1、硅材料科學(xué)與技術(shù),授課老師：劉儀柯 單位： 新余高等專(zhuān)科學(xué)校太陽(yáng)能科學(xué)與工程系,工業(yè)硅的生產(chǎn) 高純多晶硅的生產(chǎn),太陽(yáng)電池分類(lèi),太陽(yáng)電池按其材料主要可分為四種類(lèi)型： (1)硅太陽(yáng)電池；(2)多元化合物薄膜太陽(yáng)電池；(3)有機(jī)物太陽(yáng)電池；(4)納米晶太陽(yáng)電池。而硅太陽(yáng)電池又分為單晶硅、多晶硅、帶晶及硅基薄膜太陽(yáng)電池等等。,以上四種太陽(yáng)電池中，硅太陽(yáng)電池一直是PV市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品。由于硅太陽(yáng)電池具有原料豐富、制作技術(shù)工藝成熟、電池轉(zhuǎn)化效率高、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，是過(guò)去的二十年中太陽(yáng)電池研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的主體原料。,單晶、多晶硅太陽(yáng)電池的產(chǎn)量一直都占太陽(yáng)電池的90%以上，2004年，如考慮單晶硅、多晶硅和

2、帶硅電池，2004年晶體硅電池所占比例超過(guò)了94。而且一般都認(rèn)為在今后的很長(zhǎng)一段時(shí)間硅太陽(yáng)電池仍占太陽(yáng)電池主導(dǎo)地位，特別是多晶硅太陽(yáng)電池，一般認(rèn)為它所占有的比例將越來(lái)越大，那么勢(shì)必就會(huì)促使多晶硅原材料的需求量將越來(lái)越大，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的生產(chǎn)將對(duì)整個(gè)太陽(yáng)電池的發(fā)展將起到至關(guān)重要的影響。,多晶硅的定義,多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過(guò)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(lái)，就結(jié)晶成多晶硅。,多晶硅國(guó)外情況,當(dāng)前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場(chǎng)占有率在90以上,而且在今后的一段時(shí)期也依然是太陽(yáng)電

3、池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)掌握在美、日、德等3個(gè)國(guó)家7個(gè)公司的10家工廠手中，形成技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷的狀況。,世界多晶硅主要生產(chǎn)企業(yè)有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美國(guó)的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司，德國(guó)的Wacker公司等，其年產(chǎn)能絕大部分在1000噸以上，其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三個(gè)公司生產(chǎn)規(guī)模最大，年生產(chǎn)能力均在30008000噸，且產(chǎn)能在不斷擴(kuò)展中。世界主要高純多晶硅制造商2004-2008年產(chǎn)量和生產(chǎn)能力如表所示：,多晶硅的需求主要來(lái)自于半導(dǎo)體和太陽(yáng)電池，按純度要求不同，分為電子級(jí)和太陽(yáng)能級(jí)。其中，電子級(jí)多晶硅占

4、55左右，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅占45，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽(yáng)電池對(duì)多晶硅需求量的增長(zhǎng)速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，預(yù)計(jì)到2009年太陽(yáng)能多晶硅的需求量將超過(guò)電子級(jí)多晶硅。,1994年全世界太陽(yáng)電池的總產(chǎn)量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增長(zhǎng)了17倍。專(zhuān)家預(yù)測(cè)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)前半期將超過(guò)核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一。 據(jù)悉，美國(guó)能源部計(jì)劃到2010年累計(jì)安裝容量4600MW，日本計(jì)劃2010年達(dá)到5000MW，歐盟計(jì)劃達(dá)到6900MW，預(yù)計(jì)2010年世界累計(jì)安裝量至少18000MW。,從上述的推測(cè)分析，至2010年太陽(yáng)電池用多晶硅至少在30000噸以上。據(jù)

