多晶硅
多晶硅
多晶硅产品分类:多晶硅按纯度分类可以分为冶金级（工业硅）、太阳能级、电子级。
1、冶金级硅（MG）：是硅的氧化物在电弧炉中被碳还原而成。
一般含Si 为90 - 95％以上，高达99.8％以上。
2、太阳级硅（SG）：纯度介于冶金级硅与电子级硅之间，至今未有明确界定。
一般认为含Si在99.99 ％– 99.9999％（4～6个9）。
3、电子级硅（EG）：一般要求含Si > 99.9999 ％以上，超高纯达到99.9999999％～99.999999999％（9～11个9）。
多晶硅生产流程：1，西门子法，改良西门子法的生产流程是利用氯气和氢气合成H C l（或外购HCl），HCl和工业硅粉在一定的温度下合成SiHCl3，然后对SiHCl3进行分离精馏提纯，提纯后的SiHCl3在氢还原炉内进行化学气相沉积反应得到高纯多晶硅。
改良西门子法包括五个主要环节：即SiHCl3合成、SiHCl3精馏提纯、SiHCl3的氢还原、尾气的回收和SiCl4的氢化分离。
改良西门子法是目前生产多晶硅最为成熟、投资风险最小、最容易扩建的工艺，国内外现有的多晶硅厂大多采用此法生产太阳能级与电子级多晶硅。
改良西门子法生产多晶硅属高能耗的产业，其中电力成本约占总成本的70%左右。
2，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采用歧化法制备SiH4，并综合上述工艺且加以改进，便诞生了生产多晶硅的新硅烷法。
硅烷法与改良西门子法接近，只是中间产品不同，改良西门子法的中间产品是SiHCl3，而硅烷法的中间产品是SiH4。
SiH4是以SiCl4氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法来制取，然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉中生产纯度较高的棒状多晶硅。
日本小松公司曾采用过此技术，但由于发生过严重的爆炸事故，后来就没有继续推广了。
多晶硅芯定义
多晶硅芯定义
多晶硅芯，也被称为多晶硅材料，是由多晶硅单晶片制成的半导体材料。
它是一种非常重要的半导体材料，主要用于太阳能光伏电池、集成电路、LED等领域。
多晶硅的生产过程通常分为硅的初步精炼和硅的后续加工两个部分，其中初步精炼是将硅原料和碳混合后进行加热精炼，后续加工则是将精炼后的硅加热到高温，经熔体浸渍、拉制、切割、镗孔、抛光和清洗等工艺处理，制成多晶硅晶棒。
以上内容仅供参考，如需更多关于多晶硅芯的定义及信息，建议查阅相关文献资料或咨询相关领域的专家。
多晶硅
多晶硅生产资料1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅，其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。
把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。
其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑反应温度为300度，该反应是放热的。
同时形成气态混合物(Н2,НС1,SiНС13,SiC14,Si)。
（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解:过滤硅粉，冷凝SiНС13,SiC14，而气态Н2,НС1返回到反应中或排放到大气中。
然后分解冷凝物SiНС13,SiC14，净化三氯氢硅（多级精馏）。
（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。
其化学反应SiHCl3+H2→Si+HCl。
多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径5-10毫米，长度1.5-2米，数量80根），在1050-1100度在棒上生长多晶硅，直径可达到150-200毫米。
这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。
剩余部分同Н2,НС1,SiНС13,SiC14从反应容器中分离。
这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。
气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该3工艺的竞争力。
多晶硅的生产工艺主要由高纯石英（经高温焦碳还原）→工业硅（酸洗）→硅粉（加HCL）→SiHCL3（经过粗馏精馏）→高纯SiHCL3（和H2反应CVD工艺）→高纯多晶硅。
需要用水的，很多。
四种主流的多晶硅生产工艺1，硅烷法——硅烷热分解法硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。
然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。
以前只有日本小松把握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。
多晶硅的用途 多晶硅的用途有哪些
多晶硅的用途多晶硅的用途有哪些多晶硅主要用作半导体的原料，半导体是制造单晶硅的主要原料。
它可用作各种晶体管、整流二极管、可控硅整流器、太阳能电池、集成电路、计算机芯片和红外探测器等。
它是半导体工业、电子信息工业和太阳能光伏电池工业中最重要和最基本的功能材料。
