多晶硅(多晶硅,是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核,如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒,則這些晶粒結(jié)合起來,就結(jié)晶成多晶硅。)在太陽(yáng)能利用上,單晶硅和多晶硅也發(fā)揮著巨大的作用。要使太陽(yáng)能發(fā)電具有較大的市場(chǎng),被廣大的消費(fèi)者接受,就必須提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率,降低生產(chǎn)成本。從國(guó)際太陽(yáng)電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展趨勢(shì)為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。不論是改良西門子法還是硅烷法生產(chǎn)工藝中都需要過濾設(shè)備,用于收集硅粉、氯硅烷循環(huán)洗滌、循環(huán)水再利用等工序。結(jié)合眾多項(xiàng)目生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),上海奕卿過濾科技有限公司提出了自己的過濾工藝解決方案。
(1)石英砂在電弧爐中冶煉提純到98%并生成工業(yè)硅,
其化學(xué)反應(yīng)SiO2+C→Si+CO2↑
(2)為了滿足高純度的需要,必須進(jìn)一步提純。把工業(yè)硅粉碎并用無水氯化氫(HCl)與之反應(yīng)在一個(gè)流化床反應(yīng)器中,生成擬溶解的三氯氫硅(SiHCl3)。
其化學(xué)反應(yīng)Si+HCl→SiHCl3+H2↑
反應(yīng)溫度為300度,該反應(yīng)是放熱的。同時(shí)形成氣態(tài)混合物(Н2,НС1,SiНС13,SiC14,Si)。
(3)第二步驟中產(chǎn)生的氣態(tài)混合物還需要進(jìn)一步提純,需要分解:過濾硅粉,冷凝SiНС13,SiC14,而氣態(tài)Н2,НС1返回到反應(yīng)中或排放到大氣中。然后分解冷凝物SiНС13,SiC14,凈化三氯氫硅(多級(jí)精餾)。
(4)凈化后的三氯氫硅采用高溫還原工藝,以高純的SiHCl3在H2氣氛中還原沉積而生成多晶硅。
其化學(xué)反應(yīng)SiHCl3+H2→Si+HCl。
多晶硅的反應(yīng)容器為密封的,用電加熱硅池硅棒(直徑5-10毫米,長(zhǎng)度1.5-2米,數(shù)量80根),在1050-1100度在棒上生長(zhǎng)多晶硅,直徑可達(dá)到150-200毫米。
這樣大約三分之一的三氯氫硅發(fā)生反應(yīng),并生成多晶硅。剩余部分同Н2,НС1,SiНС13,SiC14從反應(yīng)容器中分離。這些混合物進(jìn)行低溫分離,或再利用,或返回到整個(gè)反應(yīng)中。氣態(tài)混合物的分離是復(fù)雜的、耗能量大的,從某種程度上決定了多晶硅的成本和該3工藝的競(jìng)爭(zhēng)力。
相關(guān)資料
多晶硅(多晶硅,是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核,如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒,則這些晶粒結(jié)合起來,就結(jié)晶成多晶硅。)在太陽(yáng)能利用上,單晶硅和多晶硅也發(fā)揮著巨大的作用。要使太陽(yáng)能發(fā)電具有較大的市場(chǎng),被廣大的消費(fèi)者接受,就必須提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率,降低生產(chǎn)成本。從國(guó)際太陽(yáng)電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展趨勢(shì)為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。不論是改良西門子法還是硅烷法生產(chǎn)工藝中都需要過濾設(shè)備,用于收集硅粉、氯硅烷循環(huán)洗滌、循環(huán)水再利用等工序。結(jié)合眾多項(xiàng)目生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),上海奕卿過濾科技有限公司提出了自己的過濾工藝解決方案。
