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多晶硅調(diào)研報(bào)告二——從生產(chǎn)中看成本與創(chuàng)新

   2013-08-07 世紀(jì)新能源網(wǎng)15050
使用流化床進(jìn)行化學(xué)氣相沉積多晶硅也有以下幾方面的問題:

加熱方面:通過輻射傳熱,熱損失相對(duì)較大,且存在對(duì)氣體加熱不均勻的問題;由于顆粒硅表面積大,更容易引起沾污,如爐壁重金屬元素污染等;在高溫下,三氯氫硅會(huì)形成小顆粒餾分灰塵在尾氣中排放,既對(duì)尾氣回收系統(tǒng)造成影響,又造成原料損失;由于爐壁溫度較高,容易在爐壁產(chǎn)生沉積。

目前,國外大廠正準(zhǔn)備在正在建設(shè)的生產(chǎn)線上投入規(guī)模化生產(chǎn),而國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)尚沒有進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的報(bào)道。

我們搜集的上述兩種在生產(chǎn)工藝上的改進(jìn),都是建立在改良西門子法的基礎(chǔ)上通過對(duì)合成或者還原工藝的改變進(jìn)行的二次改良。雖然這些在國內(nèi)還沒有推廣,但是在多晶硅行業(yè)專家的介紹中,我們也查看了韓國,德國等發(fā)達(dá)國家的多晶硅生產(chǎn)工藝,大多數(shù)使用改良西門子法的企業(yè)都是使用的這兩種新工藝,特別是韓國的OCI企業(yè),冷氫化技術(shù)提高SiHCl3自給率與利用率,還原爐大型化這些使成本減少了百分之二十。這些都是我們國內(nèi)企業(yè)可以進(jìn)行學(xué)習(xí),我覺得這些也是東氣峨半的車間可以改進(jìn)的,但是研究人員告訴我們,因?yàn)槲覀兊耐懂a(chǎn)規(guī)模很大,所以要想實(shí)行技術(shù)的改進(jìn)就需要我們的很大的經(jīng)歷,但是企業(yè)正在朝著這個(gè)方向發(fā)展,因?yàn)樾录夹g(shù)需要更大的勇氣,特別是這種時(shí)間悠久的企業(yè),更不容易引進(jìn)最新的技術(shù)。但是我們也要介紹一些還沒有廣泛推廣的新技術(shù)。

而在這樣的二次改良的情況下,還有很多的方法來進(jìn)行成本的控制。通過尾氣干法回收和深冷回收提高原料利用效率;通過凝水回收、熱能回收、廢水綜合回收、高效精餾技術(shù)、優(yōu)化物料輸送提高能源利用效率;通過增加反歧化裝置將易燃易爆的將DCS(二氯二氫硅)轉(zhuǎn)化為TCS,提高TCS的轉(zhuǎn)化率。

四、硅烷法——電子能級(jí)的新出路

多晶硅技術(shù)的發(fā)展有著從電子能級(jí)到太陽能級(jí)的歷程,而改良西門子法設(shè)計(jì)的初衷是為了半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展,在半導(dǎo)體發(fā)展的過程中,當(dāng)西門子法和改良西門子法都遇到瓶頸時(shí),外國科學(xué)家研究成功了硅烷法來生產(chǎn)電子能級(jí)多晶硅,而經(jīng)過我們了解,硅烷法制造多晶硅也是一種化學(xué)方法,核心工藝是利用高純度硅烷在反應(yīng)器中熱分解為高純度硅。硅烷法可以分為兩類,較早出現(xiàn)的是硅烷西門子法(Silane Siemens),即用硅烷(SiH4)而非TCS作為CVD還原爐的原料,通過硅烷(包括副產(chǎn)品SiH2Cl2,下文簡稱DCS)的熱分解和氣相沉積來生產(chǎn)高純度多晶硅棒料,要聊硅烷法,就不得不聊到挪威的REC公司(Renewable Energy Corporation)。REC是全球最重要的高純硅烷供應(yīng)商,其近期的多晶硅擴(kuò)建項(xiàng)目采用了另一種硅烷法——硅烷流化床法(Silane FBR),將硅烷(UCC法制成的硅烷可以包含副產(chǎn)品DCS)通入加有小顆粒硅粉的流化床(FBR)反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解反應(yīng),生成粒狀多晶硅。硅烷法的優(yōu)點(diǎn)在于熱解時(shí)溫度要求較低(800℃左右),流化床法還有參與反應(yīng)的硅料表面積大、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn),所以還原電耗低于改良西門子法;另外,硅烷流化床法是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的過程,除定期清床之外設(shè)備可連續(xù)運(yùn)行,也不需要換裝硅芯、配置碳電極等,這些優(yōu)點(diǎn)均反映為硅烷法生產(chǎn)多晶硅的現(xiàn)金成本很低。不過,硅烷流化床法相對(duì)改良西門子法還不是很成熟、單位建設(shè)成本也比較高。另一方面,改良西門子法在二次創(chuàng)新(提高CVD產(chǎn)能、優(yōu)化CVD單位功耗、改進(jìn)STC氫化工藝等)后,無論是還原電耗還是綜合電耗都有顯著降低,考慮到目前改良西門子法的單位建設(shè)成本已經(jīng)很低,其生產(chǎn)多晶硅的綜合成本仍然優(yōu)于硅烷流化床法。所以這種方法如果沒有了進(jìn)一步的改良,前景也不是很大。

 
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