多晶硅论文
多晶硅质量影响因素分析--论文1
多晶硅质量影响因素分析郑珂、陈霞、李晓明山东瑞阳硅业科技有限公司关键字：多晶硅质量三氯氢硅氢气配比洁净摘要：多晶硅质量受多方面因素的影响，本文结合生产实际，分别从生产原料三氯氢硅、氢气、混合气配比、反应温度、设备洁净条件等方面进行了分析，通过提高原料纯度，控制反应配比5：1和温度1080-1100℃，逐步提高多晶质量。
近几年，太阳能行业也得到长足发展。
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%。
现在结合我公司近2年的生产实际，总结一下改良西门子工艺中影响多晶硅的质量的因素。
一、流程简介我公司主要工艺流程采用精馏方法从原料中分离出高纯度的三氯氢硅，送入还原厂房，在混合器内汽化并与氢气混合，混合气体在高温硅芯表面上发生化学反应，逐渐沉积并生长出所需规格的多晶硅棒，还原尾气输送至还原尾气干法回收工序进行分离，分离出氢气与氯硅烷，得到纯净的再生氢气，氯硅烷经脱吸后，送至提纯进一步精馏得到高纯度的三氯氢硅和四氯化硅，氢气和三氯氢硅送回还原厂房循环使用，四氯化硅输送至白炭黑生产线生产气相白炭黑。
二、工艺原理多晶硅生产过程中，核心部分为多晶硅还原生产，其基本原理为在还原炉内，用高纯三氯氢硅为原料，高纯氢气为还原剂，在1080~1100℃高温下硅被还原出来，有部分三氯氢硅直接被热分解为硅，二者一同沉积在发热体硅芯上。
同时，高温下还会发生部分副反应。
其主反应为：HCl Si C H SiHCl 31100108023+−−−−−−→−︒-+副反应为：243239004H SiCl Si C SiHCl ++−−−−→−︒≥HCl Si H SiCl 4224+−→−+43212002SiCl HCl Si C SiHCl ++−−−−→−︒≥Cl SiCl SiHCl H 23+−−→−高温Cl B BCl H 6223+−→−ClP PCl H 6223+−→− 生产的目的为控制各项条件向主反应方向发生，尽量减少或杜绝副反应的发生。
硅化工论文
我国多晶硅产业现状分析姓名：田浩学号：2010156219摘要：随着世界能源形势的紧张和电子与信息业品质需要，对多晶硅的纯度要求越来越高，我国最近几年也上马了较多的多晶硅生产项目。
本文就我国现阶段的产能现状、主流工艺以及所面临的问题进行了综合分析。
关键词：多晶硅改良西门子法新硅烷热分解法发展现状0前言：多晶硅是半导体工业、电子信息产业、太阳能光伏电池产业的最主要、最基础的功能性材料,其重要性不言而喻。
目前多晶硅的产品,主要是以改良西门子法生产的棒状多晶硅为主,以流化床技术生产的粒状多晶硅为辅。
随着今后单晶直径增大,石英增涡同时被要求增大到极限时,可能会加大采用连续供料拉晶法,从而将加大对粒状多晶硅的需求量与生产量[1]。
从半导体级多晶硅的质量来看,其纯度可达到7～11个“9”,用户不经腐蚀和清洗,便可直接装炉使用。
1我国多晶硅工业产能现状近几年国内多晶硅生产企业取得了快速的发展，已经打破了国际多晶硅生产格局，我国部分企业，如江苏中能、赛维LDK、洛阳中硅和重庆大全等企业，产能规模已跻身世界前列。
江苏中能以全年产量接近3万吨、产能4.6万吨成为全球第三大多晶硅生产企业，其多晶硅产量占国内总产量的36%。
赛维LDK年产量也已超过万吨。
最近几年我国多晶硅一直以高增长率发展。
根据中国电子材料行业协会调查统计，2011年我国多晶硅产量达到82768吨，同比2010年45021吨增长84%。
产业依旧保持快速增长的势头，2006～2011年我国多晶硅产量翻了数番年均增长超过100%，2012年我国多晶硅产能也已达到20万吨。
现在我国的多晶硅产量已占全球的35%以上，已成为继美、德之后的全球多晶硅生产大国。
2011年，一方面受欧债危机的影响，光伏产品的主要市场——欧洲各国大幅度削减政策补贴，从而使光伏产业受到很大冲击；另一方面，2010～2011上半年间，光伏产业的投入反而不断加大，产能大幅度扩大，使得全球太阳能电池产品库存压力凸显[2]。
多晶硅风险辨识与评价范文（二篇）
多晶硅风险辨识与评价范文多晶硅 (Polysilicon) 是太阳能电池制造过程中的关键材料之一，其质量直接影响到太阳能电池的性能。
然而，多晶硅的生产过程中存在一定的风险。
本文将对多晶硅生产常见的风险进行辨识和评价，以期增加对这些风险的认识和掌握。
一、多晶硅生产的基本过程多晶硅的生产过程主要包括硅矿选矿、冶炼、制粒、精炼、晶体生长和切割等环节。
硅矿选矿阶段存在安全风险。
硅矿通常包含一定比例的有害元素，如铁、铝、锰、磷等，其操作过程中可能会释放有害气体或产生有害废物，对操作人员和环境造成威胁。
冶炼阶段可能产生高温、高压和有害气体。
冶炼过程中需要将硅矿进行高温还原，同时还会产生大量的硅热和煤烟，这些有害气体包括二氧化硅、氮氧化物和硫化物等，对操作人员的身体健康和环境造成潜在危害。
制粒阶段存在粉尘污染风险。
制粒过程中需要将冶炼产生的硅热研磨成颗粒状的多晶硅，这个过程中会产生大量的粉尘，对操作人员的呼吸系统和环境造成威胁。
精炼阶段存在化学危险。
精炼是提高多晶硅纯度的重要环节，其中常用的精炼方法包括氯化法和溴化法。
这些精炼方法中使用的化学物质如氯气、溴气等具有一定的毒性和腐蚀性，对操作人员的健康和环境造成危害。
晶体生长阶段存在高温和高压风险。
晶体生长过程需要将精炼的多晶硅放入硅炉中加热，使其逐渐转化为单晶硅，这个过程中需要高温、高压和高纯度的气氛，如果操作不当可能会引发炉内爆炸等安全事故。
切割阶段存在生产工艺风险。
切割是将生长好的单晶硅切割成薄片，用于制造太阳能电池。
由于切割过程中需要使用金刚石线锯和高温炉等设备，存在设备故障、操作失误等风险，对操作人员和设备造成潜在风险。
二、多晶硅生产风险的评价方法针对多晶硅生产过程中的风险，可以采用定性评价和定量评价两种方法。
1. 定性评价定性评价主要是通过对风险源、暴露方式和受体的分析，综合考虑生产过程中可能导致的事故和灾害，进行病害评价、安全评价和环境评价等。
具体的评价方法包括故障树分析、事件树分析、风险矩阵评估等。
多晶硅论文
制备太阳能级多晶硅的工艺及注意事项摘要：多晶硅主要用作半导体原料，最终用途主要是生产集成电路、分立器件和太阳能电池片。
多晶硅行业的大力发展对普及太阳能以及半导体的利用有着很大的推动作用。
本文对多晶硅的化学生产方法以及一些注意事项进行了介绍和说明。
关键词：多晶硅摩尔比温度流量1 引言多晶硅材料是硅产品产业链中一个极为重要的中间产品，需求主要来自是半导体和太阳能电池，同时也是金属陶瓷、宇宙航行、光导纤维通信以及性能优异的硅有机化合物的重要原料。
多晶硅材料按纯度可分为冶金级硅（MG，又称金属硅，一般含硅95%左右）、太阳能级硅（SG含硅在99.9% - 99.9999%），电子级硅（EG，含硅大于99.9999%以上）。
多晶硅用途十分广阔。
国际因此多晶硅的的发展受到各个国家的极大的重视。
而多晶硅生产技术对产品纯度的影响有着很大的联系[1]。
目前制备太阳能级多晶硅主要采用化学法和物理法。
化学法包括三氯氢硅氢还原法(即改良西门子法)、硅烷热分解法和四氯化硅氢还原法；物理法是针对化学法存在的问题而产生的新兴的生产方法，造渣提纯硅法、热交换定向凝固提纯法、电磁感应等离子技术提纯法、CP法等，工艺技术尚处试验摸索阶段，未形成规模化生产。
本文主要对化学法做一些介绍及本人遇到的一些情况和注意事项的一些见解[2]。
2 制备多晶硅化学法2.1 三氯氢硅还原法[2]化学法的主流为改良西门子法，约有70 %～80 %的太阳能级多晶硅项目采用改良西门子法，其原理是：在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成太阳能级多晶硅沉积在硅芯上。
而改良西门子法因为高纯三氯氢硅而避开了硼等杂质去除的问题。
太阳能级多晶硅或电子级多晶硅通常是利用H2还原SiHCl3的方法制备,该方法最早由西门子公司采用，也称为三氯氢硅还原法。
具体步骤如下：首先，石英砂和焦炭在电弧炉中制取纯度较低的粗硅(SiO2+2C = Si+2CO↑)；然后，将粗硅转化为有挥发性并易提纯的四氯化硅(Si+2Cl2 = SiCl4)或三氯氢硅(Si+3HCl = SiHCl3+H2↑)，经精馏法提纯后再次在电炉中用氢气还原，得到纯度较高的硅(SiCl4+2H2 = (加热)Si+4HCl)；最后，用区域熔融法进一步提纯并制成高纯单晶硅。