5、國(guó)外資料分析報(bào)道，世界多晶硅的產(chǎn)量2005年為28750噸，其中半導(dǎo)體級(jí)為20250噸，太陽(yáng)能級(jí)為8500噸，半導(dǎo)體級(jí)需求量約為19000噸，略有過(guò)剩；太陽(yáng)能級(jí)的需求量為15000噸，供不應(yīng)求，從2006年開(kāi)始太陽(yáng)能級(jí)和半導(dǎo)體級(jí)多晶硅需求的均有缺口，其中太陽(yáng)能級(jí)產(chǎn)能缺口更大。,表1-2 近年來(lái)世界多晶硅生產(chǎn)能力、供求關(guān)系一覽表 （單位：噸）,國(guó)際多晶硅主要技術(shù)特征有以下兩點(diǎn)：,（1）多種生產(chǎn)工藝路線并存，產(chǎn)業(yè)化技術(shù)封鎖、壟斷局面不會(huì)改變。由于各多晶硅生產(chǎn)工廠所用主輔原料不盡相同，因此生產(chǎn)工藝技術(shù)不同；進(jìn)而對(duì)應(yīng)的多晶硅產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)、用途、產(chǎn)品檢測(cè)方法、過(guò)程安全等方面也存在差異，

6、各有技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)秘密，總的來(lái)說(shuō)，目前國(guó)際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有：改良西門(mén)子法、硅烷法和流化床法。其中改良西門(mén)子工藝生產(chǎn)的多晶硅的產(chǎn)能約占世界總產(chǎn)能的80，短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷封鎖的局面不會(huì)改變。,（2）新一代低成本多晶硅工藝技術(shù)研究空前活躍。除了傳統(tǒng)工藝（電子級(jí)和太陽(yáng)能級(jí)兼容）及技術(shù)升級(jí)外，還涌現(xiàn)出了幾種專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的新工藝技術(shù)，主要有：改良西門(mén)子法的低價(jià)格工藝；冶金法從金屬硅中提取高純度硅；高純度SiO2直接制取；熔融析出法（VLD：Vaper to liquid deposition）；還原或熱分解工藝；無(wú)氯工藝技術(shù)，AlSi熔體低溫制備太陽(yáng)能級(jí)硅；熔鹽電解法等。 （新工

7、藝）,國(guó)內(nèi)多晶硅情況,我國(guó)多晶硅工業(yè)起步于五、六十年代中期，生產(chǎn)廠多達(dá)20余家，由于生產(chǎn)技術(shù)難度大，生產(chǎn)規(guī)模小，工藝技術(shù)落后，環(huán)境污染嚴(yán)重，耗能大，成本高，絕大部分企業(yè)虧損而相繼停產(chǎn)和轉(zhuǎn)產(chǎn)，到1996年僅剩下四家，即峨眉半導(dǎo)體材料廠（所），洛陽(yáng)單晶硅廠、天原化工廠和棱光實(shí)業(yè)公司，合計(jì)當(dāng)年產(chǎn)量為102.2噸，產(chǎn)能與生產(chǎn)技術(shù)都與國(guó)外有較大的差距。,1995年后，棱光實(shí)業(yè)公司和重慶天原化工廠相繼停產(chǎn)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)主要多晶硅生產(chǎn)廠商有洛陽(yáng)中硅高科技公司、四川峨眉半導(dǎo)體廠和四川新光硅業(yè)公司、到2005年底，洛陽(yáng)中硅高科技公司300噸生產(chǎn)線已正式投產(chǎn)，二期擴(kuò)建1000噸多晶硅生產(chǎn)線也同時(shí)破土動(dòng)工，河南省計(jì)劃將

8、其擴(kuò)建到3000噸規(guī)模，建成國(guó)內(nèi)最大的硅產(chǎn)業(yè)基地。四川峨眉半導(dǎo)體材料廠是國(guó)內(nèi)最早擁有多晶硅生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)，2005年太陽(yáng)電池用戶(hù)投資，擴(kuò)產(chǎn)的220噸多晶硅生產(chǎn)線將于2006年上半年投產(chǎn)，兩個(gè)廠的年產(chǎn)量估計(jì)不足500t。,進(jìn)入2007年四川新光硅業(yè)公司已建成投產(chǎn)，并將逐漸擴(kuò)大產(chǎn)能。估計(jì)我國(guó)這三個(gè)廠2007年的多晶硅產(chǎn)能可能在1000t左右。此外，云南、揚(yáng)州、上海、黑河、錦州、青海、內(nèi)蒙、宜昌、廣西、重慶、遼寧、邯鄲、保定、浙江等地也有建生產(chǎn)線設(shè)想，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)各大多晶硅項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)展情況，在考慮國(guó)際多晶硅巨頭生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目建成至投產(chǎn)周期應(yīng)為18-24個(gè)月，預(yù)計(jì)各大多晶硅生產(chǎn)線產(chǎn)品出爐的時(shí)間是在2