多晶硅是元素硅的一种形式。
当熔融的元素硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格的形式排列成许多晶核。
如果这些晶核生长成具有不同晶体取向的晶粒，这些晶粒将结合并结晶成多晶硅。
中国多晶硅工业起步于20世纪50年代，60年代中期实现了产业化，到70年代，生产厂家曾经发展到20多家。
但由于工艺技术落后，环境污染严重，消耗大，成本高等原因，绝大部分企业亏损而相继停产或转产。
中国集成电路和太阳能电池对多晶硅的需求快速增长，2005年集成电路产业需要电子级多晶硅约1000吨，太阳能电池需要多晶硅约1400吨；到2010年，中国电子级多晶硅年需求量将达到约2000吨，光伏级多晶硅年需求量将达到约4200吨。
而中国多晶硅的自主供货存在着严重的缺口，95%以上多晶硅材料需要进口，供应长期受制于人，再加上价格的暴涨，已经危及到多晶硅下游众多企业的发展，成为制约中国信息产业和光伏产业产业发展的瓶颈问题。
不仅如此，多晶硅是高污染的项目，中国多数多晶硅企业环保不完全达标。
生产多晶硅的副产品——四氯化硅是高毒物质。
用于倾倒或掩埋四氯化硅的土地将变成不毛之地，草和树都不会在这里生长。
它具有潜在的极大危险，不仅有毒，还污染环境，回收成本巨大。
同国际先进水平相比，国内多晶硅生产企业在产业化方面的差距主要表现在以下几个方面：供需矛盾、生产规模小、工艺设备落后。
多晶硅生产工艺
多晶硅生产工艺多晶硅被喻为光伏产业的“基石”，是硅产业链中极为重要的中间产品，也是集成电路和光伏产业最源头的环节，是发展电子信息产业和光伏产业的根基。
什么是多晶硅？多晶硅是元素硅的一种形式。
当熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格的形式排列成许多晶核。
如果这些晶核生长成不同晶向的晶粒，这些晶粒结合结晶成多晶硅。
多晶硅是由冶金级硅粉经过化学和物理提纯制成的。
多晶硅按纯度可分为太阳能级多晶硅和电子级多晶硅。
前者是生产太阳能光伏电池的基础材料；后者主要用于半导体行业和电子信息行业。
我国多晶硅生产技术难度大，投资成本高，发展相当缓慢。
所需的电子级多晶硅大部分依赖进口。
多晶硅生产工艺？1、改良西门子法改良西门子法是一种化学方法，首先利用冶金硅（纯度要求在99.5%以上）与氯化氢（HCl）合成产生便于提纯的三氯氢硅气体（SiHCl3，下文简称TCS），然后将 TCS 精馏提纯，最后通过还原反应和化学气相沉积（CVD）将高纯度的TCS转化为高纯度的多晶硅，还原后产生的尾气进行干法回收，实现了氢气和氯硅烷闭路循环利用。
改良西门子法包括五个主要环节：即 SiHCl3合成、SiHCl3精馏提纯、SiHCl3的氢还原、尾气的回收和SiCl4的氢化分离。
改良西门子法是目前生产多晶硅最为成熟、最容易扩建的工艺；目前，全球80%以上的多晶硅企业采用改良西门子法（闭环式三氯氢硅还原法）生产多晶硅，该法生产电子级多晶硅具有一定的优势，其沉积速率较快，安全性能较好，但是相比硅烷法（SiH4分解法）具有能耗高、副产品量较高、投资成本大等缺点。
2、硅烷法硅烷法制备多晶硅主要技术是将冶金级硅粉与四氯化硅和氢气转化为三氯氢硅，再将三氯氢硅通过精馏工序提纯及歧化反应，生成电子级硅烷气送至多晶硅反应器，通过化学气相沉积(CVD)生长成多晶态硅棒。
硅烷法是利用硅烷热分解的方法制备多晶硅，反应温度低，原料气体硅烷易提纯，杂质含量可以得到严格的控制。
多晶硅
多晶硅多晶硅多晶硅是单质硅的一种形态。
熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。
]简介多晶硅;polycrystalline silicon[编辑本段]性质：灰色金属光泽。
密度2.32~2.34。
熔点1410℃。
沸点2355℃。
溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。
硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。
加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。
常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。
高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。
具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。
电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。
由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得。
多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。
例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。
在化学活性方面，两者的差异极小。
多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。
多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。
被称为“微电子大厦的基石”。
[编辑本段]利用价值在太阳能利用上，单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。