太阳能电池论文6篇
多晶硅是制备单晶硅和太阳能电池的原材料是全球电子工业及光伏产业的基石。
按照硅含量纯度可分为太阳能级硅和电子级硅。
过去太阳能电池的硅材料主要来自电子级硅的等外品以及单晶硅头尾料、锅底料等年供应量很小。
随着光伏产业的迅猛发展太阳能电池对多晶硅的需求量迅速增长预计到年太阳能级多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。
因此世界各国都竞相开发低成本、低能耗的太阳能级多晶硅新制备技术与工艺并趋向于把制备低纯度的太阳能级多晶硅工艺与制备高纯度的电子级多晶硅工艺区别开来以进一步降低成本。
本文将对太阳能级多晶硅的制备技术以及近年来涌现出的新技术与新工艺进行综述以便为我国的太阳能级多晶硅产业提供一些参考。
改良西门子法年西门子公司成功开发了利用还原 在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术并于年开始了工业规模的生产这就是通常所说的西门子法。
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、 氢化工艺实现了闭路循环于是形成了改良西门子法——闭环式 氢还原法。
改良西门子法的生产流程是利用氯气和氢气合成 或外购 和工业硅粉在一定的温度下合成 然后对 进行分离精馏提纯提纯后的 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 合成、 精馏提纯、 的氢还原、尾气的回收和 的氢化分离。
该方法通过采用大型还原炉降低了单位产品的能耗。
通过采用 氢化和尾气干法回收工艺明显降低了原辅材料的消耗。
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太阳能级多晶硅制备技术与工艺◇冯瑞华马廷灿姜山黄可中国科学院国家科学图书馆武汉分馆 前沿新材料产业前沿采用此法生产太阳能级与电子级多晶硅。
所生产的多晶硅占当今世界生产总量的。
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左右。
硅烷热分解法年英国标准电讯实验所成功研发出了硅烷热分解制备多晶硅的方法即通常所说的硅烷法。
年日本的石冢研究所也同样成功地开发出了该方法。
毕业设计(论文)-铸造多晶硅晶体生长速率对杂质分布的影响研究[管理资料]
![毕业设计(论文)-铸造多晶硅晶体生长速率对杂质分布的影响研究[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/5934ecf0b52acfc788ebc9e1.png)
铸造多晶硅晶体生长速率对杂质分布的影响研究摘要目前，铸造多晶硅是最主要的光伏材料，其结晶组织、缺陷、和杂质含量显著影响着太阳能电池的转换效率。
杂质的浓度和分布是影响光电转换效率的重要因素。
由于多晶硅锭的质量好坏主要取决于长晶过程中的固液界面形状及晶体生长速率大小，固液界面形状及晶体生长速率大小对定向凝固的排杂效果起决定作用，一般认为微凸的固液界面更有利于多晶硅杂质和位错的排除。
因此深入研究多晶硅生长速率对杂质分布的影响，分析它对多晶硅锭结晶学及电学性能的影响，不仅有利于生长出高成品率的铸造多晶硅锭，而且可以降低铸造多晶硅硅片的制造成本。
本工作利用微波光电导衰减仪（μ-PCD）、二次离子质谱仪（SIMS）,以及红外扫描仪（IR）等方法对铸造多晶硅的杂质以及少子寿命的分布进行了系统的研究。
实验发现，硅锭中的氧浓度随硅锭高度的增加而逐渐降低，而碳的分布情况正好相反。
研究发现，在低速凝固条件下杂质的排除效果很好，平均少子寿命较高，但多晶硅锭的红区较长，铸锭周期长。
而高速凝固杂质的排除效果不佳，硅锭红区较短，但平均少子寿命较低。
关键词：铸造多晶硅，杂质，少子寿命，长晶速率The investigation on the crystal growth rate of castingpolycrystalline silicon influencing on the distribution ofimpurityABSTRACTAt present, casting polycrystalline silicon is the main PV materil. It affects are the important factors of photoelectric conversion quality of poolycrystalline silicon ingots is determined by the position of the solid/liquid interface and growth rate of crystal. The shape of solid/liquid interface and growth rate determined the quality of rejecting of ,small protruding liquid-solid interface is more advantageous to the reject of dislocation and further research on the influence of polysilicon growth rate on the impurity distribution and electrical behaviour of polycrystalline silicon ingots will help us improve the yield of the ingots and reduce the cost of casting polycrystalline silicon.In this thesis, we investigate the distribution of impurity and minority carrier lifetime of the ingots by Microwavephoto Conductive Decay(μ-PCD), ScanningInfrared Microscopy(IR), Scanning Infrared Microscopy(SIRM) . In the experiments, oxygen content increases in vetical direction, While carbon distribution is exactly thepposite. We find that low-speed solidification conditions is good to the reject of all the reject of all the metal inpurity,minority carrier lifetime is higher, but the casting cycle is longer. Whle High-speed solidification to the disadvantage of the reject of impurity. and its minority carrier lifetime is lower Experimen ts have found that poly ingot growth rate for cm/h for industrial production is a better choice.KEY WORDS:casting polycrystalline silicon,impurity, minority carrier lifetime, growth rate of the crystal.目录第一章绪论 0§引言 0§ 0§浇铸法 0§定向凝固法 (1)§电磁感应加热连续铸造( EMCP) (2)§多晶硅定向凝固原理及相关工艺参数 (2)§铸造多晶硅中的主要杂质及影响 (4)§硅中的氧 (4)§硅中的碳 (4)§ (5)第二章实验过程 (6)§ (7)§检料 (7)§多晶铸锭过程 (7)§剖方取样 (10)§样品检测 (11)§ (11)§ IR阴影检测 (11)§ SIMS测试 (12)第三章实验结果及分析 (12)§ (12)§ IR检测结果及分析 (14)§ (15)§ (16)§ (17)结论 (19)参考文献 (20)致谢 (22)第一章绪论§引言目前，铸锭多晶硅材料是最主要的太阳能电池材料，而且也被认为是今后5到10年中最主要的太阳能电池材料[1]。