9、008年底2009年初。,太陽(yáng)電池用多晶硅按每生產(chǎn)1MW多晶硅太陽(yáng)電池需要1112噸多晶硅計(jì)算，我國(guó)2004年多晶、單晶太陽(yáng)電池產(chǎn)量為48.45MW，多晶硅用量為678噸左右，而實(shí)際產(chǎn)能已達(dá)70MW左右，多晶硅缺口達(dá)250噸以上。 到2005年底國(guó)內(nèi)太陽(yáng)電池產(chǎn)能達(dá)到300MW，實(shí)際能形成的產(chǎn)量約為100MW，需要多晶硅1400噸左右，預(yù)測(cè)到2010年需要多晶硅保守估計(jì)約4200噸，太陽(yáng)電池的生產(chǎn)將大大帶動(dòng)國(guó)內(nèi)多晶硅需求的增加。,由此可見(jiàn)，在未來(lái)510年內(nèi)，我國(guó)多晶硅尚存在3000噸以上的供應(yīng)缺口。 2005年中國(guó)太陽(yáng)電池用單晶硅企業(yè)開(kāi)工率在2030，半導(dǎo)體用單晶硅企業(yè)開(kāi)工率在8090，都不能滿

10、負(fù)荷生產(chǎn)，主要原因是多晶硅供給量不足所造成的。預(yù)計(jì)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)后的產(chǎn)量，仍然滿足不了快速增長(zhǎng)的需要。,國(guó)內(nèi)外情況對(duì)比,同國(guó)際先進(jìn)水平相比，國(guó)內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化方面的差距主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1、產(chǎn)能低，供需矛盾突出。2005年中國(guó)太陽(yáng)能用單晶硅企業(yè)開(kāi)工率在2030，半導(dǎo)體用單晶硅企業(yè)開(kāi)工率在8090，無(wú)法實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)，多晶硅技術(shù)和市場(chǎng)仍牢牢掌握在美、日、德國(guó)的少數(shù)幾個(gè)生產(chǎn)廠商中，嚴(yán)重制約我國(guó)多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 2、生產(chǎn)規(guī)模小、現(xiàn)在公認(rèn)的最小經(jīng)濟(jì)規(guī)模為1000噸/年，最佳經(jīng)濟(jì)規(guī)模在2500噸/年，而我國(guó)現(xiàn)階段多晶硅生產(chǎn)企業(yè)離此規(guī)模仍有較大的距離。,3、工藝設(shè)備落后，同類(lèi)產(chǎn)品物料和

11、電力消耗過(guò)大，三廢問(wèn)題多，與國(guó)際水平相比，國(guó)內(nèi)多晶硅生產(chǎn)物耗能耗高出1倍以上，產(chǎn)品成本缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。 4、千噸級(jí)工藝和設(shè)備技術(shù)的可靠性、先進(jìn)性、成熟性以及各子系統(tǒng)的相互匹配性都有待生產(chǎn)運(yùn)行驗(yàn)證，并需要進(jìn)一步完善和改進(jìn)。 5、國(guó)內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)，基礎(chǔ)研究資金投入太少，尤其是非標(biāo)設(shè)備的研發(fā)制造能力差。 6、地方政府和企業(yè)項(xiàng)目投資多晶硅項(xiàng)目，存在低水平重復(fù)建設(shè)的隱患。,利益驅(qū)動(dòng)。由于太陽(yáng)能多晶硅目前處于一個(gè)極度供不應(yīng)求的局面，因此，目前的市場(chǎng)基本不存在相互競(jìng)爭(zhēng)的局面，基本上是只要有符合要求的多晶硅，定單就會(huì)蜂擁而至的局面。而一些大的供應(yīng)商由于與大的太陽(yáng)能或半導(dǎo)體廠家簽有長(zhǎng)期定單，因此價(jià)

