多晶硅的性質(zhì)、用途、冶煉方法以及工藝流程圖

多晶硅多晶硅，是單質(zhì)硅的一種形態(tài)熔融的單質(zhì)硅在過(guò)冷條件下凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來(lái)，就結(jié)晶成多晶硅。定義形成過(guò)程全球多晶硅價(jià)格行情（單位：美元/公斤）日期最高價(jià)最低價(jià)均價(jià)12-1-4353030.512-2-13530.531.2512-2-293530.531.7412-3-7352930.712-4-42924.525.7512-5-2282324.512-5-3026.52324.0812-6-626.52323.9512-7-4252121.9812-8-12520.621.3612-8-82519.521.0312-8-29251920.4212-9-52518.520.18全球多晶硅價(jià)格行情今年上半年，國(guó)內(nèi)多晶硅價(jià)格再次快速下跌并刷新了歷史新低，國(guó)內(nèi)多晶硅主流報(bào)價(jià)從今年初的21萬(wàn)元/噸~23萬(wàn)元/噸跌至16萬(wàn)元/噸~17萬(wàn)元/噸。進(jìn)口多晶硅價(jià)格從今年初最高點(diǎn)的35美元/千克快速下跌至18.5美元/千克，現(xiàn)已逼近國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的價(jià)格。據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，今年1月~6月份，我國(guó)累計(jì)進(jìn)口多晶硅40946噸，同比增長(zhǎng)34.7%，創(chuàng)歷史新高。多晶硅的性質(zhì)具有半導(dǎo)體性質(zhì)常溫下不活潑，高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學(xué)活潑性室溫下質(zhì)脆，切割時(shí)易碎裂多晶硅的用途多晶硅具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料電子工業(yè)中廣泛用于制造半導(dǎo)體收音機(jī)、電冰箱、彩電、電子計(jì)算機(jī)等的基礎(chǔ)材料多晶硅的最終用途主要是生產(chǎn)集成電路、分立器件和太陽(yáng)能光伏電池板010203太陽(yáng)能電池的制備和發(fā)電原理我國(guó)及全球多晶硅生產(chǎn)情況我國(guó)多晶硅廠家生產(chǎn)情況改良西門(mén)子法1硅烷法2流態(tài)床反應(yīng)法3太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的制備傳統(tǒng)方法改良西門(mén)子法西門(mén)子法，即采用H2還原SiHCl3生產(chǎn)高純多晶硅的方法，由德國(guó)Siemens公司發(fā)明并于1954年申請(qǐng)了專(zhuān)利，1965年左右實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。改良西門(mén)子工藝流程圖改良西門(mén)子法主要包括五個(gè)環(huán)節(jié)SiCl4的氫化分離尾氣回收SiHCl3的氫還原精餾提純SiHCl3SiHCl3的合成反應(yīng)原理三氯氫硅的合成Si+HClSiHCl3+H2三氯氫硅的還原4SiHCl3Si+3SiCl4+2H2SiHCl3+H2Si+3HClSiCl4+2H2Si+4HClSi+3HCl工藝所用設(shè)備123氯化氫合成爐沸騰爐還原爐氯化氫合成爐SiHC13的合成在沸騰爐中進(jìn)行工作原理：

固體燃料在爐內(nèi)被向上流動(dòng)的氣流托起，在一定的高度范圍內(nèi)作上下翻滾運(yùn)動(dòng)，并以流態(tài)化(或稱(chēng)沸騰)狀態(tài)進(jìn)行燃燒的爐膛，又稱(chēng)流化床燃燒爐。SiHCl3的氫還原在還原爐內(nèi)進(jìn)行還原爐示意圖尾氣回收尾氣的回收就是將尾氣中的有用成分，主要是H2、SiHCl3、SiCl4和HCl等，通過(guò)物理和化學(xué)的方法使之分離，經(jīng)過(guò)提純后再應(yīng)用于生產(chǎn)中。在多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中，尾氣主要來(lái)自于以下兩個(gè)工序，SiHCl3氫還原工序，SiCl4氫化工序。尾氣回收方法主要有冷凍法和吸附分離法尾氣回收示意圖活性炭吸附純化氫氣從吸收塔頂部出來(lái)的氫氣被送到活性炭吸附柱進(jìn)行吸附，以除去其中含有的極少量氯硅烷和氯化氫，獲得純凈的氫氣。純氫氣可以直接返回相應(yīng)的原工序中使用。尾氣回收裝置改良西門(mén)子法產(chǎn)生的廢氣物反應(yīng)產(chǎn)生的三氯氫硅，氯化硅，氯化氫均為主要空氣污染物的鹵化物。四氯化硅是最改良西門(mén)子法生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的主要的污染物。廢氣物的利用

將四氯化硅轉(zhuǎn)化為多晶硅的原料三氯氫硅，進(jìn)而返回生產(chǎn)系統(tǒng)直接生產(chǎn)多晶硅，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)的閉路循環(huán)。利用四氯化硅作為原材料生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品。改良西門(mén)子法小結(jié)1改良西門(mén)子法是目前占有優(yōu)勢(shì)的主要方法234產(chǎn)量占當(dāng)今世界總量的70％——80％國(guó)外用該法生產(chǎn)的多晶硅純度為9～11N直接電耗可降到60—70kW·h／kg題目硅烷法硅烷法工藝流程圖硅烷熱分解法，即利用甲硅烷(SiH4)的熱分解反應(yīng)制取高純硅。反應(yīng)原理

硅烷制法硅鎂合金法工藝Komatsu硅化鎂法金屬氫化物工藝MEMC公司發(fā)明的新硅烷法氯硅烷歧化工藝UnionCarbide歧化法硅烷法小結(jié)硅烷熱分解法能耗僅為40KW·h／kg硅烷不但制造成本高，而且是有毒、易燃、易爆、安全性差，因此，工業(yè)生產(chǎn)中，硅烷熱分解法的應(yīng)用不及西門(mén)子法。流化床反應(yīng)法流態(tài)床反應(yīng)法以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業(yè)硅為原料在流化床內(nèi)高溫高壓下生成三氯氫硅，將三氯氫硅再進(jìn)一步歧化加氫反應(yīng)生成二氯二氫硅，繼而生成硅烷氣。制得的硅烷氣通入加有小顆粒硅粉的流化床反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解反應(yīng)，生成粒狀多晶硅。流化床示意圖各種工藝比較生產(chǎn)方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)改良西門(mén)子法工藝成熟，經(jīng)驗(yàn)豐富，產(chǎn)品質(zhì)量高，沉積溫度低。工藝流程長(zhǎng)，投資大，能耗高，成本高，生產(chǎn)效率相對(duì)低，技術(shù)操作難度大。

硅烷法