多晶硅生产还原氢化工艺论文
前言目前世界光伏产业以31.2%的年平均增长率高速发展，位于全球能源发电市场增长率的首位，预计到2030年光伏发电将占世界发电总量的30%以上，到2050年光伏发电将成为全球重要的能源支柱产业。
各国根据这一趋势，纷纷出台有力政策或制定发展计划，使光伏市场呈现出蓬勃发展的格局。
多晶硅具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，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。
是生产太阳能电池的主要原料。
多晶硅也可生产出不同型号的太阳能电池组，把太阳能转化为电能。
该产品广泛用于航天、航空以及城市建设、交通、通讯等领域。
多晶硅的最终用途主要是生产集成电路、分立器件和太阳能电池片。
目前，占主流的太阳能电池是硅太阳能电池，太阳能电池中88%是块儿状硅太阳能电池，而这些块儿状硅太阳能电池，无论单晶硅太阳能电池还是多晶硅太阳能电池，最初原料都是多晶硅，多晶硅产业与下游的电子信息产业和太阳能电池产业是拉动多晶硅材料产量大幅增长的主力军。
太阳能作为可再生能源中重要的一种既丰富又无污染的新能源，是各国重点支持领域。
近几年，中国太阳能电池产业发展突飞猛进，2006年光伏生产能力约为1450MW，需多晶硅万吨以上，产业链中的硅单晶、硅片加工、电池片、组件及系统集成已具有相当规模，而中国2006年自产多晶硅约400 t，仍是一个两头（原料、最终产品）在外的格局，特别是多晶硅原料要受制于人，一些国外的多晶硅生产商已开始对中国实行限购，从而影响中国光伏（PV）产业的快速、持续发展。
由于中国的太阳能产品应用仅仅开始，未来市场需求巨大，为解决制约中国光伏产业的发展瓶颈，满足国内对多晶硅材料的需求，因此，在未来的日子里将建成若干条千吨级甚至万吨级太阳能级多晶硅生产线，重点解决生产太阳能电池的原料供应问题，成为太阳能电池的世界制造中心和市场竞争焦点。
第一章概述1.1硅的简介1．1.1 硅的简介硅（Silicon）,源自Silex，意为“打火石”；1823年发现，为世界上第二丰富的元素——占地壳四分之一。
多晶硅毕业论文1
安徽职业技术学院 毕业论文(设计)( 2008届 )设计题目 中能硅业探索化工系生物化工工艺 生化821班2008277041周超 徐灏溪 2011．03.22 学号 指导老师 班级成绩作者姓名 专业 系部 完稿时间目录摘要 (4)英文摘要 (4)第一章概述 (5)1.多晶硅的概念 (5)2. 国内多晶硅产业概况及未来发展 (5)第二章多晶硅的生产工艺 (7)2.1改良西门子法的简介 (7)2.2三氯氢硅氢还原反应基本工艺流程 (7)2.3生产多晶硅主要原料 (9)2.3.1 三氯氢硅的性质 (9)2.3.2 氢气的性质 (11)2.4生产多晶硅的原料质量要求 (12)氢还原反应 (12)第三章 SiHCI33.1 多晶硅反应原理 (12)3．2 SiHCI氢还原反应的影响因素 (13)33．2．1氢还原反应沉积温度 (13)3．2．2 混合气配比 (14)3．2．3 反应气体流量 (15)3．2．4 还原反应时间 (16)3．2．5硅表面积 (16)3．2．6硅棒电流电压的关系 (17)3.3 还原炉结构示意图 (17)3.4还原炉生产过程物料衡算 (18)3.4.1三氯氢硅的流量及流速 (18)3.4.2氢气的流量及流速 (19)3.4.3混合气体的流量及流速 (19)第四章多晶硅的质量标准 (19)4．1硅棒质量问题及原因 (19)4.2 多晶硅的用途 (20)第五章致谢 (21)参考文献 (22)摘要多晶硅是单质硅的一种形态。
通过化学或者物理方法使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。
还原是将经提纯和净化的三氯氢硅与氢气混合通入还原炉中，在1080℃～1150℃下将还原出来的多晶硅沉积的发热体的硅芯上。
从而得到纯度很高的单质硅。
而在生产多晶硅的过程中涉及很多的变量因素，都能影响到多晶硅产品的质量和纯度问题，本篇论文主讲在多晶硅的还原生产过程中，如何控制温度，及为获得一定的收率，如何控制流量配比等主要的影响因素，从而能够在生产过程中更好的提高产品的纯度。
毕业设计(论文)-多晶硅铸锭中的杂质和缺陷.
多晶硅铸锭中的杂质和缺陷摘要铸造多晶硅目前已经成功取代直拉单晶硅而成为最主要的太阳能电池材料。
铸造多晶硅材料中高密度的杂质和结晶学缺陷(如晶界，位错，微缺陷等)是影响其太阳能电池转换效率的重要因素。
本文综合了多组关于铸造多晶硅中的原生杂质及缺陷以及少子寿命的分布特征研究文献得到的主要结论如下：硅锭底部及顶部区域内高浓度的铁、氧等杂质为影响少子寿命值的关键因素。
此外，通过择优腐蚀结合光学显微镜以及红外扫描仪研究硅中的缺陷形态及密度分布。
结果显示位错密度大体上呈现从硅锭底部向硅锭顶部逐渐增加的趋势。
关键词：铸造多晶硅，氧，碳，铁，位错，少子寿命Defects and Impurities in Cast-Grown PolycrystallineSilicon SubstratesABSTRACTC u r r e n t l y,c a s t m u l t i c r ys t a l l i n e s i l i c o n h a s r e p l a c e d m o n o c r ys t a l l i n e s i l i c o n a s t h e m a i n p h o t o v o l t a i c m a t e r i a l s.H i g h d e n s i t y o f i m p u r i t i e s，s u c h a s o x yg e n，c a r b o n a n d i r o n，a n d d e f e c t s，s u c h a s d i s l o c a t i o n s a n d g a i n b o u n d a r i e s，p l a y a c r u c i a l r o l e o n t h e d e g r a d a t i o n o f m c-s i s o l a r c e l l s p e r f o r m a n c e.In t h i s t h e s i s T h e m a i n r e s u l t s a r e a s f o l l o w s：T h e h i g h c o n c e n t r a t i o n o f i m p u r i t i e s s u c h a s i r o n a n d o x yg e n，w h i c h c a n i n d u c e e l e c t r i c a l l y a c t i v e r e c o m b i n a t i o n c e n t e r s，i s b e l i e v e d t o b e r e s p o n s i b l e f o r t h e1i f e t i m e r e d u c t i o n i n t h e t w o s i d e s o f t h e i n g o t．F u r t h e r，t h e d e f e c t s i n m c—s i w e r e o b s e r v e d b y b o t h O M c o m b i n e d w i t h s e l e c t i v e e t c h i n g a n d S IR M．