記者8月22日從中國化學(xué)工程集團(tuán)（以下簡稱中國化學(xué)）獲悉，中國化學(xué)華陸公司“一種用于多晶硅生產(chǎn)提高還原沉積反應(yīng)效率的方法”近日榮獲由國家知識產(chǎn)權(quán)局頒授的第二十四屆中國專利銀獎。
多晶硅是太陽能光伏電池產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)中重要的功能性材料。目前改良西門子法是多晶硅的主流生產(chǎn)工藝。該方法采用高純氯硅烷在還原爐內(nèi)進(jìn)行氣相沉積反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅，即在1050℃—1080℃的硅芯表面，氯硅烷被還原為硅并不斷沉積生長，形成多晶硅棒。
多晶硅還原裝置是多晶硅最終產(chǎn)品的生產(chǎn)車間，同時也是多晶硅生產(chǎn)過程中的主要耗能單元。該裝置的高效、高質(zhì)量生產(chǎn)運(yùn)行對最終產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗均起到?jīng)Q定性作用。
“傳統(tǒng)改良西門子法生產(chǎn)多晶硅過程中，三氯氫硅和二氯二氫硅的物料在上游裝置混合成一股物料進(jìn)入還原爐，二者配比難以在生產(chǎn)過程中進(jìn)行具體調(diào)節(jié)。”該項目技術(shù)負(fù)責(zé)人告訴記者，這導(dǎo)致在多晶硅還原爐生產(chǎn)初期，二氯二氫硅比例相對較低，硅芯生長速度較慢；在多晶硅還原爐生產(chǎn)后期，二氯二氫硅比例相對較高，使得無定形硅粉大量生成，發(fā)生“霧化現(xiàn)象”，影響產(chǎn)品美觀度。同時，無定形硅粉堵塞管道系統(tǒng)，不利于還原爐正常生產(chǎn)。
為解決上述問題，中國化學(xué)華陸公司多晶硅技術(shù)團(tuán)隊經(jīng)過多年攻關(guān)探索，提出用于多晶硅生產(chǎn)提高還原沉積反應(yīng)效率的方法。該方法將三氯氫硅和二氯二氫硅液體分別采用獨(dú)立的汽化器和過熱器，分別進(jìn)行汽化和過熱，三氯氫硅氣體、二氯二氫硅氣體及高純氫氣通過各自獨(dú)立的流量控制單元，在生產(chǎn)過程中合適的時間控制合適的配比和流量進(jìn)入還原爐進(jìn)行反應(yīng)，以分階段控制三氯氫硅和二氯二氫硅的配比進(jìn)料。在反應(yīng)初期，控制較大比例的二氯二氫硅進(jìn)入還原爐，使得硅芯在初期快速增長，以提高初期系統(tǒng)沉積效率。同時，為了避免后期還原爐出現(xiàn)“霧化”等不利生產(chǎn)現(xiàn)象發(fā)生，在多晶硅沉積反應(yīng)后期全部停止二氯二氫硅進(jìn)料。
該項目技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹，利用新方法，多晶硅的有效轉(zhuǎn)化率可從之前的8.5%提升至10%以上；該方法在避免無定型硅粉產(chǎn)生的同時，提高了多晶硅產(chǎn)品致密料的比例，為多晶硅生產(chǎn)節(jié)能降耗、產(chǎn)品利用率提升等提供了有力技術(shù)支撐。
據(jù)介紹，長期以來，中國化學(xué)華陸公司堅持深耕多晶硅領(lǐng)域。該公司憑借在有機(jī)硅、三氯氫硅合成等硅材料方面積累的豐富經(jīng)驗，成功開發(fā)出冷氫化等系列技術(shù)，解決了制約我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題，實現(xiàn)了多晶硅技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備的自主化、國產(chǎn)化，成功走出了一條多晶硅關(guān)鍵核心技術(shù)的自主創(chuàng)新之路。
來源：科技日報
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