虽然从目前来讲，要使太阳能发电具有较大的市场，被广大的消费者接受，就必须提高太阳电池的光电转换效率，降低生产成本。
从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。
[编辑本段]工业发展从工业化发展来看，重心已由单晶向多晶方向发展，主要原因为；[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少；[2] 对太阳电池来讲，方形基片更合算，通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料；[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展，全自动浇铸炉每生产周期（50小时）可生产200公斤以上的硅锭，晶粒的尺寸达到厘米级；[4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快，其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产，例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表面和体钝化、细金属栅电极，采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微米，高度达到15微米以上，快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间，单片热工序时间可在一分钟之内完成，采用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过14％。
多晶硅
多晶硅一．多晶硅简介及用途1、多晶硅简介多晶硅：晶体硅的一种，当熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。
单晶硅：晶体硅的一种，具有基本完整的点阵结构的晶体，不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。
纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。
用于制造半导体器件、太阳能电池等。
用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。
多晶硅与单晶硅的差别：当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅。
如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。
2、多晶硅的分类多晶硅按纯度分类可以分为冶金级（工业硅）、太阳能级、电子级。
2.1冶金级硅(MG)：是硅的氧化物在电弧炉中被碳还原而成。
一般含Si 为90-95%以上，高达99.8%以上。
2.2太阳级硅(SG) ：纯度介于冶金级硅与电子级硅之间，至今未有明确界定。
一般认为含Si 在99.99%–99.9999%（4～6个9）。
2.3电子级硅(EG):一般要求含Si>99.9999%以上，超高纯达到99.9999999%～99.999999999%（9～11个9)。
3.多晶硅的主要用途3.1 制作单晶硅，一般需要用高纯度的电子级硅（EG ）。
单晶硅是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。
3.2 制作太阳能电池，一般使用太阳能级硅（SG ）二．多晶硅生产工艺多晶硅的生产技术主要有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。
正在研发的还有冶金法、气液沉积法、重掺硅废料法等制造低成本多晶硅的新工艺。
世界上85％的多晶硅是采用改良西门子法生产的，国内上市生产企业100%采用此法，其余方法生产的多晶硅仅占15％。
1、改良西门子法该法是以HCl （或Cl 2、H 2）和冶金级工业硅为原料，将粗硅（工业硅）粉与HCl 在高温下合成为SiHCl 3，然后对SiHCl 3进行化学精制提纯，接着对SiHCL 3进行多级精馏，使其纯度达到9个9以上，其中金属杂质总含量应降到0.1ppba 以下，最后在还原炉中在1050℃的硅芯上用超高纯的氢气对SiHCL 3进行还原而长成高纯多晶硅棒。
多晶硅生产工艺流程
多晶硅生产工艺流程1.原料准备：多晶硅的主要原料是二氧化硅（SiO2）。
二氧化硅可以通过石英砂的氧化或由硅酸盐矿石提取得到。
在这一阶段，原料经过破碎和乳磨处理，使其达到所需的颗粒度和纯度要求。
2.冶炼：原料经过冶炼处理，通常采用电弧炉。
将原料装入电弧炉中，电极产生电弧，在高温下使原料中的二氧化硅还原为Si元素。
此时，通过调节电弧能量和保护气氛，可以控制冶炼过程中硅的还原率和杂质含量。
3. 晶体生长：冶炼得到的熔体在结晶炉中逐渐冷却形成固态晶体。
晶体生长通常分为凝固和维持两个阶段。
在凝固阶段，通过从熔体中引出硅棒（seed rod）开始结晶。
维持阶段是为了确保晶体的一致性和品质，稳定恒温和恒噪声的条件。
4.修整和截切：生长得到的多晶硅棒经过修整和截切。
修整是将棒顶部和侧面修整成规定的形状和尺寸。
截切是将棒切割成整块多晶硅圆片，供下一步加工使用。
5.加工：截切得到的多晶硅圆片经过机械加工和化学加工，准备成为太阳能电池片的衬底材料。