We f o u n d t h a t a s e x p e c t e d d u e t o t h e r a p i d c o o l i n g t h a t o c c u r s t h e r e a t t h e e n d o f t h e c a s t i n g p r o c e s sK E Y W O R D S：m c-S i,o x yg e n,c a r b o n,i r o n,d i s l o c a t i o n,m i n o r i t yc a r r i e r l i f e t i m e目录第一章绪论 (1)§ 1.1太阳能电池 (1)§ 1．2多晶体硅太阳电池 (2)§ 1．3多晶硅材料 (3)第二章多晶硅材料杂质及缺陷 (4)§2.1引言 (4)§ 2.2铸造多晶硅中的主要杂质 (4)§ 2.2.1 氧 (4)§ 2.2.2碳 (5)§ 2.2.3过渡族金属 (5)§ 2.3铸造多晶硅中的缺陷 (6)§ 2.3.1晶界 (6)§ 2.3.2位错 (7)§ 2.2.3应力 (10)§ 2.3多晶硅锭中杂质的分布特性 (10)§ 2-4 小结 (13)第三章铸造多晶硅的工艺研究 (14)§ 3.1 引言 (14)§ 3.2硅片的少子寿命及其影响因素 (14)§ 3.3磷扩散吸杂 (15)§3.3.1实验样品及过程 (16)§3.3.2实验结果与讨论 (16)§3.4钝化工艺 (17)§3.5小结 (18)总结 (19)参考文献 (20)致谢 (22)第一章绪论§ 1.1太阳能电池随着世界经济的发展，能源问题和环境问题显得越来越重要，直接关系到社会经济的可持续发展。
多晶硅太阳能电池片生产效率的研究新能源科学与工程本科毕业论文
学校代码：12975密级：
2017届本科生毕业论文
多晶硅太阳能电池片生产效率的研究
院系：新能源与环境工程学院
专业：新能源科学与工程
姓名：
指导教师：
答辩日期：二〇一七年四月
毕业论文诚信声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业论文《多晶硅太阳能电池片生产效率的研究》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。
图2-3返工片
(2)工艺操作规范
操作时需要按照要求佩戴口罩和乳胶手套，打扫好车间卫生。将合格的硅片用吸盘放入石墨舟中，装满一舟进行镀膜（一舟为36片），如不满36片则用假片补充，或用下一张流程单的片子进行补满，做好标记（如在舟边上放一小片碎片）。按照工艺流程进行操作，即石墨舟经过上料腔，加热腔，工艺腔，冷却腔，下料腔后进行下料。成品需要检查镀膜质量，取片应采用吸盘，还需戴好乳胶手套。对一天的生产情况进行记录，包括产量、报废及返工片、测试记录与设备运行记录等。
PECVD的技术
用来制备SiNx膜的方法有很多种，其中离子增强化学气相法（PECVD法）最为常见。现在离子增强化学气相法（PECVD法）一般分为四种：管式直接法，平板直接法，微波间接法，直流间接法。在工业应用中，大多采用微波间接法。PECVD法是借助微波或频射等使含有薄膜组成的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积。
本文通过研究分析太阳能电池的生产工艺对如何能提高生产太阳能电池的效率进行讨论，进而探讨如何来提高太阳能电池板的生产效率，在多晶硅太阳能电池板生产的几大工序中，本文只探讨PECVD这个工序在生产中的效率，在多晶硅太阳能电池板PECVD的制造过程中，如果能引进更好的技术，就能在生产效率上有所提高，就能增加资源利用的最大化。本文通过对太阳能电池板在PECVD中按生产中的不同方法进研究，从而探讨出更为合理的生产工艺。
多晶硅风险辨识与评价范文（二篇）
多晶硅风险辨识与评价范文一、背景介绍多晶硅是一种重要的材料，广泛应用于太阳能电池、集成电路和光纤等领域。
然而，多晶硅生产中存在一定的风险，需要进行辨识与评价，以便制定有效的风险管理措施。
二、风险辨识1. 原材料供应风险多晶硅的生产需要大量的硅矿石作为原材料，而硅矿石的供应受到地质、政治和经济等因素的影响，存在一定的风险。
2. 生产工艺风险多晶硅的生产过程中，存在高温高压、腐蚀等危险因素，如果工艺控制不当，可能导致事故发生，造成损失。
3. 电力供应风险多晶硅生产需要大量的电力支持，电力供应不稳定或中断将对生产造成严重影响。
4. 环境污染风险多晶硅生产中会产生一定的废气、废水和废渣，如果排放不当，会对环境造成污染和破坏。
5. 市场需求风险多晶硅市场需求受各种因素的影响，如经济形势、技术发展等，需求不稳定将对企业的生产和销售带来风险。
三、风险评价1. 原材料供应风险评价通过与供应商建立稳定的合作关系，多渠道采购原材料，并建立备用供应商，以应对原材料供应不稳定的风险。
2. 生产工艺风险评价建立完善的生产工艺流程和标准操作规程，加强员工培训和安全意识教育，定期进行设备检查和维护，及时修复设备故障，降低事故发生的概率。
3. 电力供应风险评价与当地电力公司签订稳定供电合同，适时备用发电设备，建立应急电源系统，提高电力供应的可靠性和稳定性。
4. 环境污染风险评价建立环境管理体系，严格遵守环保法规和标准，加强废气、废水和废渣的处理和净化，减少对环境的污染。
5. 市场需求风险评价密切关注市场动态，进行市场调研和预测，与客户保持紧密的合作关系，及时调整产品结构和生产规模，以适应市场需求的变化。
四、风险管理措施1. 建立风险管理体系制定风险管理制度和流程，明确风险管理的职责和权限，建立健全的风险管理档案和数据库。
2. 加强员工培训和安全教育定期组织员工参加培训和教育，提高员工的风险意识和应对能力，确保员工的安全和生产的安全。
谈多晶硅生产节能减排措施论文
谈多晶硅生产节能减排措施论文谈多晶硅生产节能减排措施论文摘要：:近年来我国国民经济迅速发展，多晶硅的生产量达到了一个全新的高度。
如今，多晶硅行业内的竞争力也在不断增大。
也就迫切需要改良多晶硅的生产方式以期能够进一步降低多晶硅的成本，时下多数研究人员对国内外的新型西门子生产方案进行了详细的观察改良。
经过对多晶硅在实际生产当中的机器的耗能分析，以能量耦合利用以及回收综合利用和新型的节能手段等为基础，进一步提出运用多种液体精馏的工艺来进行多晶硅的生产。
实验结果显示:经过运用上列的方案之后，可以在很大程度上的减少多晶硅生产的成本，以此就为未来多晶硅的发展提供了一定的便利作用。
关键词：:多晶硅；生产工艺；节能耗能；生产成本前言伴随着国内科技的持续发展，多晶硅的应用领域也在不断增大。
多晶硅大多数都运用在集成电路的合成、半导体的制备、太阳能装置的制造等领域。
它亦可以用来制造单晶硅，其更是广泛运用在半导体制备的行业当中，而半导体可以作为现代多种科技的基础原料。
与此同时，因现今的地球能源危机以及世界的环境保护等的限制，对于新生能源的研发已经发展成了一个世界性的课题。
太阳能因其安全、环保、储备量大等优势而备受人们关注。
对于这种能源的一种主要运用手段就是经过光电效应而将其转化为电能，这时就需要多晶硅的作用，硅电池的基本工作原理就是利用了光电效应。
因半导体行业以及太阳能源的利用不断发展，而导致更优良的多晶硅的需求量持续增大。
1多晶硅行业的生产现状时下，国内外生产多晶硅的工艺大多都是运用西门子改良工艺，这种生产技术允许电子级与太阳能级同时生产，其拥有完备的工艺流程以及其相对比较适合量产等优势，改良西门子多晶硅生产工艺是时下多晶硅生产的不二选择。
在这种生产工艺的重要流程当中，主要的耗能阶段就是:精馏、还原以及氢化，这三种工艺机器在整个改良西门子多晶硅生产流程当中所消耗的.能源大概占据了七成以上。
为了达到最大化的减少多晶硅的生产成本，经过对当下国际上的多种多晶硅的生产工艺进行了更加细致的研究分析，综合工程设计行业多年的经验，能够经过时下多晶硅产业在上述最耗能的三部工艺当中运用了与传统生产方式完全不同的改造，形成了更加科学合理的节能手段，进而进一步的降低了多晶硅产业的生产成本。
毕业设计(论文)多晶硅铸锭中的杂质分布及其影响因素
多晶硅铸锭中的杂质分布及其影响因素摘要近年来，太阳电池发电受到了人们的日益重视。
硅是当前用来制造太阳能电池的主要材料，由于低成本、低耗能和少污染的优势，目前铸造多晶硅已经成功取代直拉单晶硅而成为最主要的太阳能电池材料。
