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标题: 多晶硅生产新技术讨论 [打印本页]

作者: PCJEX 时间: 2017-2-9 20:37
标题: 多晶硅生产新技术讨论
中国多晶硅企业经过近几年的高速发展，在产量和成本方面取得了很大进步，但是随着全球多晶硅生产企业竞争越来越激烈，目前，中国多晶硅企业绝大多数采用改良西门子法，生产成本也比较低，并且已经解决了四氯化硅大规模低温氢化技术，精馏采用耦合技术，只有还原还是采用多台炉子。目前，国内外也在积极发展新的多晶硅技术，如硅烷法、流化床、气液沉积法等。
现在有一种新的多晶硅还原技术，该技术可利用现有改良西门子法多晶硅生产企业的全部流程，仅仅新增加一套还原装置。生产多晶硅步骤为：
（1）接通电源对同心筒和实心棒进行加热，使之达到化学沉积反应温度；
（2）将参与反应的原料通入反应通道；
（3）实心棒和同心筒的表面产生多晶硅沉积物；
（4）随着多晶硅沉积物的增加，实心棒和同心筒表面的多晶硅沉积物发生接触而导电或者间隙中的气体被击穿产生电弧放电，沉积的多晶硅被加热、融化，落入下部的收集单元内，收集得到多晶硅。
该技术的特点：
1、能够连续生产颗粒的免洗多晶硅，单台还原炉即可达到千吨以上产能。
2、质量高，该技术能够连续生产多晶硅，避免硅芯拉制、硅芯安装、多晶硅收割及多晶硅破碎腐蚀等环节带来的污染。
3、成本低，还原电耗＜30kWh/kg。
4、反应物料种类多，用三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅及硅烷都可以。
大家都讨论一下，这个技术怎么样？

作者: 南林笑笑生 时间: 2017-2-10 10:26
现在主要有那些多晶硅厂家在生产运行！

作者: PCJEX 时间: 2017-2-10 14:21

南林笑笑生发表于 2017-2-10 10:26
现在主要有那些多晶硅厂家在生产运行！

中国现在大概有十多家多晶硅厂在生产，另外每年还要进口多晶硅十万吨左右的多晶硅。这就是现状。

作者: sipigosi001 时间: 2017-2-10 15:34
呵呵。真正的技术就是再那1%的差别，却是100%以上的区别。告诉你99%，单1%的永远是秘密

作者: 蛊虫 时间: 2017-2-13 12:43
个人不看好这个技术。原因还是杂质含量，如果电离分离的话，在高温电离情况下，使用什么实心桶来保证材质不被离子化？

作者: PCJEX 时间: 2017-2-13 19:13

蛊虫发表于 2017-2-13 12:43
个人不看好这个技术。原因还是杂质含量，如果电离分离的话，在高温电离情况下，使用什么实心桶来保证材质不 ...

实心筒也是硅做的。只有这样才能保证质量。熔化的也是沉积的硅。

作者: 蛊虫 时间: 2017-2-14 14:15
对电气的要求好高啊。可能可以吧。

作者: PCJEX 时间: 2017-2-16 20:46
谢谢积极参与讨论，其实对电气的要求也不高，相当于还原炉倒着安装。

作者: PCJEX 时间: 2017-2-21 21:44
大家怎么没有参与讨论？是技术本身有什么问题？还是多晶硅行业不景气，大家都不活动了？欢迎大家参与讨论。

作者: 还未入门 时间: 2017-2-22 08:58
炉内不断的局部拉弧？硅要达到熔融状态，用电应该高的。

作者: PCJEX 时间: 2017-2-24 20:12

还未入门发表于 2017-2-22 08:58
炉内不断的局部拉弧？硅要达到熔融状态，用电应该高的。

只是硅同心筒的表面很近的距离被电弧加热达到熔融状态，并且硅同心筒的沉积表面积大，也就是说硅沉积速度一直保持很高。所以电耗较低。

作者: 还未入门 时间: 2017-2-27 09:36
如何保证一边沉积，一边熔融？这太理想化了？电离拉弧还会不会产生其它的物质？

作者: ecni 时间: 2017-3-1 14:55
我觉得还原炉间歇生产向连续生产是技术发展的趋势，这个技术目前是理论阶段和是实验阶段？

作者: PCJEX 时间: 2017-3-4 11:58

ecni 发表于 2017-3-1 14:55
我觉得还原炉间歇生产向连续生产是技术发展的趋势，这个技术目前是理论阶段和是实验阶段？

你的看法很对，连续生产肯定是发展趋势。西门子法钟罩还原炉只能间歇操作；流化床法可以连续操作，但是和冷氢化的流化床气/固相流化类似，沉积的多晶硅颗粒较小，所以比较容易受到污染；日本德山公司的LVD法可以连续生产，生产的多晶硅块大，是比较新颖的一种方法，唯一的缺点是加热材料污染多晶硅；用电弧生产多晶硅的方法借鉴了德山公司的思路，可以连续生产多晶硅，其实该方法可以看成倒着的多晶硅还原炉，沉积的多晶硅通过电弧加热熔化落入收集装置，目前通过小试解决了很多问题，比如反应间隙的控制，多晶硅颗粒的连续收集等，下一步需要进行千吨级实验或工业化生产。谢谢大家积极参与讨论。