12、格反而不如一些新投產(chǎn)的廠家的價(jià)格。 例如，目前MEMC的長(zhǎng)單銷(xiāo)售價(jià)格在70美圓/公斤左右，而國(guó)內(nèi)許多太陽(yáng)能電池廠的采購(gòu)成交價(jià)格已經(jīng)達(dá)到了360美圓/公斤。2007年國(guó)內(nèi)多晶硅的最新成交的人民幣的價(jià)格已經(jīng)到了340萬(wàn)元/噸！,那么成本呢？即便是用成本較高的化學(xué)法，洛陽(yáng)中硅的成本也聲稱(chēng)只有不到40萬(wàn)元，當(dāng)然，這是在沒(méi)有進(jìn)行任何污染回收、而將有毒氣體直接排放到了大氣中的情況下的成本，如果加上環(huán)?；厥胀顿Y，每噸成本大約為60萬(wàn)元，而這意味著依然有80%以上的暴利！而如果采用物理法的話，河南迅天宇聲稱(chēng)，成本只有不到15萬(wàn)元，利潤(rùn)率可以達(dá)到97%！（暴利行業(yè)）,多晶硅的生產(chǎn)有著許多方面的壁壘,多晶硅項(xiàng)目的

13、壁壘：技術(shù)，還是技術(shù) 多晶硅的生產(chǎn)有著許多方面的壁壘： 首先，多晶硅提純是有很高技術(shù)壁壘。如前文所述，目前冶煉多晶硅最重要的技術(shù)是西門(mén)子法，基本被國(guó)際七大公司壟斷。中國(guó)項(xiàng)目大多是準(zhǔn)備直接或間接地引進(jìn)俄羅斯的技術(shù)。但俄羅斯目前的能力也僅限于百?lài)嵓?jí)產(chǎn)量的技術(shù)，到目前為止，連俄羅斯自己仍然沒(méi)有達(dá)到1000 噸產(chǎn)能的最小經(jīng)濟(jì)規(guī)模(最佳經(jīng)濟(jì)規(guī)模要達(dá)到2500 噸/年)。同時(shí)俄羅斯的技術(shù)在電能消耗上明顯高于國(guó)際同行，生產(chǎn)每公斤硅材料耗電量300 度，而國(guó)際水準(zhǔn)僅為100 度。,其次，多晶硅提純需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的技術(shù)人員和產(chǎn)業(yè)工人，國(guó)內(nèi)這么多的多晶硅項(xiàng)目是否有充沛的人力資源供應(yīng)也是頗令人懷疑。綜合而言，只有

14、那些有可靠技術(shù)來(lái)源或長(zhǎng)久技術(shù)積累的項(xiàng)目才會(huì)最后投產(chǎn)成功。這其實(shí)還是回到了上面的第一點(diǎn)，自己缺乏技術(shù)的來(lái)源。正是因?yàn)榇嬖诩夹g(shù)這個(gè)壁壘，現(xiàn)在正在號(hào)稱(chēng)要上的大部分多晶硅項(xiàng)目都會(huì)胎死腹中。,多晶硅的主要生產(chǎn)方法和工藝,現(xiàn)在主要的生產(chǎn)高純多晶硅方法有以下兩種： 1、三氯氫硅還原法（SIMENS法） 2、硅烷熱分解法 3、流化床法,硅的提純,為了將粗硅提純到太陽(yáng)能級(jí)電子級(jí)硅所需的純度，硅必須經(jīng)過(guò)化學(xué)提純或者物理提純。所謂硅的化學(xué)提純是把低純度硅用化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為硅的中間化合物，再將中間化合物提純至所需的高純度，然后再還原、分解成為高純硅單質(zhì)。中間化合物一般選擇易于合成、化學(xué)分離和提純的中間產(chǎn)物。曾被研究過(guò)的