深入地研究材料中的杂质分布利于生产出高成品率的铸造多晶硅锭，降低铸造多晶硅太阳能电池的制造成本，同时也是制备高效率铸造多晶硅太阳能电池的前提。
本文对多晶硅中的杂质及其分布作了深入的研究。
多晶硅中出现的杂质是影响其太阳能电池转换效率的重要因素之一。
本文利用微波光电导衰减仪(μ—PCD)，，以及扫描电镜等测试手段，对铸造多晶硅中的杂质及分布情况以及少子寿命的分布特征进行了系统的研究。
主要包括以下三个方面：氧、铁、碳在铸造多晶硅中的分布规律；铸造多晶硅所测区域内杂质的种类及分布情况；铸造多晶硅中杂质浓度的分布与材料少子寿命的关系。
采用μ—PCD测得了沿硅锭生长方向(从底部至顶部)的少寿命分布图。
结果显示距离硅锭底部3-4 cm，以及顶部3 cm的范围内存在一个少子寿命值过低的区域，而硅锭中间区域少子寿命值较高且分布均匀。
进一步通过理论分析得出多晶硅杂质分布的情况以及杂质的来源和影响杂质分布的因素。
关键词：多晶硅，碳，氧，金属Polysilicon ingots in the distribution and determinantsof impuritiesABSTRACTIn recent years, it was becoming more end more important to utilize solar energythrough solar cells．Because low-cost, low energy consumption and less pollution of the advantages of polysilicon has been successfully replaced by the current cast Czochralski silicon solar cells become the main material. In-depth study of the distribution of impurities in materials help to produce high yields of casting sil icon ingots, cast polycrystalline silicon solar cells reduce manufacturing costs, but also highly efficient preparation of cast polycrystalline silicon solar cells premise.In this paper, and distribution of impurities in silicon in depth study. Polysilicon impurities appear to influence the solar cell conversion efficiency of one of the important factors. By using microwave photoconductivity decay meter (μ-PCD),, and scanning electron microscope test means of casting silicon impurities and minority carrier lifetime distribution and the distribution of characteristics of the system. Include the following three aspects: oxygen, iron, carbon in the casting of the Distribution of polysilicon; cast polycrystalline silicon measured in the region and the distribu tion of the types of impurities; cast pol ycrystalline silicon in the impurity concentration distribution of minority carrier lifetime relationship with the material. Won by μ-PCD measurements along the ingot growth direction (from bottom to top) less life distribution. The results showed that the bottom of silicon ingots from 3-4 cm, and 3 cm at the top of therange of memory in the minority carrier lifetime value of a low area, while the middle region of silicon ingots and high minority carrier lifetime value distribution. Further obtained by theoretical analysis as well as the distribution of polysilicon impurity impurity impurity distribution of the sources and effects of the factorsKEY WORDS: polycrystalline silicon,carbon, oxygen, metals目录第一章绪论 (1)§1.1 引言 (1)§1.2 太阳能利用开发的发展趋势 (2)§1.3 铸造多晶硅的生产工艺 (2)§1.3.1 铸锭浇注法 (3)§1.3.2 定向凝固法 (3)§1.3.3 电磁感应加热连续铸造( EMCP) (4)§1.4 铸造多晶硅中主要杂质及影响 (6)§1.4.1 硅中的氧 (6)§1.4.2 硅中的碳 (8)§1.4.3 硅中的过渡金属 (9)§1.5 检测杂质的主要指标 (10)§1.5.1 少子寿命 (10)§1.6 本文研究的目的及主要内容 (10)第二章实验过程 (12)§2.1 样品制备 (12)§2.1.1 实验锭的原料组成 (12)§2.1.2 实验用坩埚及涂层 (12)§2.1.3 铸锭的运行 (12)§2.1.4 多晶铸锭的剖方及取样 (12)§2.2 样品检测 (13)§2.2.1 杂质种类及含量的检测 (13)§2.2.2 少子寿命的检测所用仪器μ—PCD (14)第三章样品检测结果及分析 (15)§3.1样品检测结果及分析 (15)§3.2 分布情况及影响因素 (16)结论 (19)参考文献 (20)致谢 (22)第一章绪论§1.1 引言随着人类社会的高速发展，环境恶化与能源短缺己成为全世界最为突出的问题。
多晶硅论文：多晶硅聚乙二醇水性切削液再生
多晶硅论文：多晶硅聚乙二醇水性切削液再生【中文摘要】随着全球能源的日益紧张和环境污染的加重,各国对清洁能源愈发重视。
全世界范围内,掀起了利用太阳能的风潮,引起了太阳能行业以及其产业链上一系列产品的迅猛增长。
近年来,我国对太阳能的研制取得很大的发展,也促使了作为太阳能的主要原料的多晶硅产业的迅猛发展。
多晶硅必须经过切片工艺才能应用于光伏行业,而该过程中需要大量使用多晶硅切削液,因此必然使得多晶硅切削液用量的激增,一般多晶硅切削液在切割机内重复使用几次以后会逐渐失效。
国内外采用的多晶硅液主要是水性切削液,它是一个包括聚乙二醇、碳化硅的混合物。
因此太阳能行业这一整个产业链的迅速发展最终结果必然造成大量废切削液的产生。
多晶硅水性废切削液是一种黑色稠状、粘度极大的固液混合物,其COD值大大超过废水排放标准,是禁止排放的,而目前没有找到合适的废液处理回收办法,使国内厂家废液大量堆放,随着生产的进行,长年累月堆积如山,已成为企业继续发展的拦路虎。
因此企业迫切要寻找一个简单而有效的回收方法,从废切削液中回收聚乙二醇、碳化硅。
本文分析并测定了多晶硅水性切削液中的主要杂质及含量。
