產(chǎn)品別名 |
原生多晶 |
面向地區(qū) |
全國(guó) |
原生多晶硅具有灰色金屬光澤。密度2.32-2.34。熔點(diǎn)1410℃。沸點(diǎn)2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間,室溫下質(zhì)脆,切割時(shí)易碎裂。加熱至800℃以上即有延性,1300℃時(shí)顯出明顯變形。常溫下不活潑,高溫下與氧、氮、硫等反應(yīng)。高溫熔融狀態(tài)下,具有較大的化學(xué)活潑性,能與幾乎任何材料作用。
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。
利用價(jià)值:從目前國(guó)際太陽(yáng)電池的發(fā)展過(guò)程可以看出其發(fā)展趨勢(shì)為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。
硅化鎂法是用Mg2Si與NH4Cl在液氨中反應(yīng)生成硅烷。該法由于原料消耗量大,成本高,危險(xiǎn)性大,而沒(méi)有推廣,現(xiàn)在只有日本Komatsu使用此法?,F(xiàn)代硅烷的制備采用歧化法,即以冶金級(jí)硅與SiCl4為原料合成硅烷,用SiCl4、Si和H2反應(yīng)生成SiHCl3 ,然后SiHCl3 歧化反應(yīng)生成SiH2Cl2,后由SiH2Cl2 進(jìn)行催化歧化反應(yīng)生成SiH4 ,即:3SiCl4+ Si+ 2H2= 4SiHCl3,2SiHCl3= SiH2Cl2+ SiCl4,3SiH2Cl2=SiH4+ 2SiHCl3。由于上述每一步的轉(zhuǎn)換效率都比較低,所以物料需要多次循環(huán),整個(gè)過(guò)程要反復(fù)加熱和冷卻,使得能耗比較高。制得的硅烷經(jīng)精餾提純后,通入類(lèi)似西門(mén)子法固定床反應(yīng)器,在800℃下進(jìn)行熱分解
只有通過(guò)引入等離子體增強(qiáng)、流化床等技術(shù),加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,才有可能提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。硅烷法的優(yōu)勢(shì)有利于為芯片產(chǎn)業(yè)服務(wù),其生產(chǎn)安全性已逐步得到改進(jìn),其生產(chǎn)規(guī)??赡軙?huì)迅速擴(kuò)大,甚至取代改良西門(mén)子法。雖然改良西門(mén)子法應(yīng)用廣泛,但是硅烷法很有發(fā)展前途。與西門(mén)子方法相似,為了降低生產(chǎn)成本,流化床技術(shù)也被引入硅烷的熱分解過(guò)程,流化床分解爐可大大提高SiH4 的分解速率和Si的沉積速率。但是所得產(chǎn)品的純度不及固定床分解爐技術(shù),但完全可以滿(mǎn)足太陽(yáng)能級(jí)硅質(zhì)量要求,另外硅烷的安全性問(wèn)題依然存在。
美國(guó)MEMC公司采用流化床技術(shù)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn),其以NaAlH4 與SiF4 為原料制備硅烷,反應(yīng)式如下:SiF4+NaAlH4=SiH4+NaAlF4。硅烷經(jīng)純化后在流化床式分解爐中進(jìn)行分解,反應(yīng)溫度為730℃左右,制得尺寸為1000微米的粒狀多晶硅。該法能耗低,粒狀多晶硅生產(chǎn)分解電耗為12kW·h/kg左右,約為改良西門(mén)子法的1/10,且一次轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%,但是產(chǎn)物中存在大量微米尺度內(nèi)的粉塵,且粒狀多晶硅表面積大,易被污染,產(chǎn)品含氫量高,須進(jìn)行脫氫處理。
多晶硅可作為拉制單晶硅的原料冶金級(jí)硅的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來(lái)的硅的純度約98-99%,但半導(dǎo)體工業(yè)用硅還進(jìn)行高度提純(電子級(jí)多晶硅純度要求11N,太陽(yáng)能電池級(jí)只要求6N)。而在提純過(guò)程中,有一項(xiàng)“三氯氫硅還原法(西門(mén)子法)”的關(guān)鍵技術(shù)我國(guó)還沒(méi)有掌握,由于沒(méi)有這項(xiàng)技術(shù),我國(guó)在提煉過(guò)程中70%以上的多晶硅都通過(guò)氯氣排放了,不僅提煉成本高,而且環(huán)境污染非常嚴(yán)重。
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