作者: PCJEX 时间: 2017-3-4 12:12

还未入门发表于 2017-2-27 09:36
如何保证一边沉积，一边熔融？这太理想化了？电离拉弧还会不会产生其它的物质？

沉积温度要小于硅的熔融温度，电弧的温度是很高的，但是只是在间隙比较小的局部区域，这是电弧放电的特性，可以参考电焊机的焊接原理，电弧产生的带电粒子在电场作用下会沉积到硅筒上，谢谢参与讨论。

作者: YPMNB 时间: 2017-3-5 12:49
质量能过关吗？听说现在的流化床生产法和你这个差不多。

作者: sewell2008 时间: 2017-3-13 13:52
还是第一次听说，受教了。可是:沉积的多晶硅被加热、融化，落入下部的收集单元内，收集得到多晶硅。这样产生的多晶硅，形态不一，下面的单元怎么处理

作者: PCJEX 时间: 2017-3-13 19:55

sewell2008 发表于 2017-3-13 13:52
还是第一次听说，受教了。可是:沉积的多晶硅被加热、融化，落入下部的收集单元内，收集得到多晶硅。这样产 ...

问的很专业，生产的就是颗粒较大的多晶硅，可以直接供下游使用，不需要破碎等后续工序，这样可以减少污染环节，提高多晶硅产品的质量。谢谢参与讨论。

作者: 森眸暖光 时间: 2017-3-16 23:54
这个现实吗

作者: shushenji 时间: 2017-3-19 10:26
学*了

作者: ylyh1024 时间: 2017-4-13 12:16
理想状态，我想知多晶硅被电弧熔化后形态改变成什么了。

作者: PCJEX 时间: 2017-4-15 13:02
多晶硅被电弧熔化后形态就是颗粒状

作者: 5izw 时间: 2017-4-17 15:25
想法不错，实施难度很大，要建立稳定的电流回路，还要拉伏融化生成的硅，首先这个电回路就是个难点。再者熔化的硅怎么收集，用什么材料进行收集避免污染也是个难点。路还很长，目前还很难有能和CVD匹敌的工艺，更不用说这一轮扩建后多晶硅成本还会进一步下降，质量还会提升。

作者: tt777_1028 时间: 2017-4-18 08:33
有想法的方案，建议逐步放大，找合适的多晶硅厂家合作！

作者: 友缘人 时间: 2017-4-18 10:52
任重道远，想法很好，还有很多工作

作者: PCJEX 时间: 2017-4-30 12:57

5izw 发表于 2017-4-17 15:25
想法不错，实施难度很大，要建立稳定的电流回路，还要拉伏融化生成的硅，首先这个电回路就是个难点。再者熔 ...

作者回复的水平很高，对多晶硅生产有深刻的理解。我说明一些，首先硅的沉积跟西门子法原理是一样的，电弧只是熔化表面的沉积的硅，使反应可以连续进行，难点是有，但是是可以实现的，至少小规模实验是成功的。作者提到熔化的硅怎么收集采用什么材料，这个很关键，不仅仅是用纯的硅材料做收集装置，还要采用好的方法才能避免污染，现在以及完善了该方法。目前国内多晶硅厂的规模不断扩大，成本也越来越低，但是质量却很难提高，我个人认为今后的多晶硅发展趋势，冷氢化+精馏+歧化法生产硅烷，然后用硅烷生产多晶硅，不用或者简化还原尾气处理工序。硅烷流化床国内研究的也比较多，但是目前还没有完全成功的，即使成功了，可能也没有核心专利技术。本技术可以用硅烷作为原料，生产成本比硅烷流化床的低，本技术在保障质量的同时，能够有效降低成本。也可以增加一个企业的技术竞争力，谢谢你的回复。

作者: PCJEX 时间: 2017-4-30 13:03

tt777_1028 发表于 2017-4-18 08:33
有想法的方案，建议逐步放大，找合适的多晶硅厂家合作！

谢谢您的回复，目前多晶硅厂都在扩大规模，采用成熟技术，没有太多意愿搞新技术开发。新技术开发必须是老总级的大力支持才能够进行。谁又能认识这些大佬，说服老总进行风险投资搞新技术。