1、杂质主要包括硅、Fe2O3、以及少量其它金属氧化物;2、酸法测定结果为总的杂质含量,并确定了以混酸（HF+HNO3+HCl）作为测定SiC总杂质含量的反应液。
3、碱法测定结果即为硅杂质含量,确定了以40%的NaOH作为测定硅杂质的含量反应液;4、Fe2O3含量测定采用吸光光度法。
5、最终得出碳化硅新砂SiC 含量为99.79%,Fe2O3含量为0.09%,其它金属氧化物为0.12%。
废砂SiC含量为88.85%,Fe2O3含量为1.53%,Si杂质含量为9.42%,其它金属氧化物含量为0.20%。
碳化硅微粉粒径是用于配制切削液的重要指标,最后用激光粒度分析仪对碳化硅微粉粒径进行了评价,得出废切削液的粒径不达标,且小于1μm的颗粒为硅杂质,粒径分布于4～14μm颗粒与碳化硅新砂愈接近愈,硅杂质对碳化硅微粉的包覆愈小。
毕业设计(论文)-多晶硅晶体生长过程中的应力消除[管理资料]
![毕业设计(论文)-多晶硅晶体生长过程中的应力消除[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/6f850298011ca300a7c390a2.png)
多晶硅晶体生长过程中的应力消除摘要目前，在铸造多晶硅的生产中，由于在长晶阶段硅锭的不同位置温度不同，即存在温度梯度，因而会产生热应力。
如果由于温度梯度而造成的热应力过大且得不到有效地消除，那么在后续的硅片加工和电池制备过程中会造成硅片的隐裂，严重影响多晶硅太阳能电池的生产质量。
所谓的隐裂就是在硅棒或硅片生产中不易被人察觉的碎裂。
因此，探究与改进多晶硅铸锭过程中消除应力的方法对多晶硅电池片的质量以及寿命有着极其重要的意义。
本实验采用单一变量法对消除多晶硅锭应力的方法进行了研究。
研究过程中对48块硅锭进行了统计分析。
研究发现，无论是在长晶阶段减小固液界面的温度梯度，还是增加退火时间，又或是适当提高退火温度，都可以降低隐裂硅棒所占的比例。
但是在这三种方法中，以增加退火阶段的退火时间这一方法效果最为明显。
通过对多晶硅晶体生长过程中应力消除方法的改进，每年可为企业挽回170余万元的损失。
因此，其研究结果具有一定的实际意义。
关键词：铸造多晶硅，温度梯度，热应力Stress Relieving in Crystal Growth of Polycrystalline SiliconABSTRACTAt present,in the production of polycrystalline silicon,thermal stress will be exist because diffierent location has diffierent temperature in crystal growth. In other words,temperature gradient exist in silicon ingot. If thermal stress caused by temperature gradient is not eliminated effectively, the silicon wafer processed will break to pieces. It will affect solar cell quality badly. The subfissure what is called is fragmentation that is not easy to perceive in the silicon wafer , exploring and improving the method that relieve stress has important significance for quality and life of polycrystalline silicon solar cell.This experiment used Simple Variable Method to explore stress make statistic analysis for 48 silicon ingots in the research processing. The results show that decreasing the temperature gradient of solid liquid interface in crystal growth, increasing anneal time or increasing anneal temperature both can reduce the percentage of subfissure silicon brick. But in the three methods, increasing anneal time is the best. By improving the method of stress relieving,we can help the enterprice to redeem the loss of million RBM every this reason,the research result has valuable significance.KEY WORDS：Ploycrystalline Silicon, Temperature Gradient, Thermal Stress.目录第一章绪论 (1)§ (1)§国内外多晶硅材料的发展现状 (1)§ (2)§铸造多晶硅的生产工艺 (3)§ (9)§铸造多晶硅的原材料 (9)§ (9)§晶体生长工艺 (10)§晶体生长的影响因素及应力产生的原因 (11)§本文研究的主要目的及内容 (14)第二章实验过程 (16)§ (16)§ (16)第三章实验结果及分析 (18)§实验结果 (18)§在长晶阶段减小固液界面的温度梯度的实验结果 (18)§ (19)§在退火阶段适当提高退火温度的实验结果 (19)§结果分析 (20)§ (20)§ (21)§ (21)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)第一章绪论§直到20世纪90年代，太阳能光伏工业还是主要建立在单晶硅的基础上。
多晶硅生产中节能降耗探讨论文
多晶硅生产中节能降耗探讨论文摘要：研究了不同供料与功率比值对多晶硅还原电耗和一次转化率的影响，对指导实际生产具有重要意义。
关键词：多晶硅；还原；供料与功率比值进入21世纪以来，随着太阳能光伏发电技术的快速发展和广泛应用，多晶硅产业以惊人的速度迅猛发展和壮大。
面对当前世界*传统能源日益枯竭和气候变暖的严峻形势，太阳能作为可再生洁净能源受到了各国的高度重视，许多国家都已将太阳能发电的原材料高纯多晶硅列为战略*材料。
当前，在国内外市场的双重压力下，多晶硅价格一路降低，加上国内多晶硅生产成本远高于*先进水平，使得国内各多晶硅企业面临极大的生存压力，因此如何降低生产成本已成为各企业的首要任务。
本文主要围绕改良西门子法生产多晶硅的还原工序，对还原炉供料和硅棒功率等参数进行研究，为还原炉运行优化提供参考依据。
1多晶硅还原工序简介多晶硅还原工序是生产多晶硅成品的环节，其核心设备是气相沉积反应器，也就是通常所说的还原炉，它的控制水平直接关系到多晶硅的产量、成本和质量。
还原工序生产过程如下：一定摩尔比的*气和三**硅混合气在一定压力下通入到还原炉内，在直径8~15mm、长2.2~2.8m的导电硅芯上进行气相沉积反应生成多晶硅，硅棒表面温度控制在1050~1100℃，经过一定时间后长成规定直径的硅棒，反应同时生成四*化硅、二*二*硅及*化*等副产物。
2研究方法本文结合生产实际，在其他因素不变的情况下，将混合气流量与硅棒功率的比值作为研究对象，选取不同供料与功率比值的炉次进行对比，并对运行结果进行分析和总结。
3结果及讨论3.1不同比值对电耗的影响通过将还原炉供料与硅棒功率进行关联，得出了两者不同比值时的还原电耗情况，如图1所示。
从上述趋势线可以看出，在还原炉供料与功率比值从0.5提至0.9的过程中，还原电耗变化呈抛物线趋势，即先快速下降，达到最低点后又逐步上升，这说明不同的进料比值对还原电耗的影响较大，当比值较小时，还原炉的进料量小，硅棒生长速度较慢导致电耗偏高；而比值较大时，还原炉的进料量增大，硅棒生长速度虽然加快，但同时混合气所带走热量也相应增加，同样也使得还原炉的电耗增加，因此，只有选择合适的供料与功率比值才能保*还原炉的电耗处于最佳水平。