机械加工包括剪切、研磨和抛光，以去除表面缺陷和提高光学性能。
化学加工则是通过腐蚀和蚀刻来改善表面质量和减少电阻。
6.染色：在加工完成后，多晶硅圆片表面通常会进行染色。
染色是为了增加表面的光吸收能力，提高太阳能电池的光电转换效率。
常见的染色方法有浸渍染色和蘸涂染色。
7.电池芯片制造：染色后的多晶硅圆片经过腐蚀和清洗，然后通过光刻、扩散、沟槽加工等步骤，制备成太阳能电池芯片。
光刻是指用光刻胶进行图案制作，并以光为媒介进行刻蚀或扩散。
扩散是为了向硅片中掺入杂质，形成p型和n型硅层，形成p-n结，并在结界面形成能提高光电转换效率的电场。
8.封装和测试：电池芯片完成后，进行封装和测试。
封装是将电池芯片与电路连接、封装成太阳能电池模组。
测试是通过电流-电压曲线、光谱响应和效率测量等方法，对太阳能电池进行性能评估和质量控制。
以上是多晶硅生产的基本流程。
不同工厂和生产线可能会有一些细微的差别和特殊要求。
多晶硅生产全过程
多晶硅生产全过程多晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于太阳能电池、集成电路和光伏产业等领域。
其生产过程包括原料制备、石英制备、硅熔制、晶体生长、切割和清洗等环节。
接下来，需要制备石英，因为石英是多晶硅材料的基础。
制备石英主要有两个方法，即气相法和溶胶-凝胶法。
气相法通过氯化硅在高温下反应生成石英颗粒，而溶胶-凝胶法则是通过溶胶的凝胶过程制备石英颗粒。
然后，将制备好的石英和高纯度的SiO2原料放入石英坩埚或固化剂中，在高温下进行石英熔制。
首先将原料加热到高温熔融状态，然后通过控制温度和气氛，使得杂质和氧化物被还原和挥发，最终获得高纯度的硅熔体。
在硅熔体制备好后，将其倒入硅石英晶体生长炉中，进行晶体生长。
晶体生长采用现代技术，如Czochralski法和区域熔凝法等。
其中，Czochralski法是较常用的方法，将单晶硅种子浸入硅熔体中，然后通过旋转晶体生长炉和控制温度梯度等，使得硅熔体逐渐凝固形成单晶硅棒。
完成晶体生长后，将单晶硅棒进行切割。
切割通常采用钢丝锯或直接切割机进行，将单晶硅棒切割成相应尺寸的硅片。
硅片切割后需要进行表面抛光和清洗，以去除切割产生的残留物和杂质，使其表面平整干净。
最后，经过切割和清洗的多晶硅片可以用于太阳能电池和集成电路的制造等应用。
对于太阳能电池的生产，还需要进行光伏电池的制造工艺。
一般包括薄膜沉积、光刻、金属化和封装等步骤。
总的来说，多晶硅的生产过程是一个复杂的工艺流程，其中包括原料制备、石英制备、硅熔制、晶体生长、切割和清洗等环节。
这些环节需要严格控制工艺参数和杂质含量，以获得高纯度和优质的多晶硅材料。
多晶硅生产工艺
多晶硅生产工艺多晶硅是一种高纯度的硅材料，广泛应用于电子、光电和太阳能等领域。
多晶硅的制备工艺主要包括净化硅材料、化学气相沉积和熔融法等。
本文将从多晶硅生产的三个关键步骤入手，详细介绍多晶硅的生产工艺。
一、净化硅材料多晶硅的生产基础是高纯度硅材料，一般采用电石法或硅锭法生产。
在电石法中，石油焦、白炭黑等原料经高温炉处理生成硅单质，再通过进一步的加热处理和气相冷却得到高纯度的硅粉末。
硅锭法是利用单晶硅作为原料，通过高温熔化并在特殊条件下生长出大型晶体锭。
这两种方法都需要对产生的硅材料进行净化处理，以获得较高的纯度。
在净化过程中，首先需要通过化学方法除去硅杂质，例如氧化物、碳和氮等。
一般采用氢氧化钠或氢氧化铝作为碱性还原剂，使硅材料与还原剂反应生成挥发性化合物的气体，通过气体与净化剂的反应使杂质得到去除。
其次，通过热处理和气相冷却等方法去除非金属杂质，例如碳、氧、氮、铁、铝等。
最后，通过电石法或硅锭法制备出较高纯度的硅粉或硅锭，成为制备多晶硅的基础原料。
二、化学气相沉积法化学气相沉积法是多晶硅生产的主要方法之一。
其基本原理是利用硅化合物热分解生成硅单质并在沉积基底上生长晶体。
一般采用氯硅烷、氯化硅、三氯硅烷等硅化合物作为原料气体，通过加热至高温（1000-1400℃）使硅化合物分解，生成氯离子和硅单质原子。
硅单质原子进一步在沉积基底上生长成为多晶硅晶体。
在化学气相沉积法中，氯化氢和二氧化硅等气体通入反应器内，使反应器内维持一定的反应压力（约5-10kPa），并保证反应器内气氛处于还原条件下。
在材料沉积过程中，需要控制反应器的温度、反应气压和气体流量等参数，以使沉积层的粗细、取向和晶界质量达到理想状态。
三、熔融法熔融法是多晶硅生产的另一种常用方法。
其主要流程是将高纯度硅材料加热至熔化状态，然后在特定条件下进行成型和冷却。
其中的关键步骤包括炼铝电池法、湖式法和化学熔融法等。
炼铝电池法是将硅粉末加入熔融的铝中，在高温高压下反应生成硅铝合金，然后通过冷却、破碎等过程，得到晶粒尺寸较小的多晶硅。
多晶硅和高纯硅的关系
多晶硅和高纯硅的关系
多晶硅和高纯硅是两种不同的硅形态，它们之间的关系如下：
1.定义：多晶硅是指硅的一个用途，即用于制造太阳能电池的硅材料。
高纯硅则是指硅的纯度指标，纯度大于99.9999%的硅被称为高纯硅。
2.制备过程：多晶硅的制备通常从硅石（SiO2）开始，先制得工业硅（粗硅），再制成太阳能级多晶硅。
高纯硅的制备则更加复杂，通常需要经过提纯、精制等步骤，以确保硅的纯度达到高纯级标准。
3.应用领域：多晶硅主要用于制造太阳能电池，而高纯硅主要用于半导体材料、集成电路、电子器件等领域。
总的来说，多晶硅和高纯硅都是硅的不同形态，但它们的制备过程和应用领域有所不同。
高纯硅的纯度更高，应用领域更广泛，而多晶硅主要用于太阳能电池的制造。
多晶硅生产工艺流程(3篇)