多晶硅生產(chǎn)中所遇見的污染物及雜質(zhì)顆粒:
1.未完全反應(yīng)的硅粉顆粒;
2.循環(huán)液帶入的管道中的雜質(zhì);
3.進(jìn)料帶入的固體粉塵與雜質(zhì);
4.合成反應(yīng)生成的固體雜質(zhì);
這些顆粒雜質(zhì)污染物是影響生產(chǎn)穩(wěn)定、換熱效率的主要原因。上海奕卿過濾科技高效的過濾與分離設(shè)備不僅保護(hù)了生產(chǎn)設(shè)備的工藝安全,同時(shí)也提升了產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量。
尾氣過濾應(yīng)用在多晶硅生產(chǎn)的各個(gè)工藝段,對(duì)多晶硅的生產(chǎn)起到重要作用,尤其目前行業(yè)低位運(yùn)行期間,對(duì)多晶硅產(chǎn)品降低成本至關(guān)重要:
a.廢氣廢液工位的煙氣過濾;
b.還原爐尾氣分離;
c.氫化爐尾氣分離;
d.硅粉過濾等。
1、還原尾氣分離
在SiCl4氫化氣和SiHCl3還原氣通過干法分離后,H2和HCl得以回收利用,在H2回用前需過濾氣體中含有的未反應(yīng)硅粉和生成的石墨粉,來保證氫氣純凈,使氫化反應(yīng)和還原反應(yīng)更穩(wěn)定、高效。
問題: |
要求: |
解決: |
氫氣為高危氣體 |
過濾器密封性能良好 |
采用自動(dòng)反吹系統(tǒng),無須打開濾器,減少內(nèi)件更換頻次,避免泄露可能 |
石墨粉/硅粉顆粒粒徑微小,硬度高。 |
過濾精度要求高,防止內(nèi)件穿透。 |
采用獨(dú)特的燒結(jié)金屬氈內(nèi)件,過濾孔徑穩(wěn)定,保證過濾性能,過濾精度可達(dá)0.1um-0.5um |
尾氣溫度高 |
抗溫要求高。避免降溫處理帶來的一系列問題。 |
奕卿采用高溫直接處理工藝,避免降溫處理帶來管道腐蝕,能耗浪費(fèi)嚴(yán)重的問題。 |
2、廢氣、廢液焚燒處理
在多晶硅生產(chǎn)工藝中,廢氣廢液處理一直是困擾企業(yè)的難題之一。傳統(tǒng)的噴淋處理工藝,處理成本高,浪費(fèi)嚴(yán)重,環(huán)保問題嚴(yán)峻。
解決方案:
上海奕卿科技采用干法分離技術(shù),將廢氣廢液在爐內(nèi)燃燒,生成SiO2粉末,通過分離收集SiO2粉末產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)解決環(huán)保達(dá)標(biāo)排放問題。
工藝優(yōu)勢(shì):
1、廢氣廢液集中處理,工藝流程短,操作簡(jiǎn)單;
2、回收的SiO2粉末產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益;
3、氣體經(jīng)燃燒后,符合環(huán)保要求,可直接放空處理,經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
相關(guān)資料:
多晶硅生產(chǎn)流程;
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多晶硅的質(zhì)量控制;
多晶硅凈化系統(tǒng)過濾元件再生機(jī)理研究;
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全自動(dòng)金屬粉末燒結(jié)濾芯過濾器
技術(shù)支持:
如何選擇過濾設(shè)備—工況調(diào)查表
常見流體的粘度;
常見顆粒物的大小及設(shè)備選型參考;
常見流體化學(xué)適應(yīng)性表;
選擇過濾精度時(shí)微米和目數(shù)的關(guān)系;
常見管道尺寸對(duì)照表;
如何挑選合適的過濾袋-過濾芯;
過濾機(jī)理和形式;
過濾行業(yè)中的常用術(shù)語(yǔ);
過濾行業(yè)常見的單位換算;
過濾的種類及模式;
過濾行業(yè)中的一些名詞定義;
常見顆粒物粒徑大小;
常用壓濾機(jī)濾布分類;
過濾機(jī)理;
幾種過濾方法能耗分析;
幾種金屬顆粒和化合物粒徑分布;