哈工大多晶硅纳米硕士论文(审阅版)
硕士学位论文（工程硕士）多晶硅纳米膜欧姆接触特性的研究RESEARCH ON OHMIC CONTACT PROPERTIES OF POLYSILICONNANOFILMS崔虹云2009年6月国内图书分类号：TN432学校代码：10213国际图书分类号：621.3.049.774密级：公开硕士学位论文(工程硕士)多晶硅纳米膜欧姆接触特性的研究硕士研究生：崔虹云导师：刘晓为教授申请学位级别：工程硕士学科、专业：微电子学与固体电子学所在单位：微电子科学与技术系答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TN432U.D.C.: 621.3.049.774A Dissertation for the Master's Degree of EngineeringRESEARCH ON OHMIC CONTACTPROPERTIES OF POLYSILICONNANOFILMSCandidate：Cui HongyunSupervisor：Prof. Liu XiaoweiAcademic Degree Applied for：Master of Engineering Specialty：Microelectronics and Solid-StateElectronicsAffiliation：Department of microelectronicScience and technologyDate of Oral Examination：June, 2009University：Harbin Institute of Technology：摘要多晶硅纳米膜凭借其优良的压阻特性及温度稳定性可广泛应用于压阻式传感器，而金属电极的欧姆接触特性是决定传感器性能好坏的首要因素，因此欧姆接触性能的改进对于传感器性能的提高及实用化有重要意义。
课题主要研究多晶硅纳米薄膜欧姆接触原理和特性。
中国多晶硅发展历史论文
中国多晶硅发展历史论文
中国多晶硅产业起步较晚，但经过几十年的努力发展，已经成为世界上最重要的多晶硅生产与消费国。
多晶硅是光伏产业的关键原材料，也是其他高科技领域不可或缺的材料之一。
中国多晶硅的发展历程可以追溯到上世纪80年代。
80年代初，中国开始探索多晶硅的生产技术，并逐渐建立了
一定规模的生产基地。
通过引进国外技术与设备，中国加快了多晶硅生产的速度和规模。
然而，由于技术水平和生产管理水平的滞后，中国多晶硅产业长期依赖进口，市场占有率也一直不高。
进入21世纪，随着光伏产业的兴起，中国多晶硅产业迎来了
快速增长的时期。
政府出台了一系列支持政策，鼓励企业进行技术创新与产能扩张。
中国多晶硅企业开始采用自主研发技术，降低生产成本，提高产品品质，逐渐在国际市场上占据一席之地。
在中国政府支持下，多家大型企业相继投入多晶硅产业，形成了一条完整的产业链。
当前，中国多晶硅产业已经具备了一定的技术实力和市场优势，成为全球多晶硅市场的主要供应国。
随着国内外光伏市场的不断扩大，中国多晶硅产业迎来了新的发展机遇。
中国多晶硅产业将继续保持创新发展的动力，加快技术进步，提高产品质量和市场竞争力，促进多晶硅产业的可持续发展。
多晶硅论文
太阳能级多晶硅商业计划书 [转贴 2009-03-27 10:22:26]字号：大中小1. 项目综述1.1. 概述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”。
多晶硅材料的生产技术长期以来主要掌握在美国、日本、德国等3个国家7个公司的10家工厂手中，形成技术封锁、市场垄断。
我国多晶硅的自主供货存在着严重的缺口，95%以上依靠进口，近年多晶硅市场售价的暴涨，已经危及到我国多晶硅下游产业的正常运营，并成为制约我国信息产业和光伏产业发展的瓶颈。
为解决制约我国信息产业和光伏产业的发展瓶颈，满足国内材料需求，未来五年建设2条～3条千吨级多晶硅生产线十分必要，并且市场机遇难得，发展时机成熟。
多晶硅的需求主要来于半导体和太阳能电池、按照纯度要求的不同，可分为电子级和太阳能级。
其中用于电子级的多晶硅占55%左右，太阳能多晶硅占45%，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对于多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展。
预计到2008年，太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。
据统计资料显示2008年世界多晶硅生产量达28750吨，而世界对于多晶硅的实际需求量约为34000吨。
预计2008年世界多晶硅的产量会提高到32950吨，依此生产能力，依然有5950吨左右的缺口。
预测到2009年世界多晶硅的年需求量将高达到65000吨，供需关系仍持续着不平衡的态势。
由中彰国际有限公司同哈萨克斯坦、俄罗斯、日本、德国等专家共同合作研发的多晶硅生产新技术，是对传统西门子法和物理法（或称冶炼法）的进一步提升和进步，在工艺路线、技术控制等方面取得了前所未有的新突破。
目前该提纯技术已经在实验室获得实质性突破并成功的实现了在实验室状态下的连续生产和作业工作，为中试生产工作奠定了理论基础、确定了生产工艺和技术路线、并积累了相关技术参数和数据，为大规模工业生产设计奠定了坚实的基础。
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制备太阳能级多晶硅的工艺及注意事项摘要：多晶硅主要用作半导体原料，最终用途主要是生产集成电路、分立器件和太阳能电池片。
多晶硅行业的大力发展对普及太阳能以及半导体的利用有着很大的推动作用。
本文对多晶硅的化学生产方法以及一些注意事项进行了介绍和说明。
关键词：多晶硅摩尔比温度流量1 引言多晶硅材料是硅产品产业链中一个极为重要的中间产品，需求主要来自是半导体和太阳能电池，同时也是金属陶瓷、宇宙航行、光导纤维通信以及性能优异的硅有机化合物的重要原料。
多晶硅材料按纯度可分为冶金级硅（MG，又称金属硅，一般含硅95%左右）、太阳能级硅（SG含硅在99.9% - 99.9999%），电子级硅（EG，含硅大于99.9999%以上）。
多晶硅用途十分广阔。
国际因此多晶硅的的发展受到各个国家的极大的重视。
而多晶硅生产技术对产品纯度的影响有着很大的联系[1]。
目前制备太阳能级多晶硅主要采用化学法和物理法。
化学法包括三氯氢硅氢还原法(即改良西门子法)、硅烷热分解法和四氯化硅氢还原法；物理法是针对化学法存在的问题而产生的新兴的生产方法，造渣提纯硅法、热交换定向凝固提纯法、电磁感应等离子技术提纯法、CP法等，工艺技术尚处试验摸索阶段，未形成规模化生产。
本文主要对化学法做一些介绍及本人遇到的一些情况和注意事项的一些见解[2]。
2 制备多晶硅化学法2.1 三氯氢硅还原法[2]化学法的主流为改良西门子法，约有70 %～80 %的太阳能级多晶硅项目采用改良西门子法，其原理是：在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成太阳能级多晶硅沉积在硅芯上。
而改良西门子法因为高纯三氯氢硅而避开了硼等杂质去除的问题。
太阳能级多晶硅或电子级多晶硅通常是利用H2还原SiHCl3的方法制备,该方法最早由西门子公司采用，也称为三氯氢硅还原法。
具体步骤如下：首先，石英砂和焦炭在电弧炉中制取纯度较低的粗硅(SiO2+2C = Si+2CO↑)；然后，将粗硅转化为有挥发性并易提纯的四氯化硅(Si+2Cl2 = SiCl4)或三氯氢硅(Si+3HCl = SiHCl3+H2↑)，经精馏法提纯后再次在电炉中用氢气还原，得到纯度较高的硅(SiCl4+2H2 = (加热)Si+4HCl)；最后，用区域熔融法进一步提纯并制成高纯单晶硅。
改良西门子法是实现物料闭环生产的规模化成熟技术，是目前太阳能级多晶硅生产的主流工艺。