作者: PCJEX 时间: 2017-4-30 13:04

友缘人发表于 2017-4-18 10:52
任重道远，想法很好，还有很多工作

谢谢回复和支持

作者: PCJEX 时间: 2017-7-20 09:48
大家都来说说国内多晶硅的质量状况，我个人认为国内多晶硅的质量经过这几年的探索，质量提高了很多，个人观点多晶硅的质量影响因素有几个方面，1、三氯氢硅的质量水平；2、循环氢气的质量；3、还原炉内的一些消耗用品；4、硅芯制作的污染控制水平；5、还原炉钟罩和底盘清洁要求；6、还原厂房的环境条件。为避免长篇大论，方便大家讨论，下面我们逐项讨论。

作者: PCJEX 时间: 2017-7-20 09:58
1、三氯氢硅的质量控制水平；
国内多晶硅厂的三氯氢硅质量，我认为已经达到具备生产电子一级产品的质量要求，个别企业精馏系统控制不稳定或者回收料用的多，会导致三氯氢硅的质量降低到具备生产电子二级产品的质量要求。虽然和国外多晶硅企业有一点差别，但总的来说还是不错的，大家都可以探讨一下。

作者: 蛊虫 时间: 2017-7-21 18:03
以前看见过类似的专利说明，对于现有的西门子法，人家直接去除了精馏阶段。使用的不是电弧而是高频电。最后，成品硅使用酸洗工艺。最终是生产太阳能级别的颗粒状多晶硅。完全没有精馏工段哦

作者: 疯狂蜗牛 时间: 2017-7-21 18:13
任重道远啊！加油

作者: PCJEX 时间: 2017-7-24 16:14

蛊虫发表于 2017-7-21 18:03
以前看见过类似的专利说明，对于现有的西门子法，人家直接去除了精馏阶段。使用的不是电弧而是高频电。最后 ...

你说的的这个是物理法工艺，用高频去除金属硅里的杂质，所以没有精馏工段，但是质量比较差，我介绍的这个技术是可以利用西门子工艺的三氯氢硅，生产出电子级的产品，两种技术是不一样的。

作者: PCJEX 时间: 2017-7-25 16:53
今天谈谈循环氢气的质量；回收的循环氢气质量经过CDI净化，理论上虽然可以说达到电子一级的质量要求，但是由于被还原生产过程的污染，如还原炉内消耗用品污染，还原炉钟罩和底盘污染等因素，实际上是比较难以达到电子一级要求的，这也是国内多晶硅质量达不到电子一级的原因。

作者: PCJEX 时间: 2017-7-27 16:15
还原炉运行的污染；还原炉内的消耗用品会污染产品；硅芯也会带来一些污染，还原炉钟罩和底盘虽然感觉是进行了清洁，但是实际上还原炉在高温情况下，挥发性污染物会不断进入到多晶硅产品当中，在还原炉安装和收获时还原厂房的污染物也会带入到产品当中。所以这些污染物会带入到多晶硅的产品当中，并且会污染回收的三氯氢硅和回收的氢气，导致多晶硅企业的质量一直维持在不高的水平。

作者: PCJEX 时间: 2017-7-29 14:45
我说的连续生产多晶硅的技术有多晶硅质量高的优点：
1、硅沉积和熔融时的接触面为硅-硅，这样就避免了熔融硅与其他材料接触而受到污染，避免杂质的带入，从而保证生产的多晶硅质量得到保障；
2、可以避免硅芯制备、硅芯安装、多晶硅收割及多晶硅破碎、腐蚀等环节对产品的污染；
3、可以避免还原炉电极等消耗材料污染多晶硅产品和回收的三氯氢硅和回收的循环氢气；
4、可以避免钟罩底盘等每次运行时污染产品和系统内的物料。

作者: PCJEX 时间: 2017-8-2 12:57
该技术不但质量好，而且由于以下几个特点可以降低多晶硅的生产成本：
1、只是硅同心筒的表面很近的距离被电弧加热达到熔融状态，并且硅同心筒的沉积表面积大，也就是说硅沉积速度一直保持很高，所以电耗较低。反应气体很容易湍流，反应效率高；还原反应沉积时表面积一直比较大；转化率高，精馏的循环物料少；
2、可以用国内大多数多晶硅厂的三氯氢硅及二氯二氢硅生产多晶硅，综合生产成本和硅烷流化床法的成本差不多；
3、热能可以充分利用导致能耗低；
4、没有石墨件、电极等材料消耗费用；
5、由于没有硅芯制作、安装收割、破碎等工序，所以操作人员少。

