改良西门子法制备高纯多晶硅料
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改良西门子法制备高纯多晶硅料
主讲人：廖卫兵教授 单 位：新余高等专科校
纲要
硅的化学提纯 高纯多晶硅硅料主要生产方法 改良西门子法 改良西门子法的关键技术
1.1 硅的化学提纯
对于太阳电池，多晶硅的纯度一般要求在6N （99.9999%）以上。到目前为止，都是利用 化学提纯技术，将冶金级硅（95%—99%）进 一步提纯，得到高纯多晶硅。
所谓硅的化学提纯是将硅用化学方法转化为中 间化合物，再将中间化合物提纯至所需的纯度， 然后再还原成高纯硅。
1.1 硅的化学提纯
硅的化学提纯主要包括三个步骤：
1
中间化合物的 形成。
2
中间化合物的 分离和提纯。
3
中间化合物被 还原或被分解 成高纯硅。
1.2 高纯多晶硅硅料主要生产方法
根据中间化合物的不同，化学提纯多晶硅可分为不同的 技术路线。目前，在工业中广泛应用的技术主要有：
三氯氢硅氢还原法 （西门子法）
硅烷热分解法
四氯化硅氢还原法
经过化学提纯得到的高
纯多晶硅的基硼浓度应 小于0.05ppba，基磷 浓度小于0.15ppba， 碳浓度小于0.1ppma， 金属杂质浓度小于 1.0ppba。
1.3 改良西门子法
三氯氢硅氢还原法于1954年由西门子公司研究成功， 因此又称为西门子法，是广泛采用的高纯多晶硅制备 技术，国际上生产高纯多晶硅的主要大公司都采用该 技术，包括瓦克、海姆洛克和德山。
对环境不产生污染（三氯氢硅和四氯化硅均有腐蚀性）。
知识回顾 Knowledge Review
祝您成功！
改良西门子法——为闭环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， 四氯化硅氢化工艺，实现了闭路循环。改良西门子法包 括5个主要环节：三氯氢硅合成，三氯氢硅精馏提纯， 三氯氢硅的氢还原，尾气的回收和四氯化硅的氢化分离；
实现了真正的全闭环操作； 能耗相对低、产量高、质量稳定，采用综合利用技术，
主要化学反应主要包括以下2个步骤：
1、三氯氢硅（Si HC）I的3 合成；
Si 3HCI Si HCI3 H2
2、高纯硅料的生产：
Si HCI3 H2 Si 3HCI
1.3 改良西门子法
得到高产率和高纯度三氯氢硅（ Si H）CI的3 3个严格的化
学反应条件： 1、反应温度在300℃-400℃之间； 2、氯化氢气体（HCI）必须是干燥无水的；
3、工业硅( S)i须经过破碎和研磨，达到适合的粒径。
1.3 改良西门子法
改良西门子法多晶硅制备工艺原理图
氯气
工业硅
氯化氢合成
硅粉
三氯氢硅合成
氢气 三氯氢硅提纯
氢气 多晶硅 还原
氯化氢气体 三氯氢硅 三氯氢硅
氢化
四氯化硅
还原尾气 干法回收
改良西门子法多晶硅制备工艺流程图
1.3 改良西门子法的关键技术
主讲人：廖卫兵教授 单 位：新余高等专科校
纲要
硅的化学提纯 高纯多晶硅硅料主要生产方法 改良西门子法 改良西门子法的关键技术
1.1 硅的化学提纯
对于太阳电池，多晶硅的纯度一般要求在6N （99.9999%）以上。到目前为止，都是利用 化学提纯技术，将冶金级硅（95%—99%）进 一步提纯，得到高纯多晶硅。
所谓硅的化学提纯是将硅用化学方法转化为中 间化合物，再将中间化合物提纯至所需的纯度， 然后再还原成高纯硅。
1.1 硅的化学提纯
硅的化学提纯主要包括三个步骤：
1
中间化合物的 形成。
2
中间化合物的 分离和提纯。
3
中间化合物被 还原或被分解 成高纯硅。
1.2 高纯多晶硅硅料主要生产方法
根据中间化合物的不同，化学提纯多晶硅可分为不同的 技术路线。目前，在工业中广泛应用的技术主要有：
三氯氢硅氢还原法 （西门子法）
硅烷热分解法
四氯化硅氢还原法
经过化学提纯得到的高
纯多晶硅的基硼浓度应 小于0.05ppba，基磷 浓度小于0.15ppba， 碳浓度小于0.1ppma， 金属杂质浓度小于 1.0ppba。
1.3 改良西门子法
三氯氢硅氢还原法于1954年由西门子公司研究成功， 因此又称为西门子法，是广泛采用的高纯多晶硅制备 技术，国际上生产高纯多晶硅的主要大公司都采用该 技术，包括瓦克、海姆洛克和德山。
对环境不产生污染（三氯氢硅和四氯化硅均有腐蚀性）。
知识回顾 Knowledge Review
祝您成功！
改良西门子法——为闭环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， 四氯化硅氢化工艺，实现了闭路循环。改良西门子法包 括5个主要环节：三氯氢硅合成，三氯氢硅精馏提纯， 三氯氢硅的氢还原，尾气的回收和四氯化硅的氢化分离；
实现了真正的全闭环操作； 能耗相对低、产量高、质量稳定，采用综合利用技术，
主要化学反应主要包括以下2个步骤：
1、三氯氢硅（Si HC）I的3 合成；
Si 3HCI Si HCI3 H2
2、高纯硅料的生产：
Si HCI3 H2 Si 3HCI
1.3 改良西门子法
得到高产率和高纯度三氯氢硅（ Si H）CI的3 3个严格的化
学反应条件： 1、反应温度在300℃-400℃之间； 2、氯化氢气体（HCI）必须是干燥无水的；
3、工业硅( S)i须经过破碎和研磨，达到适合的粒径。
1.3 改良西门子法
改良西门子法多晶硅制备工艺原理图
氯气
工业硅
氯化氢合成
硅粉
三氯氢硅合成
氢气 三氯氢硅提纯
氢气 多晶硅 还原
氯化氢气体 三氯氢硅 三氯氢硅
氢化
四氯化硅
还原尾气 干法回收
改良西门子法多晶硅制备工艺流程图
1.3 改良西门子法的关键技术