15、中間化合物有四氯化硅、四碘化硅、硅烷等，現(xiàn)在通用的是三氯氫硅還原法（即西門(mén)子法），硅烷法。,中間化合物提純到所需要的純度后，在后續(xù)的還原工藝中應(yīng)特別注意，因?yàn)樵谶€原過(guò)程中如果工藝技術(shù)不恰當(dāng)，將會(huì)造成污染而降低產(chǎn)品的純度。因此，還原也是重要的工藝過(guò)程?；瘜W(xué)法提純高純多晶硅的生產(chǎn)方法大多數(shù)分為三個(gè)步：中間化合物的合成；中間化合物的分離提純；中間產(chǎn)物被還原或者是分解成高純硅還原成高純硅。,1、三氯氫硅還原法（SIMENS法）,三氯氫硅還原法（SIMENS法）最早由西門(mén)子公司研究成功，有的文獻(xiàn)上稱(chēng)為西門(mén)子法。三氯氫硅氫還原法可分為三個(gè)重要的過(guò)程：一是中間化合物三氯氫硅的合成，二是三氯氫硅的提純，三是用

16、氫還原三氯氫硅獲得高純硅多晶。,一般作為多晶硅生產(chǎn)的原始材料是冶金級(jí)硅。冶金級(jí)硅是由石英石（SiO2）加焦碳在高溫下還原制成。三氯氫硅還原法以冶金級(jí)硅和氯化氫（HCl）為起點(diǎn)，將硅粉和氯化氫（HCl）在300和0.45MPa經(jīng)催化合成反應(yīng)后生成三氯氫硅還原法的中間原料三氯氫硅，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為氯化粗硅。三氯氫硅又叫做三氯硅烷或硅氯仿。在化工工業(yè)上，它是制取一系列有機(jī)硅材料的中間體；在半導(dǎo)體工業(yè)上，它是生產(chǎn)多晶硅最重要的原材料之一。,三氯氫硅,三氯氫硅是無(wú)色透明，在空氣中強(qiáng)烈發(fā)煙的液體，極易揮發(fā)和水解，易溶于有機(jī)溶劑，易燃易炸，有刺激性臭味，對(duì)人體有毒害。,三氯氫硅還原法工藝流程圖,三氯氫硅合成,三

17、氯氫硅由硅粉與氯化氫合成而得?；瘜W(xué)反應(yīng)為Si+3HClSiHCl3+H2 上述反應(yīng)要加熱到所需溫度才能進(jìn)行。又因?yàn)槭欠艧岱磻?yīng)，反應(yīng)開(kāi)始后能自動(dòng)持續(xù)進(jìn)行。但能量如不能及時(shí)導(dǎo)出，溫度升高后反而將影響產(chǎn)品收率。影響產(chǎn)率的重要因素是反應(yīng)溫度與氯化氫的含水量。此外，硅粉粗細(xì)對(duì)反應(yīng)也有影響。,三氯氫硅的提純,三氯氫硅的提純主要是化工工藝中的兩級(jí)精餾即粗餾、精餾兩個(gè)精餾過(guò)程，降低雜質(zhì)總量的含量，使其降到10-710-10數(shù)量級(jí)。精餾和吸附是硅的提純中最常用到的兩種提純技術(shù)。精餾是近代化學(xué)工程有效的提純方法，可獲得很好的提純效果。三氯氫硅的提純一般分成兩級(jí)，常把前一級(jí)稱(chēng)為粗餾，后一級(jí)稱(chēng)為精餾。精餾的原理以后在

18、探討。,.氫還原三氯氫硅,用氫做為還原劑提純高純度的三氯氫硅，化學(xué)反應(yīng)式為 SiHCl3+H2Si+3HCl 用于還原的氫必須提純較高純度以免污染產(chǎn)品。如氫與三氯氫硅的克分子比值按理論配比則反應(yīng)速度慢，硅的收率太低。氫與三氯氫硅的配比在生產(chǎn)上通常選在20-30之間。,還原時(shí)氫通入SiHCl3液體中鼓泡，使其揮發(fā)并作為SiHCl3的攜帶氣體。還原時(shí)SiHCl3反應(yīng)仍不完全，因此必須回收尾氣中的氫氣以減少損失。,改良的西門(mén)子法,改良西門(mén)子法閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法。在西門(mén)子法工藝的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加還原尾氣干法回收系統(tǒng)、SiC14氫化工藝，實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)。改良西門(mén)子法包括五個(gè)主要環(huán)節(jié)：即SiHC13合