其优点主要在于：(1)节能：由于改良西门子法采用多对棒、大直径还原炉，可有效降低还原炉消耗的电能；(2)降低物耗：改良西门子法是一个闭路循环系统，生产中的各物得到了充分的利用，大大降低了原料的消耗。
然而，该方法中四氯化硅氢化技术、加压分离提纯技术和合成尾气干法回收技术仍需要进一步完善；同时需要开发出更高效、节能的还原炉及附属设备，以实现生产的太阳能级多晶硅产品的高质量和稳定性；需要研究、设计高效、节能的还原炉反应器及供电设备，使还原炉反应器电耗尽可能降低。
2.2 硅烷热分解法[3]硅烷热分解法主要由日本小松电子公司和美国联合碳化物公司所采用，其中日本小松子公司的工艺是利用硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等技术制取硅烷，将制得的硅烷气提纯后，通过热解生产出纯度较高的棒状太阳能级多晶硅。
而美国联合碳化物公司以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床高温高压下生成三氯氢硅，然后三氯氢硅歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气，硅烷经精馏提纯后进入反应室，细小的太阳能级多晶硅硅棒通电加热至850℃以上，硅烷分解，生成的太阳能级多晶硅沉积在硅棒上。
硅烷热分解法有如下优点。
(1)分解过程不加还原剂，可以得到超高纯太阳能级多晶硅；(2)在硅烷合成过程中，就已有效地去除了金属和非金属杂质；(3)硅烷分解温度一般为800～900℃，由高温挥发或扩散引入的杂质远低于其它方法；(4)硅烷分解转化率高达99 %，副产物少，没有腐蚀性，从而避免了对设备的腐蚀。
硅烷发最大的问题是烷气是易燃易爆气体，整个吸附系统以及分解室都必须高度密封，若操作不当就会引发重大事故。
2.3 四氯化硅氢还原法[4]该方法利用金属硅和氯气反应，生成中间化合物四氯化硅，然后用精馏技术对四氯化硅进行提纯，再利用高纯氢气在1000～1200℃还原，生成太阳能级多晶硅。
主要反应式为：2Cl2+Si=SiCl4 SiCl4＋2H2＝Si＋4HCl四氯化硅氢还原法是早期最常用的技术，但材料利用率低、能耗大，现在已很少采用。
3 多晶硅生产的一些注意事项和见解3.1 SiHCl氢气还原反应温度3SiHCl3被氢气还原以及热分解的反应是吸热反应。
所以，从理论上来说，反应的温度越高则越有利于反应的进行。
例如，以一定的氢气配比，在1240摄氏度时还原SiHCl3，沉积硅的收率较1000摄氏度时沉积的收率高大约20%。
此外，反应温度高，硅的结晶性就好，而且表面具有光亮的金属光泽；温度越低，结晶变得细小，表面呈暗灰色。
但反应温度不能过高，其原因在于：首先，硅与其他半导体材料一样，从气相往固态载体上沉积时有一个最高温度值，反应温度超过这个值时，随着温度的升高沉积速率反而下降。
各种不同的硅卤化物有不同的最高温度值，反应温度不应超过这个值。
此外，还有一个平衡温度，高于该温度才有硅沉积出来。
一般来说，在反应平衡温度和最高温度之间，沉积速率随温度增高而增大。
其次，温度过高，沉积硅的化学活性增强，受到设备材质玷污的可能性增加，造成多晶硅的质量下降。
再次，反应温度直接影响多晶硅品质的磷硼杂质，其化合物随温度增高，还原量也增大，从而磷硼杂质进入多晶硅中，使多晶硅质量下降。
另外，温度过高，还会发生硅的腐蚀反应：Si+2HCl = SiH2Cl2(大于1200℃) Si+SiCl4 = 2SiCl2(大于1200℃)。
所以过高温度是不适宜的。
但是温度过低对反应也不利，例如在900~1000℃时，三氯氢硅的还原反应就不是主要的，而主要的是三氯氢硅的热分解反应，将导致三氯氢硅的转化率降低。
在1080~1200℃范围内，三氯氢硅的反应以氢还原反应为主，生产中常采用的温度为1080~1100℃左右。
需要注意的是硅的熔点为1410℃，与反应温度比较接近，因此生产中应严格控制反应温度的波动，以免温度过高使硅棒熔化倒塌，造成较大损失。
3.2 三氯氢硅和氢气配比问题还原炉混合气原料来自TCS提纯系统提供的高纯三氯氢硅和制氢站提供的高纯氢气。
三氯氢硅以液体的状态进入蒸发器，在一定的温度下蒸发，然后和从氢气加热器出来的氢气进行混合，一起进入还原炉内在硅棒表面发生还原反应，生成的硅粉末沉积在硅棒上。
此过程涉及到一系列的可逆反应，其中主反应为：SiHCl3+H2 = (加热)Si+3HCl副反应：4SiHCl3 = Si+3HClSiCl4+2H2 = Si+4HCl可能发生的反应：2SiHCl3 = Si+2HCl+SiCl4SiHC l3 = SiCl2+HCl杂质反应：2BCl3+3H2 = 2B+6HClPCl3+3H2 = 2P+6HCl因而混合进料过程中我们要严格按照工艺指标来进行进料配比。
要生产合格而且好的产品，配比方面是一个很重要的因素！只有在较强的还原气氛下，才能使还原反应比较充分地进行，获得较高的SiHCl3转化率。
如果按反应式计算所需的理论氢气量来还原SiHCl3，那么不会得到结晶型的多晶硅，只会得到一些褐色粉末，而且收率极低。
增加氢气的配比，可以显著提高SiHCl3的转化率。
因为一方面还原过程中存在各种副反应，另一方面是实际的还原反应不可能达到平衡的程度。
但是，总的情况仍然是还原转化率随着氢气与SiHCl3的摩尔比的增大而提高，如氢气与SiHCl3的摩尔比为15时，转化率为28%，摩尔比为30时，转化率可达到近40%，如果氢气与SiHCl3的摩尔配比更大一些，那么SiHCl3的转化率还会更高。
但实际情况中氢气浓度过高会很大程度上影响产品的纯度和产量。
因为：1.当氢气浓度过大，超过配比值时，由于氢气量太大，稀释了三氯氢硅的浓度，减少了三氯氢硅分子与硅棒表面碰撞的机会，降低硅的沉积速度，也就降低了单位时间内多晶硅的产量，同时大量的氢气得不到充分的利用，增加了消耗。
2.再从杂质BCl3、PCl3的氢还原反应可以看出，过高的氢气浓度不利于抑制B、P的析出，从而影响产品的质量。
由此可见，配比增大，则SiHCl3的转化率也增大，但是多晶硅的沉积速率会大大降低。
所以现在大多数采用H2：SiHCl3 = 6~10：1(摩尔比)的配比，以获得较高的SiHCl3一次转化率和多晶硅的沉积速率。
而当三氯氢硅气体气体浓度过大时，进入炉内的三氯氢硅气体量就大，此时，三氯氢硅容易在炉内低温部（低于300度）生成硅油，它是一种大分子量的硅卤化物（SiCl2）nH2n, 呈油状的物质，往往沉积在炉壁、底盘、喷气口、电极及窥视孔石英片等冷壁处。
导致大量硅化合物损失，降低实收率；而它沉积在窥视孔石英片上的硅油，使镜片模糊，影响观察和测温，从而影响炉内温度调节，甚至可以造成硅棒温度过高而烧断。
硅油有强烈的吸水比，因而在拆炉时，硅油强烈的吸收空气中的水分，同时游离出HCl而腐蚀设备，往往出炉时看到火焰，还会引起自然爆炸，给生产带来麻烦。
为了避免硅油的产生，可以采用下列措施：1.调节炉壁冷却热水温度，使炉壁温度控制在要求的温度；2.停炉前降低冷却水的流量，提高炉壁温度使硅油挥发。
3.3 反应气体流量在选择了合适的气体配比及还原温度条件下，进入还原炉的气体量越大，则沉积的速度越快，炉内的多晶硅量的气体进生产量也越高。
在同样的设备内，采用大流入还原炉，是一种提高生产能力的有效办法。
这是因为流量越大，在相同时间内同硅棒表面碰撞的三氯氢硅分子数量就越多，硅棒表面生成的硅晶体也就越多。
同时，气体流量大，通过气体喷入口的气流速度也大，能更好地造成还原炉内气流的湍动，削减发热体表面的气体边界层和炉内气体分布不均匀的现象，有利于还原反应的进行。
再者，随着还原过程的进行，生成的硅不断沉积在发热体上，发热体的表面积也越来越大，反应气体分子对沉积面（发热体表面）的碰撞机会和数量也增大，有利于硅的沉积。
当单位面积的沉积速率不变时，表面越大则沉积的多晶硅硅量也越多。
因此在生产中，进入还原炉的混合气也要随发热体直径的增大而增大，否则表面积增大了，进料跟不上，硅的沉积速度也不会增加。
但是，SiHCl3的流量增大，会造成SiHCl3在炉内的停留时间太短，使SiHCl3转化率相对降低。
如果具备有效的尾气回收技术，则可以回收未反应的三氯氢硅再重新投入反应，从而可以采用大流量的生产工艺，以提高多晶硅沉积速率及产量。
总之，要以成本在最低的条件下使多晶硅的产量最大，质量最好。