《電子技術(shù)應(yīng)用》
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太陽能級(jí)多晶硅制程技術(shù)探討
來源: 國(guó)際新能源網(wǎng)
摘要: 太陽能級(jí)多晶硅技術(shù)分為化學(xué)法與物理法兩大類,?;瘜W(xué)法的多晶硅制程泛指硅在純化過程中,,需要轉(zhuǎn)換成硅化合物的中間產(chǎn)物,,再利用裂解或氧化還原反應(yīng),將硅化合物轉(zhuǎn)成高純度的多晶硅原料,。
Abstract:
Key words :

    太陽能級(jí)多晶硅技術(shù)分為化學(xué)法與物理法兩大類,。化學(xué)法的多晶硅制程泛指硅在純化過程中,,需要轉(zhuǎn)換成硅化合物的中間產(chǎn)物,,再利用裂解或氧化還原反應(yīng),將硅化合物轉(zhuǎn)成高純度的多晶硅原料,。
    物理法制程又稱為冶金法,,是將冶金級(jí)硅在不改變硅的本質(zhì)狀況下,將雜質(zhì)利用物理或化學(xué)法移除,,雖然還是有化學(xué)反應(yīng)參與,,但其反應(yīng)對(duì)象是針對(duì)硼、磷等雜質(zhì),,硅并未改變其化性,,以物理法純化的純度有其極限,,由于成本低廉,被視為是取代高純度多晶硅的明日之星,。
    化學(xué)法制程可產(chǎn)出純度較高的多晶硅,,但由于中間牽涉到許多副產(chǎn)品的控制與處理,技術(shù)難度較高,,依照不同技術(shù)來源,,成本各異,一般來說成本比物理法制程高,。大部分化學(xué)法都需利用冶金級(jí)硅(metallurgical grade silicon,;MG)來當(dāng)作硅化合物的原料,少數(shù)是直接利用二氧化硅來制備硅化合物,。
    化學(xué)法中,,西門子法(Siemens process)廣為早期生產(chǎn)半導(dǎo)體級(jí)多晶硅的業(yè)者所采用,此法技術(shù)成熟但成本較高,。除西門子法外,,尚有ASiMi法,、流體床反應(yīng)法與管狀沉積法等,。
    ASiMi法是Advanced Silicon Material (ASiMi)公司所研發(fā),系利用硅甲烷(silane/ SiH4)為原料的高純度多晶硅制程技術(shù),。2005年ASiMi宣布退出多晶硅市場(chǎng),,大部分股權(quán)由挪威REC (Renewable Energy
Corp)收購,因此此項(xiàng)技術(shù)目前仍由REC在進(jìn)行生產(chǎn),。
    流體床反應(yīng)法與ASiMi法同樣以硅甲烷為原料,,這種方法的反應(yīng)溫度較低,可減少近30%的耗電量,,且因硅晶種反應(yīng)面積較大,,反應(yīng)爐內(nèi)氣流速度快,可解決ASiMi法沉積速度慢的問題,。流體床反應(yīng)可為連續(xù)式的生產(chǎn),,也是流體床反應(yīng)爐優(yōu)于鐘罩形西門子反應(yīng)爐的原因。
    管狀沉積法是Joint Solar Silicon GmbH (JSSI)使用的多晶硅生產(chǎn)技術(shù),,所使用的原料與原理和流體床反應(yīng)法相同,,皆為硅甲烷與氫氣加熱分解后產(chǎn)生的多晶硅。JSSI宣稱此法所消耗的電量為傳統(tǒng)西門子法的10分之1,,轉(zhuǎn)換率可達(dá)95~98%,,目前已有量產(chǎn)紀(jì)錄。
    物理法制程的冶金法太陽能多晶硅,,于2008年開始被少量產(chǎn)出,。冶金法純化太陽能級(jí)硅的技術(shù)同時(shí)還需要雜質(zhì)較低的冶金級(jí)硅為原料,,然后經(jīng)過幾道程序才能完成。
    另外,,亦有業(yè)者投入其它制程的量產(chǎn)技術(shù),,仍在研發(fā)階段,例如鈉還原法與熱碳還原法的純化技術(shù)不需經(jīng)過冶金級(jí)硅的途徑,,其原料如氟硅酸鈉為肥料的副產(chǎn)品,,而硅酸鈉可直接從二氧化硅的化學(xué)反應(yīng)途徑而得。
    整體而言,,目前成功量產(chǎn)的技術(shù)還是以西門子法,、流體床反應(yīng)法、管狀沈積法與ASiMi法為主,,冶金法太陽能級(jí)多晶硅在2008年已經(jīng)有少量量產(chǎn),,但由于質(zhì)量仍然不穩(wěn)定,整個(gè)技術(shù)還是有改進(jìn)空間,,但也正式被列為太陽能料源的選項(xiàng)之一,。其它方法在近年則都有廠商宣稱要投入相關(guān)技術(shù)的量產(chǎn)工作,在還沒有質(zhì)量穩(wěn)定的量產(chǎn)紀(jì)錄前,,要投入相關(guān)技術(shù)投資或大規(guī)模使用產(chǎn)品都需要嚴(yán)格評(píng)估,。
來源:弗恩能源傳媒 作者:弗恩能源傳媒

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