[發明專利]多晶硅生產方法及其裝置

有效

• 申請號: 201110278731.9
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102321916A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李嚴州;周勁松;茅陸榮;張華芹;周積衛
• 申請（專利權）人: 上海森松新能源設備有限公司
• 主分類號: C30B28/14
• 分類號: C30B28/14;C30B29/06
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 盧剛

技術領域

本發明涉及太陽能光伏技術領域，特別涉及多晶硅生產工藝。

背景技術

多晶硅是半導體、大規模集成電路和太陽能產業的重要原材料，在太陽能光伏產業市場的拉動及巨大利潤誘導下，各地多晶硅項目紛紛上馬，多晶硅產業前景廣闊，發展迅猛，在中國已經成為投資的熱點。

目前，生產多晶硅的工藝主要以“改良西門子法”(即三氯氫硅SiHCl₃還原法)為主流技術。SiHCl₃和氫氣H₂按照一定比例通入到多晶硅CVD爐中，一定壓力和溫度的環境條件下，在導電硅芯上進行還原反應沉積多晶硅。

但是，多晶硅生產容易造成污染，生產1000噸多晶硅將生成約15000噸四氯硅烷SiCl₄，SiCl₄具有中毒毒性，易潮解生成硅酸和氯化氫，若處理不善會對環境造成很大的污染，對人體也有很大危害。如何處理SiCl₄成為多晶硅行業的焦點問題之一?，F階段，部分企業用SiCl₄生產白炭黑，其經濟效益遠低于多晶硅，并且市場對白炭黑的需求量也很有限；另有部分多晶硅企業采用熱氫化法處理SiCl₄，但存在一次轉化率低、能耗高、設備投資大等缺點。

也就是說，上述處理SiCl₄的方法投資高、收益低，導致SiCl₄亂倒亂排，造成了嚴重的環境污染。而且，多晶硅生產也是高能耗產業鏈，生成1Kg多晶硅需耗電約45～60Kw/h，處理1Kg副產物SiCl₄需耗電3～5Kw/h，其中不包括工藝鏈中的其他換熱器等所需能耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多晶硅生產方法及其裝置，以降低原料成本，解決副產物SiCl₄處理費用高，處理難度大等問題，并且，有效降低了多晶硅生產電耗，有效增加了硅棒生長直徑，提高多晶硅生產效率，即使得多晶硅生產工藝具有高效率、低成本、低能耗等優點。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種多晶硅生產方法，包含以下步驟：

將SiCl₄和H₂按預設的第一摩爾配比比例反應得到Si和HCl，得到的所述Si沉積在硅芯電極上，反應所需的溫度通過啟動加熱所述硅芯電極得到；

當所述硅芯電極上的Si沉積至硅棒的直徑達到預設門限Do時，停止所述SiCl₄和H₂的反應，利用所述硅芯電極的殘余溫度，將SiHCl₃和H₂按預設的第二摩爾配比比例反應得到Si、HCl和SiCl₄，由SiHCl₃和H₂反應得到的Si繼續沉積在所述硅芯電極上。

本發明的實施方式還提供了一種多晶硅生產裝置，包含：第一工藝管道、第二工藝管道、多晶硅反應爐、包含硅芯電極的硅棒；

所述第一工藝管道和所述第二工藝管道分別接至所述多晶硅反應爐，所述包含硅芯電極的硅棒位于所述多晶硅反應爐內；

所述第一工藝管道將SiCl₄和H₂按預設的第一摩爾配比比例輸送至所述多晶硅反應爐內進行反應，得到Si和HCl，得到的所述Si沉積在硅芯電極上，直至所述硅芯電極上的Si沉積至硅棒的直徑達到預設門限Do，其中，SiCl₄和H₂的反應所需的溫度由啟動加熱后的所述硅芯電極提供；

所述第二工藝管道在所述硅棒的直徑達到預設門限Do時，將SiHCl₃和H₂按預設的第二摩爾配比比例輸送至所述多晶硅反應爐內，利用所述硅芯電極的殘余溫度進行反應，得到Si、HCl和SiCl₄，由SiHCl₃和H₂反應得到的Si繼續沉積在所述硅芯電極上。