第1篇一、引言多晶硅是光伏产业和半导体产业的重要原材料，广泛应用于太阳能电池、太阳能热利用、半导体器件等领域。
随着新能源产业的快速发展，对多晶硅的需求量日益增加。
本文将详细介绍多晶硅的生产工艺流程，旨在为相关企业和研究人员提供参考。
二、多晶硅生产工艺流程概述多晶硅的生产工艺流程主要包括以下几个阶段：原料处理、还原反应、熔融提纯、铸造、切割、清洗、包装等。
三、多晶硅生产工艺流程详解1. 原料处理多晶硅的生产原料主要是冶金级硅（Si），其含量在98%以上。
首先，将冶金级硅进行破碎、研磨等处理，使其达到一定的粒度要求。
2. 还原反应还原反应是多晶硅生产的关键环节，其主要目的是将冶金级硅中的杂质去除，得到高纯度的多晶硅。
还原反应分为以下几个步骤：（1）将处理后的冶金级硅加入还原炉中。
（2）在还原炉中通入还原剂，如碳、氢气等，与冶金级硅发生还原反应。
（3）在还原过程中，炉内温度保持在约1100℃左右，反应时间为几小时至几十小时。
（4）反应结束后，将还原炉内的物料进行冷却、破碎、研磨等处理。
3. 熔融提纯还原反应得到的粗多晶硅中仍含有一定的杂质，需要通过熔融提纯的方法进一步去除。
熔融提纯主要包括以下几个步骤：（1）将粗多晶硅加入熔融炉中。
（2）在熔融炉中通入提纯剂，如氢气、氯气等，与粗多晶硅发生反应，生成挥发性杂质。
（3）将挥发性杂质通过炉顶排气系统排出，实现提纯。
（4）提纯结束后，将熔融炉内的物料进行冷却、破碎、研磨等处理。
4. 铸造将提纯后的多晶硅熔体倒入铸造炉中，进行铸造。
铸造过程主要包括以下几个步骤：（1）将熔融的多晶硅倒入铸锭模具中。
（2）在铸锭模具中通入冷却水，使多晶硅迅速凝固。
（3）待多晶硅凝固后，将铸锭模具从熔融炉中取出，得到多晶硅铸锭。
5. 切割将多晶硅铸锭切割成所需尺寸的硅片。
切割过程主要包括以下几个步骤：（1）将多晶硅铸锭放置在切割机上。
（2）在切割机上安装切割刀片，将多晶硅铸锭切割成硅片。
多晶硅等级分类标准
多晶硅等级分类标准
多晶硅是一种重要的半导体材料，用于太阳能电池、集成电路
和其他电子器件的制造。
多晶硅的等级分类标准通常涉及杂质含量、晶粒大小、晶体结构和纯度等因素。
以下是多晶硅的一般等级分类
标准：
1. 杂质含量，多晶硅的等级通常根据其中杂质元素的含量来区分。
高纯度多晶硅通常要求杂质元素含量极低，例如对硼、磷、铝、铁等元素的含量有严格的要求。
2. 晶粒大小，多晶硅的晶粒大小对其电学性能有重要影响。
一
般来说，晶粒尺寸越大，电子在其中的迁移速度越快，因此大晶粒
多晶硅通常被认为是高等级的材料。
3. 晶体结构，多晶硅的晶体结构也是其等级分类的重要指标之一。
结晶度高、晶界少的多晶硅被认为是高等级的材料。
4. 纯度，多晶硅的纯度也是其等级分类的重要指标之一。
高纯
度的多晶硅对于一些特殊应用非常重要，比如在制造集成电路时，
需要极高纯度的多晶硅材料。
总的来说，多晶硅的等级分类标准是一个综合考量杂质含量、晶粒大小、晶体结构和纯度等多个因素的过程。
不同的应用领域对多晶硅的要求也有所不同，因此等级分类标准会根据具体的应用需求有所调整。
多晶硅洁净区等级
多晶硅洁净区等级
多晶硅是制造太阳能电池板的重要原材料，也是半导体制造中的关键材料。
在多晶硅的生产过程中，为了确保其质量和纯度，需要在洁净室内进行。
洁净室的等级对于多晶硅的生产至关重要，因为它直接影响产品的质量和性能。
多晶硅洁净区的等级通常分为几个级别，包括百级、千级、万级和十万级等。
这些级别是根据洁净室内空气的洁净度来划分的，具体而言，级别越高，洁净度越好，空气中悬浮微粒的浓度越低。
在多晶硅的生产过程中，不同工序可能需要不同等级的洁净室。
例如，在晶体生长和切片等关键工序中，需要更高洁净度的环境，以减少杂质和微粒对产品质量的影响。
因此，根据生产工艺的要求，选择适当的洁净室等级是非常重要的。
除了洁净度等级外，多晶硅洁净区还需要注意温湿度、气流组织等方面的控制。
温湿度稳定性对于多晶硅的生长和加工过程非常重要，而合理的气流组织可以减少污染物在洁净室内的传播和积累。
另外，为了确保洁净室的洁净度和稳定性，需要定期进行维护和检测。
这包括对洁净室内环境、设备、设施等进行清洁和消毒，以及对空气过滤器等进行更换和维修等。
总之，多晶硅洁净区的等级是多晶硅生产中的重要环节，需要根据生产工艺的要求选择适当的等级，并加强洁净室的维护和检测，以确保产品的质量和性能。
多晶硅的性质、用途、冶炼方法以及工艺流程图
检测与包装
检测
对多晶硅产品进行质量检测，如纯度、晶体质量、表面质量等。
包装
根据客户需求对多晶硅产品进行包装，以确保其在运输和存储过程中的安全和稳定性。
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多晶硅的性质、用途、冶炼方法以 及工艺流程图
目录
• 多晶硅的性质 • 多晶硅的用途 • 多晶硅的用途 • 多晶硅的用途 • 多晶硅的冶炼方法 • 多晶硅的工艺流程图
01 多晶硅的性质
物理性质
硬度
多晶硅的硬度较高，属于硬质材料。
导热性
多晶硅的导热性能良好，热膨胀系数较小。
密度
多晶硅的密度为2.32-2.34g/cm³，比单晶 硅略低。
详细描述
化学气相沉积法利用化学反应将原料气体转化为多晶硅。该方法可以在较低温度下进行，结晶质量较好，但生产 成本较高，且对设备要求较高。
04 多晶硅的工艺流程图
原料准备
原料准备
多晶硅的生产需要高纯度 的硅材料作为原料，通常 采用冶金级硅或工业硅作 为起始原料。
硅材料的纯化
为了获得高纯度的硅材料， 需要进行一系列的提纯和 除杂过程，如破碎、酸洗、 碱洗等。
杂质去除
