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以二氧化硅和氢气为原料制备多晶硅的方法与流程

811   编辑:中冶有色网   来源:黄冈师范学院;田辉明  
2023-09-21 16:04:20
本发明涉及一种以二氧化硅和氢气为原料制备多晶硅的方法,属于非金属矿深加工技术领域。 背景技术: 近年来,太阳能硅电池、半导体工业和电子信息产业发展迅猛,而多晶硅是这些产业的最基本和主要的功能材料,因此,多晶硅的生产受到了各国企业的重视。长期以来,世界各国对多晶硅的制备方法进行了诸多研究,典型工艺如下: 1,西门子法 该方法由西门子公司于1955年开发,是一种利用h2还原sihcl3在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术。西门子法于1957年开始运用于工业生产,具有高能耗、低效率、有污染等特点。 2,改良西门子法 改良西门子法在西门子工艺的基础上增加了还原尾气干法回收系统、sicl4氢化工艺,实现了闭路循环,又称为闭环式sihcl3氢还原法。改良西门子法包括sihcl3的合成、sihcl3的精馏提纯、sihcl3的氢还原、尾气的回收和sicl4的氢化分离五个主要环节。利用冶金级工业硅和hcl为原料在高温下反应合成sihcl3,然后对中间化合物sihcl3进行分离提纯,使其中的杂质含量降到10-7~10-10数量级,最后在氢还原炉内将sihcl3进行还原反应得到高纯多晶硅。主要化学反应主要包括以下2个步骤: (1)三氯氢硅(sihcl3)的合成;si+3hcl→sihcl3+h2; (2)高纯硅料的生产:sihcl3+h2→si+3hcl; 得到高产率和高纯度三氯氢硅(sihcl3)的3个严格的化学反应条件: (1)反应温度在300℃-400℃之间; (2)氯化氢气体(hci)必须是干燥无水的; (3)工业硅(si)须经过破碎和研磨,达到适合的粒径。 3,硅烷热分解法 1956年英国标准电讯实验所成功研发出了硅烷(sih4)热分解制备多晶硅的方法,即通常所说的硅烷法。1959年日本的石冢研究所也同样成功地开发出了该方法。后来,美国联合碳化物公司(unioncarbide)采用歧化法制备sih4,并综合上述工艺加以改进,诞生了生产多晶硅的新硅烷法。硅烷法与改良西门子法的区别在于中间产物的不同,硅烷法的中间产物是sih4。是以氟硅酸、钠、铝、氢气为主要原料制取高纯硅烷,再将硅烷热分解生产多晶硅的工艺。甲硅烷热分解法的过程包括硅烷的制备、硅烷的提纯以及硅烷的热分解。硅的化学提纯主要包括三个步骤: (1)、硅烷合成 2mg+si=mg2simg2si+4
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