19、成、SiHCl3精餾提純、SiHC13的氫還原、尾氣的回收和SiC14的氫化分離。工藝主要流程如圖所示。,改進(jìn)之處,(1)在大型反應(yīng)爐內(nèi)同時(shí)加熱許多根金屬絲，減小爐壁輻射所造成的熱損失； (2)爐的內(nèi)壁加工成鏡面，使輻射熱反射，減少散熱； (3)提高爐內(nèi)壓力，提高反應(yīng)速度等措施；,(4)在大型不銹鋼金屬反應(yīng)爐內(nèi)使用100根以上的金屬絲，單位電耗由過(guò)去每公斤300kWh降低到80kWh，多晶硅產(chǎn)量由改良前每爐次100200公斤提高到56噸。其顯著特點(diǎn)是加強(qiáng)尾氣回收，在一15 一90對(duì)尾氣加壓多級(jí)冷凝分離。分離產(chǎn)物再回系統(tǒng)利用且能耗低、產(chǎn)量高、質(zhì)量穩(wěn)定。,西門(mén)子法的顯著特點(diǎn),該方法的顯著特點(diǎn)是：能

20、耗相對(duì)低、產(chǎn)量高、質(zhì)量穩(wěn)定，采用綜合利用技術(shù)，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染，具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。全世界生產(chǎn)多晶硅的工廠共有10家，使用西門(mén)子技術(shù)的有7家，西門(mén)子法硅產(chǎn)量占生產(chǎn)總量的76.7。目前德、美、日等國(guó)都在進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)該技術(shù)。,2、硅烷熱分解法,硅烷實(shí)際上是甲硅烷的簡(jiǎn)稱(chēng)。甲硅烷作為提純中間化合物有其突出的特點(diǎn)：一是甲硅烷易于熱分解，在800-900下分解即可獲得高純多晶硅，還原能耗較低。二是甲硅烷易于提純，在常溫下為氣體，可以采用吸附提純方法有效地去除雜質(zhì)。缺點(diǎn)是熱分解時(shí)多晶的結(jié)晶狀態(tài)不如其他方法好。而且易于生成無(wú)定型物。,硅烷熱分解法的三個(gè)步驟 1.硅烷的制備 2.硅烷的提純 3.硅烷的熱分解,1

21、.硅烷的制備,曾被研究的甲硅烷的制備方法有多種。如下幾種制備方法：,上世紀(jì)末，美國(guó)MEMC Pasadena公司采用了四氟化硅為原料，與其公司生產(chǎn)的四氫化鋁鈉反應(yīng)，反應(yīng)生產(chǎn)粗硅烷和四氟化鋁鈉兩種物質(zhì)。其主要工藝如下：,反應(yīng)產(chǎn)生了粗硅烷和四氟化鋁鈉兩種物質(zhì)。副產(chǎn)物四氟化鋁鈉是一種合成焊劑，它在鋁的回收和其他金屬熔煉工業(yè)上有多種用途。,硅烷的提純,硅烷法在提純方面有很多優(yōu)點(diǎn)，首先有特殊的去硼技術(shù)可以采用。由于各種金屬雜質(zhì)不能生成類(lèi)似的氫化物或者其他揮發(fā)性化合物，使得在硅烷生成的過(guò)程中，粗硅中的雜質(zhì)先被大量除去。硅烷在常溫下為氣體，精餾必須在低溫或者低溫非常壓下進(jìn)行。硅烷氣體易于用吸附法提純。目前很多廠家采用吸附法提純。浙江大學(xué)提供的分子篩吸附使用在硅烷的提純過(guò)程中，其效果比較好。,3.硅烷的熱分解,不需用氫還原，甲硅烷可以熱分解為多晶硅是硅烷法的一大優(yōu)點(diǎn)?；瘜W(xué)反應(yīng)如下 ：,甲硅烷的分解溫度低，在850時(shí)即可獲得好的多晶結(jié)晶，而且硅的收率達(dá)到90%以上。（一