通过精馏过程，可以去除硅原料中 的大部分杂质，如铁、铝、钙等， 从而提高硅的纯度。
化学气相沉积
化学气相沉积原理
化学气相沉积是一种利用化学反应在硅表面形成固态薄膜的方法， 通过控制反应条件，可以在硅表面形成多晶硅层。
反应气体
化学气相沉积过程中需要使用不同的反应气体，如硅烷、氢气等， 这些气体在高温下发生化学反应，形成固态的多晶硅层。
铸锭和切片
将提纯后的多晶硅铸造成锭， 并进行切片加工成所需的规格 和形状。
三元材料_多晶和单晶_单晶硅_多晶硅_解释说明
三元材料多晶和单晶单晶硅多晶硅解释说明1. 引言1.1 概述在现代科技发展中，新能源、电子器件和光学设备等领域的需求不断增加，对高性能材料的需求也日益迫切。
三元材料作为一类具有特殊结构和优异性能的材料，在这些领域中扮演着重要角色。
本文将重点介绍三元材料中的两种主要类型——多晶和单晶，并分析其区别、物理性质比较以及应用方面的差异。
1.2 文章结构本文共分为六个部分，首先是引言，接下来概述三元材料的定义和特点，以及其应用领域和制备方法；然后详细介绍多晶和单晶这两种主要类型，包括它们的定义和区别，物理性质比较以及应用比较；随后分别深入探讨单晶硅和多晶硅这两种具体材料，在结构与性质特点、制备方法及应用场景方面进行详细说明；最后总结其中的优缺点对比，并勾勒出未来研究的前景。
1.3 目的本文旨在提供关于三元材料中多晶与单晶的比较和分析，并探讨单晶硅和多晶硅这两种主要材料的特性、制备方法及应用场景。
通过本文的阐述，读者可以更加全面地了解三元材料中多晶和单晶的差异以及各自的特点，从而对其在不同领域中的应用有更清晰的认识。
2. 三元材料3.1 定义和特点三元材料是指由三种不同元素组成的化合物或混合物。
这些元素可以是金属、非金属或半导体等。
三元材料具有多样性和复杂性，在材料科学和工程中具有重要的应用价值。
三元材料的特点之一是它们的组成可调性，即可以通过改变其中一个或多个元素的比例来调节其性质和特征。
这使得三元材料在不同领域中具有广泛的应用潜力，例如能源储存与转换、化学催化、光电子器件和生物医学等领域。
此外，由于存在不同元素之间的相互作用，三元材料通常展现出独特的结构和性质。
这些相互作用能够引导其在纳米尺度下形成复杂的晶体结构，并赋予其优异的机械、电子和光学性能。
3.2 应用领域三元材料在各个应用领域中都发挥着重要作用。
以下是一些主要应用领域的例子：- 能源储存与转换：三元催化剂在燃料电池和电解水产氢领域有广泛应用。
多晶硅标准
多晶硅标准
多晶硅（Polycrystalline Silicon，简称Poly-Si）是一种晶体硅
材料，由许多小晶粒组成，晶粒之间有晶界。
多晶硅材料具有良好的电子导电性能和热导率，因此被广泛应用于太阳能电池、半导体器件和太阳能光伏产业。
以下是多晶硅的一些常见标准：
1. 晶体形态：多晶硅的晶体形态一般可以分为大晶粒和小晶粒两种。
大晶粒多晶硅的晶粒尺寸大于10mm，小晶粒多晶硅的
晶粒尺寸一般在2-10mm之间。
根据具体应用的需求，对晶体
形态有不同要求。
2. 电阻率：多晶硅的电阻率是衡量材料电导性能的重要指标。
晶体硅的电阻率通常以欧姆-厘米（Ω·cm）为单位进行表达。
- 超高纯多晶硅：电阻率大于10,000 Ω·cm。
- 高纯多晶硅：电阻率在1,000-10,000 Ω·cm之间。
- 普通多晶硅：电阻率在0.1-1,000 Ω·cm之间。
3. 杂质含量：多晶硅中的杂质含量对其电学和光学性能有重要影响。
主要的杂质元素包括硼、磷和金属元素等。
一般要求多晶硅中的杂质含量尽量低。
4. 晶界：多晶硅的晶界是晶粒之间的界面，对多晶硅的性能也有重要影响。
晶界的形态、尺寸和能带结构等参数是对多晶硅进行评估的重要指标之一。
5. 结晶度：多晶硅的结晶度是衡量其晶体结构完整性的指标。
一般使用结晶度指数（Crystallinity Index）来表示，要求结晶
度高。
以上仅为多晶硅的一些常见标准，实际应用中可能还有其他方面的要求，具体标准会根据不同的应用领域和需求而有所差异。
多晶硅标准
多晶硅标准多晶硅是当今光伏产业最常用的原材料之一，用于制造太阳能电池。
为了确保多晶硅制造和使用的质量和安全性，国际上制定了一系列的多晶硅标准。
本文将介绍多晶硅标准的相关背景和重要内容。
多晶硅标准的制定背景多晶硅的制备是通过高纯度硅材料在真空气氛下熔化，然后通过结晶生长的方法制得的。
在这个过程中，控制硅晶体的纯度、晶格结构和杂质含量非常重要。
如果多晶硅的质量不达标，会严重影响太阳能电池的性能和寿命。
制定多晶硅标准是必要的，以确保多晶硅的质量和一致性。
多晶硅标准的重要性多晶硅标准的主要目的是确保多晶硅的制备和使用过程中的一致性和可追溯性。
通过实施标准，可以有效监控各个环节的质量控制，提高生产效率和产品质量。
多晶硅标准还有助于提升国际间多晶硅产品的互操作性和相互认可性，促进全球多晶硅市场的发展。
多晶硅标准的主要内容1. 多晶硅材料的规格和要求：多晶硅标准规定了多晶硅的化学成分、晶格结构、晶粒尺寸、杂质含量等物理特性的要求，并提供了相应的测试方法和标准值。
2. 多晶硅生产工艺规范：多晶硅标准规定了多晶硅的生产工艺和生产流程的要求，包括原材料的选择和准备、熔化和结晶生长的过程参数控制、杂质去除和纯化等关键环节。
3. 多晶硅产品测试方法：标准提供了一系列的测试方法，用于评估多晶硅产品的质量和性能，包括化学分析、物理特性测试、结构分析等。
4. 多晶硅产品质量控制：标准详细描述了多晶硅生产过程中各个环节的质量控制要求和监测方法，例如原材料的采样和测试、生产过程中的工艺参数控制、产品的抽样和批检等。
