[發(fā)明專利]生產(chǎn)太陽能級硅的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810215937.5
• 申請日: 2008-09-12
• 公開（公告）號: CN101386412A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發(fā)明（設計）人: T·F·麥努爾蒂;B·G·諾爾曼;M·P·德艾芙琳;R·舒巴
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C01B33/025
• 分類號: C01B33/025;F02B43/10;F02B63/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張群峰;劉華聯(lián)

技術領域

[0001]本發(fā)明總體涉及太陽能級硅的生產(chǎn)，更具體地涉及一種用于 在硅生產(chǎn)中回收和利用廢能的系統(tǒng)和方法。

背景技術

[0002]對于生產(chǎn)半導體器件和太陽能電池的高純硅材料有很大需 求。硅在太陽能電池中用于將太陽能轉換為電能。在太陽能電池中使用 的硅具有標明“太陽能級”的品質，該品質具有大于99.999％的純度。

[0003]大多數(shù)硅生產(chǎn)方法涉及二氧化硅或硅石的碳熱還原。碳熱還 原涉及碳和硅的混合物在高溫下反應形成單質硅和一氧化碳的過程。由 于驅動完成反應的極端溫度要求，該過程是高能耗過程。例如，在這種 過程中溫度可大于1950攝氏度。這相當于大致11-13千瓦時的能量來生 產(chǎn)1千克硅。

[0004]因此，需要提供一種可以在太陽能級硅的生產(chǎn)中解決一個或 多個前述問題的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

[0005]根據(jù)本文公開的一個示范性實施例，一種方法包括加熱包含 硅石和碳的起始材料以形成中間材料。所述中間材料包含硅石和碳化硅。 所述中間材料反應形成硅。通過加熱所述起始材料以及使中間材料反應 所產(chǎn)生的至少一些排放物被收集并用于產(chǎn)生電力。

[0006]根據(jù)本文公開的另一個示范性實施例，一種系統(tǒng)包括具有第 一爐區(qū)的爐，所述第一爐區(qū)用于產(chǎn)生含有硅石和碳的起始材料。第二爐 區(qū)用于接收所述起始材料并加熱所述起始材料來形成包含硅石和碳化硅 的中間材料。第三爐區(qū)用于接收所述中間材料并使所述中間材料反應形 成硅。一種發(fā)電系統(tǒng)連接到所述爐并且用于接收從所述爐排出的氫、一 氧化碳或其組合以用于產(chǎn)生電力。

附圖說明

[0007]在參考附圖閱讀以下詳細說明時將更好地理解本發(fā)明的這些 及其它特征、方面和優(yōu)點，在附圖中，同樣的附圖標記代表同樣的部件， 其中：

[0008]圖1是圖示出根據(jù)本文公開的一個示范性實施例的生產(chǎn)硅的 方法所涉及的示范性步驟的流程圖；

[0009]圖2是根據(jù)本文公開的一個示范性實施例的用于生產(chǎn)硅的系 統(tǒng)的示意圖；

[0010]圖3是根據(jù)本文公開的另一個示范性實施例的用于生產(chǎn)硅的 系統(tǒng)的示意圖；以及

[0011]圖4是根據(jù)本文公開的又一個示范性實施例的用于生產(chǎn)硅的 系統(tǒng)的示意圖。

部件清單

10??????生產(chǎn)硅的方法

12??????提供起始材料的步驟

14??????加熱起始材料來形成中間材料的步驟

16??????使中間材料反應形成硅的步驟

18??????將合成氣從爐供應給發(fā)電系統(tǒng)以產(chǎn)生電力的步驟

20??????將電力供應給爐的熱能量源的步驟

22??????系統(tǒng)

24??????殼體

26??????壁

28??????腔室

30??????內(nèi)表面

32??????第一爐區(qū)

34??????第二爐區(qū)

36??????第三爐區(qū)

38??????第一熱能量源

40??????第二熱能量源

42??????第三熱能量源

44??????硅石進口

46??????烴類進口

48??????上端

50??????氣體出口

52??????硅出口

54??????氣體進口

56??????下端

58??????發(fā)電系統(tǒng)

60??????壓縮機

62??????臨時存儲單元

具體實施方式

[0012]如下文所詳述的，本發(fā)明的實施例提供一種包括提供起始材 料的方法。在一個示例中，在第一爐區(qū)內(nèi)生產(chǎn)該起始材料且該起始材料 包含硅石和碳。該起始材料然后在第二爐區(qū)中加熱形成中間材料。該中 間材料包含硅石和碳化硅。該中間材料在第三爐區(qū)中反應形成太陽能級 硅。通過加熱起始材料以及使中間材料反應所產(chǎn)生的至少一些排放物被 收集并用于產(chǎn)生電力。在另一個示范性實施例中，還公開了一種與廢能 回收系統(tǒng)一體形成的生產(chǎn)太陽能級硅的系統(tǒng)。