作者: PCJEX 时间: 2017-8-17 21:28
该技术投资也比较低：
首先该技术单台还原炉即可达到千吨以上产能，能够连续生产颗粒的免洗多晶硅；虽然单台还原炉造价稍高，但是以年产1000吨计算，传统西门子法的还原炉需要两台以上，两套还原炉的造价就比采用新技术的还原炉造价高了，而且传统单套西门子还原炉产能扩大制造上已经比较困难了。目前60对棒是比较大的了。新技术的还原炉却可以单套达到几千吨的规模。

作者: 陶瓷纳滤膜小房 时间: 2017-9-22 14:06
多晶硅生产过程中的切割液回用，可以联系我用陶瓷膜。18761811701

作者: 蛊虫 时间: 2017-10-10 17:19

PCJEX 发表于 2017-2-13 19:13
实心筒也是硅做的。只有这样才能保证质量。熔化的也是沉积的硅。

那杂质最终去哪了？变成气相抽走了？总是觉得哪里不对。

作者: hezia 时间: 2017-10-19 22:21
硅材质实心棒好得到。硅材质的同心筒千吨量级的尺寸多大呢，怎么得到呢？用其它材质表面层积硅么？
生产出的硅液体要冷却成固体后收集么，怎么保证高温下不与收集器反应呢？
感觉还是用硅烷生产可能性大，但是如果是硅烷生产就不一定比流化床法有优势了吧。

作者: PCJEX 时间: 2017-11-1 20:58
“那杂质最终去哪了？变成气相抽走了？总是觉得哪里不对。”精馏是除去杂质的，而还原及后续工序是带来污染的，减少污染就是相当于提高了质量。

作者: sewell2008 时间: 2017-11-22 10:45

sewell2008 发表于 2017-3-13 13:52
还是第一次听说，受教了。可是:沉积的多晶硅被加热、融化，落入下部的收集单元内，收集得到多晶硅。这样产 ...

就目前国内，流化床法已经有成功运行的，但就是运行周期短，过程污染还得进一步研究，控制。

作者: 孤独犹荣 时间: 2018-4-28 14:33
这样的方法反应的温度场很不稳定，而该反应的关键点在于温度，电弧放电可能会反应生成非晶体硅，严重影响质量

作者: 遗失错觉 时间: 2018-6-22 11:41
过来学*！！！
请教一下楼主，就硅烷法、改良西门子法等工艺制备多晶硅，能耗大概是什么水平？电子级和太阳能级的差别！！！

作者: jstianze 时间: 2018-6-27 11:33
江苏天泽化工机械制造有限公司专业生产多晶硅还原炉用快拆压紧螺栓，鹰嘴螺栓，快卸螺栓等紧固件

作者: 追梦人 时间: 2018-7-27 11:44

遗失错觉发表于 2018-6-22 11:41
过来学*！！！
请教一下楼主，就硅烷法、改良西门子法等工艺制备多晶硅，能耗大概是什么水平？电子级和太 ...

从理论上讲硅烷的电耗最低，四氯化硅的电耗最高，改良西门子法的能耗大概在中间，但是差别不大，也就是1kw左右，硅烷法提纯过程能耗也较高。还原的电耗主要在两方面，一个是加热反应物料的能耗，一个是热辐射损失的能耗，现在的还原降低能耗也主要围绕这两方面去进行热能回收利用的技术改造。对于电子级和太阳能级的产品主要区别有能耗和物料消耗的区别，这个跟规模，是否是近期新建的等等因素都有关系。不能简单比较

作者: 遗失错觉 时间: 2018-8-1 08:53

追梦人发表于 2018-7-27 11:44
从理论上讲硅烷的电耗最低，四氯化硅的电耗最高，改良西门子法的能耗大概在中间，但是差别不大，也就是1k ...

谢谢！硅烷法如果算上制备硅烷气的能耗，可能优势也不大吧？？？

作者: PCJEX 时间: 2018-8-12 16:46

遗失错觉发表于 2018-08-01 08:53
谢谢！硅烷法如果算上制备硅烷气的能耗，可能优势也不大吧？？？

目前国内外的研究都说明三氯氢硅比硅烷生产多晶硅的成本稍微低一些。

作者: zhangweicheng 时间: 2018-8-22 23:34
有点异想天开了：1、实心筒对应该为单晶或多晶硅，那么这个筒子要多大，这么制造？电阻率多高？如何击穿启动？2、筒与硅芯之间放电，电器设备怎么控制？3、真的沉积的硅融化脱落的话，会造成大量颗粒状硅粉进入回收系统，回收系统不堪重负且生产成本**增加，考虑没？

作者: qq_墨白の玉☆Me22022 时间: 2018-9-15 12:07
这个怎么保证多晶硅的内在质量？只能通过氯硅烷的品质来保证吗？

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