1、 1、改良西门子法是目前主流的生产方法多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上 1、改良西门子法是目前主流的生产方法 多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子
2、法、硅烷法和流化床法。改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的 85。但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美、德、日等 7家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球多晶硅总产量的 90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。在未来 15-20 年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将超过1,000 亿美元，太阳能级多晶硅的生产将仍然以改良西门子法为主，改良西门子法依然是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速度最快的工艺，与其他类型的生产工艺处于长期的竞争状态，很难相互取代。尤其对于中国的企业，由于技术来源的
3、局限性，选择改良西门子法仍然是最现实的作法。在目前高利润的状况下，发展多晶硅工艺有一个良好的机遇，如何改善工艺、降低单位能耗是我国多晶硅企业未来所面临的挑战。2、西门子改良法生产工艺如下：这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，
4、净化厂房等。（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到 98%并生成工业硅，其化学反应SiO2+CSi+CO2（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。其化学反应 Si+HClSiHCl3+H2反应温度为 300 度，该反应是放热的。同时形成气态混合物(2, 1, Si13, SiC14, Si)。（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解: 过滤硅粉，冷凝 Si13,SiC14，而气态 2,1 返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物 Si13, SiC14，净化三氯氢硅（多级精
5、馏）。（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的 SiHCl3 在 H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。其化学反应 SiHCl3+H2Si+HCl。多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径 5-10 毫米，长度1.5-2 米，数量 80 根），在 1050-1100 度在棒上生长多晶硅，直径可达到 150-200 毫米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同 2,1,Si13,SiC14 从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该 3 工艺的竞争力。在西门子改良
6、法生产工艺中，一些关键技术我国还没有掌握，在提炼过程中 70%以上的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。在“十一五”期间，为实现采用改良西门子工艺的多晶硅的产业化，建议开展下述课题研究：基于 SiHCl3 氢还原法的低电耗多晶硅生成反应器技术；干法回收中 H2、HCl、SiHCl3、SiCl4 混合气体大能力无油润滑加压装置；SiCl4 氢化反应器进料系统控制技术装置；大型多侧线SiHCl3 高效提纯技术装置；千吨级多晶硅生产系统自动控制组态技术。改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的 85。但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美
7、、德、日等 7 家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球多晶硅总产量的 90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。在未来 15-20 年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将超过1,000 亿美元，太阳能级多晶硅的生产将仍然以改良西门子法为主，改良西门子法依然是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速度最快的工艺，与其他类型的生产工艺处于长期的竞争状态，很难相互取代。尤其对于中国的企业，由于技术来源的局限性，选择改良西门子法仍然是最现实的作法。在目前高利润的状况下，发展多晶硅工艺有一个良好的机遇，如何改善工艺、降低单位能耗是我国多晶硅企业未
8、来所面临的挑战。2、西门子改良法生产工艺如下：这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂房等。（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到 98%并生成工业硅，其化学反应 SiO2+CSi+CO2（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提
9、纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。其化学反应 Si+HClSiHCl3+H2反应温度为 300 度，该反应是放热的。同时形成气态混合物(2, 1, Si13, SiC14, Si)。（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解: 过滤硅粉，冷凝 Si13,SiC14，而气态 2,1 返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物 Si13, SiC14，净化三氯氢硅（多级精馏）。（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的 SiHCl3 在 H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。其化学反应 SiHCl3+H2Si
10、+HCl。多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径 5-10 毫米，长度 1.5-2 米，数量 80 根），在 1050-1100 度在棒上生长多晶硅，直径可达到 150-200 毫米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同 2,1,Si13,SiC14 从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该 3 工艺的竞争力。在西门子改良法生产工艺中，一些关键技术我国还没有掌握，在提炼过程中 70%以上的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。在“十一五”期间，为实现采用改良西门子工艺的多晶硅的产业化，建议开展下述课题研究：基于 SiHCl3 氢还原法的低电耗多晶硅生成反应器技术；干法回收中 H2、HCl、SiHCl3、SiCl4 混合气体大能力无油润滑加压装置；SiCl4 氢化反应器进料系统控制技术装置；大型多侧线SiHCl3 高效提纯技术装置；千吨级多晶硅生产系统自动控制组态技术。
