备; D、尾气的分离与再利用; E、冷氢化:将副产物四氯化硅与氢气及硅粉反应重新生成三氯氢硅返回循环。

2、硅烷流化床法: 硅烷流化床法是美国联合碳化合物公司研发的多晶硅制备工艺技术。该工艺以四氯化硅SiCl4、氢气H2、氯化氢HCl和工业硅为原料,在流化床内,通过高温高压生成三氯氢硅SiHCl3,然后将三氯氢硅加氢反应,进一步歧化生产二氯二氢硅SiH2Cl2,得到硅烷气,最后将硅烷气通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中,是硅烷裂解并在晶种上沉积,从而得到颗粒状多晶硅。

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