5. 多晶硅产品标识和追溯：标准规定了多晶硅产品的标识要求，包括批次号、生产日期、生产厂商等信息，以方便产品的追溯和溯源。
多晶硅标准的应用和推广多晶硅标准的应用范围涵盖了多晶硅的生产和使用环节，包括多晶硅的生产企业、多晶硅材料的供应商和太阳能电池制造商等。
标准的推广和普及需要多方的合作和支持，包括各个利益相关方的参与和共同努力。
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我国多晶硅生产技术现状及发展趋势
高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料,随着 信息技术和太阳能产业的飞速发展,全球对多晶硅的需求增长迅猛, 市场供不应求。世界多晶硅的产量2005 年为28 750 t ,其中半导 体级为20 250 t ,太阳能级为8 500 t 。半导体级需求量约为19 000 t ,略有过剩;太阳能级的需求量为15 600 t ,供不应求。近年来,全球 太阳能电池产量快速增加,直接拉动了多晶硅需求的迅猛增长。全 球多晶硅由供过于求转向供不应求。受此影响,作为太阳能电池主 要原料的多晶硅价格快速上涨。中国集成电路和太阳能电池对多 晶硅的需求快速增长,2005 年集成电路产业需要电子级多晶硅约1 000 t ,太阳能电池需要多晶硅约14 00 t ;到2010 年,中国电子级多 晶硅年需求量将达到约2 000t ,光伏级多晶硅年需求量将达到约4 200 t 。而中国多晶硅的自主供货存在着严重的缺口,95 % 以上多 晶硅材料需要进口,供应长期受制于人,再加上价格的暴涨,已经危 及到多晶硅下游众多企业的发展,成为制约中国信息产业和光伏产 业产业发展的瓶颈问题
7 76.7
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2、 冶金法 冶金法是专门针对太阳能级多晶硅而产生的一种 金属硅提纯方法，该方法生产多晶硅的电耗只有改良 西门子法的1/3，水耗只有1/10，投资也只有改良西门 子法的1/3左右，多晶硅的生产成本有望低于70美元 /kg。很多专家都认为冶金法是最有可能取得大的技术 突破并产业化生产出低成本的太阳能级硅材料的技术。 3、 以SiCl4 为原料，用金属还原制备硅 如用Na蒸气和SiCl4气体在H+Ar的等离子体中还原， 选择合适的温度，使NaC1气化与液态硅分离，副产品 NaC1再经电解得到Na和Cl，后者用来重复产生SiCl4 类似地用Zn蒸气还原SiCl4生成Si和ZnC12既可以用西 门子式反应器也可以用流床反应器。
三氯氢硅(SiHCI，)由硅粉与氯化氢(HCl)合成而得。化 学反应式为： si+3HCl SiHCl3+H2
用氢还原已被提纯到高纯度的三氯氢硅，氢必须提纯到高纯度以免污染产品。 采用高纯硅棒作为高纯硅沉积的载体，电加热到约1100℃。化学反应式为：
SiHCl3+H2
Si+3HCl
生产实践证明，SiHCI，比较安全，可以安全的运输，可以贮存几个月仍然保 持电子级纯度。当容器打开后不像Sill。或Sill：C1：那样燃烧或爆炸，即使燃烧，温 度也不高，可以盖上。SiHCI，法的有用沉积比为1×103，是Sill。的100倍。在四种 方法中，它的沉积速度和转化效率都最高，分别为8一10炉∥min和5％一20％；沉积 温度仅次于SiCl．，耗电较高；SiHCl，还原时一般不产生硅粉，有利于连续操作。
• 多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现 在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异 性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性 也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两 者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别 须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。 多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、 信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。被称为“微 电子大厦的基石”。
目前国内的几家多晶硅生产单位的扩产,都是采用 改良西门子工艺技术,还没见到新的工艺技术有所突破 的报导。国际多晶硅主要技术特征有以下两点: ⑴多种生产工艺路线并存,产业化技术封锁、垄断局面不 会改变。由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相 同,因此生产工艺技术不同,进而对应的多晶硅产品技术 经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过 程安全等方面也存在差异,各有技术特点和技术秘密,总 的来说,目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有:改良 西门子法、硅烷法和流化床法。其中改良西门子工艺 生产的多晶硅的产能约占世界总产能的80 % ,短期内 产业化技术垄断封锁的局面不会改变。
（三）硅烷热分解法
硅烷热分解法是以硅烷为提纯中间化合物，经过热分解制 取多晶硅的一种方法，采用催化剂使氯硅烷产生歧化反应转化为 硅烷的方法，由于大大降低了甲硅烷的制备成本，且安全性能好， 目前已进行大规模的生产。硅烷的提纯技术主要是精馏和吸附。 无需氢的还原，硅烷就可热分解为多晶硅。化学反应式为：
SiH4 Si+2H2 甲硅烷的分解温度低，在850℃时即可获得好的多晶结 晶，而且硅的收率达到90%以上
（四）四氯化硅氢还原法 四氯化硅氢还原法应用较早，所得到的多晶硅纯 度也很好，但是生长速度以及转化率都较低，还原温 度高，能耗大。虽然此法陈旧，但仍有工厂保留这种 方法进行生产
太阳能级多晶硅制备新工艺式三氯氢硅氢还原法。在西门子法工艺的基础上，通过增加 还原尾气干法回收系统、SiC14氢化工艺，实现了闭路循环[6, 9]。改良西门子法包括五 个主要环节：即SiHC13合成、SiHCl3精馏提纯、SiHC13的氢还原、尾气的回收和 SiC14的氢化分离。工艺主要流程如图所示。
多晶硅
主讲：王旭 材料物理081班
2011.03.22
MADE IN CUIT
Contents
• 多晶硅的性质
• 多晶硅的制备及工艺流程 • 多晶硅生产技术现状及发展趋势
多晶硅的性质
• 灰色金属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟 酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间， 室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时 显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔 融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半 导体性质，是极为重要的优良半导材料，但微量的杂质即可大大影响 其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、 彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢 气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得。
4 、利用高纯试剂还原二氧化硅 西门子公司先进的碳热还原工艺为：将高纯石英砂制 团后用压块的炭黑在电弧炉中进行还原。炭黑首先用 热HCl浸出过，使其纯度和氧化硅相当，因而其杂质含 量得到了大幅度的降低。目前存在的主要问题还是碳 的纯度得不到保障，炭黑的来源比较困难。碳热还原 方法如果能采用较高纯度的木炭、焦煤和SiO2作为原 材料，那将非常有发展前景。碳热还原方法的重点研 究方向包括：优化碳热过程、多晶硅提纯技术和中间 复合物的研究。荷兰能源研究中心(ERCN)正在开发硅 石碳热还原工艺的研究，使用高纯炭黑和高纯天然石 英粉末作原材料，使原材料的B、P杂质含量降到了 1×10-6级以下，目前仍然还处于实验阶段。
该 前 术 多环 高 技 德 的 晶境 、 术 、 有 硅不 质 。 美 的产 量 该 、 家 工生 稳 方 日 ， 厂污 定 法 等 西 共染 ， 的 国 门 有， 采 显 都子 具用著 在 法 家有 综 特 进 硅 ，明 合 点 行 产 使显 利 是 研 量 用的 用 ： 究 占 西竞 技 能 开 生 门争 术 耗 发 产 子优 ， 低 总 势对、 量 技。 成 的 全 本 世 低 界 ％ 生 、 。 产 产 量 目
⑵ 新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。除了 传统工艺(电子级和太阳能级兼容) 及技术升级外,还涌 现出了几种专门生产太阳能级多晶硅的新工艺技术,主 要有:改良西门子法的低价格工艺;冶金法从金属硅中提 取高纯度硅;高纯度SiO2 直接制取;熔融析出法 (VLD :Vaper to liquid deposition) ;还原或热分解工艺; 无氯工艺技术,Al - Si 溶体低温制备太阳能级硅;熔盐电 解法等。
•
多晶硅的制备及工艺流程
高纯多晶硅制备方法 （一）三氯氢硅氢还原法
三氯氢硅氢还原法由西门子公司发明，因此也被称为西门子法，是目前生产多晶硅 的主流技术。西门子法可分为三个重要过程：一是中间产物三氯氢硅的合成，二是三氯 氢硅的提纯，三是用氢还原三氯氢硅获得高纯多晶硅。下面是流程图：
闭环生产多晶硅流程图
（二）二氯二氢硅
二氯二氢硅也可以生长高纯度多晶硅，生长温度为1000。C， 其能耗在氯硅烷中较低，只有90kW· h／kg。与三氯氢硅相比，二 氯二氢硅的稳定性小；易于分解；多晶沉积速度快；转化效率可 达35％，产量高而能耗低。缺点是二氯二氢硅危险性极高，易燃 易爆，与空气混合后在很宽的范围内均可以爆炸。目前美国的海 姆洛克公司采用二氯二氢硅来生产多晶硅。
硅烷的制备 美国联合碳化物公司采用某种催化剂使氯硅烷发 生歧化反应，最后生成硅烷。其工艺为： SiH →Si + 2H 3SiCl +Si+2H2 →4SiHCl 6SiHCl →3SiH Cl + 3SiCl SiH2Cl2 →SiHCl3+SiH4 该方法大大降低了硅烷的生产成本，目前已经实现了 大规模的生产。
总的来说：
⑴我国多晶硅生产技术比较落后,有待于改进提高,从生产设备、 工艺技术等方面全面优化升级,降低生产能耗,节能减排。 ⑵随着国际信息产业的迅猛发展,以及绿色能源战略的实施,电子信 息工业、半导体工业、太阳能电池工业也将得到巨大的发展,多晶 硅的市场需求将会更进一步加速多晶硅生产技术革新,满足不同产 业的需求。