第一情报 ---材料工业

多晶硅还原炉国内外研究进展

供稿人:路炜  供稿时间:2013-6-27   关键字:多晶硅  还原炉  反应器  电极  喷嘴  气管  
目前国内外多晶硅生产的主要工艺技术有改良西门子法、硅烷法、流化床法、冶金法等,其中改良西门子法被公认为多晶硅提纯的最为成熟的工艺技术。西门子法多晶硅生产最重要的设备是气相沉积反应器(Chemical Vapour Deposition,简称CVD反应器),也就是通常说的还原炉,它的操作控制水平直接关系到多晶硅的产量、成本及质量[1]。
 
一、还原炉结构特点
 
下面主要从电极的对数和排列方式、混合气进气管的排列方式、喷嘴结构这三个方面展现国内外还原炉的结构特点。
 
1、关于电极的对数和排列方式
 
日本KOJUNDO SILICON KK于1992.12.10申请的专利特开平6-172092多晶硅还原炉采用正三角形排列的18对电极或正方形排列的26对电极方式,电极的正多边形均与相邻的正多边形共用一条边[2]。
 
四川瑞晟光伏材料有限公司于2011.03.28申请的专利CN201120085522.8多晶硅还原炉采用正六边形排列的36对电极,电极的正多边形均与相邻的正多边形共用一条边[3]。
 
江苏中能硅业科技发展有限公司于2010.04.08申请的专利CN201010141882.5多晶硅还原炉底盘上的硅芯座中心、进气口中心和排气口中心一起在所述底盘上构成中心点阵,至少一部分中心点的任意相邻的三个中心点构成正三角形。硅芯座数量为6的倍数,例如12对、24对、36对、18对或60对[4]。
 
上海森松化工成套装备有限公司于2011.06.14申请的专利CN201120199389.9揭示多晶硅还原炉电极为36对;36对棒多晶硅还原炉的电极为正三角形排列方式,或正方形排列方式,或正六边形排列方式,且电极的正多边形均与相邻的正多边形共用一条边[5]。
 
中国恩菲工程技术有限公司2011.09.15申请的专利CN201120346855.1多晶硅还原炉电极为60对,所述60对电极分别分布在第一至第八圈上,所述第一至第八圈为以所述底盘中心为中心且由内向外依次增大的八个同心正六边形[6]。
 
2、关于混合气进气管的排列方式
 
特开平6-172092的18对棒多晶硅还原炉的电极为正三角形排布,混合气进气管按正六边形方式排布;26对棒多晶硅还原炉的电极为正方形排布,混合气进气管按正方形方式,且混合气进气管位于电极组成的正多边形的中心[2]。
 
CN201120085522.8的36对棒多晶硅还原炉,其电极12为正六边形排布,混合气进气管15按正三角形排布,且混合气进气管位于电极组成的正多边形的中心[3]。
 
3、关于喷嘴
 
雅安永旺硅业有限公司2010.05.04申请的专利CN201020178624.X还原炉喷嘴包括分配器(10)、连管(9)、喷口(8),分配器(10)与还原炉混合气进气口(6)位于还原炉炉体(2)内的末端接通,分配器(10)上具有若干根与分配器(10)接通的连管(9),连管(9)的末端具有与连管接通的喷口(8),连管(9)与分配器(10)、喷口(8)与连管(9)均为螺纹可拆卸连接,喷口(8)处设有调节喷口(8)混合器喷出方向的调节机构[7]。
 
上海森松化工成套装备有限公司于2011.07.08申请的专利CN201120239611.3揭示多晶硅还原炉异型喷嘴为一管道,管道为直管或弯管,直管上连接弯管,与进气管连接,且为螺纹连接;直管喷嘴的出口垂直高度为20-600mm,喷嘴的垂直高度为100-200mm;弯管喷嘴的出口与垂直方向呈一角度,角度为0-60度,垂直高度为20-600mm,弯管喷嘴的垂直高度为100-200mm,角度为15-30度[8]。
 
日本MITSUBISHI MATERIALS CORP申请的美国专利US2009081380还原炉喷嘴为锥形圆柱体,其顶端高出电极上端面-10cm至+5cm[9]。
 
二、还原炉性能指标
 
国外多晶硅还原炉设备供应商主要有德国Graeber工程顾问公司(GEC)、德国Centrotherm Photovoltaics公司(Centrotherm SiTec公司子公司)、美国SG工程技术公司(SGE&T)、美国GT Advanced Technologies公司(旧称GT Solar公司)、美国PolyPlant Project(PPP)公司、意大利VRV集团、韩国Semi-Materials公司等[10]。
 
国内河南洛阳中硅高科技有限公司承担的国家“863”攻关课题--“24对棒节能型多晶硅还原炉成套装置”于2007年通过科技部组织的专家验收[11]。
 
表1:国外多晶硅还原炉性能指标
企业名称
德国GEC
美国GT Advanced Technologies
型号
CVD-R54,27对棒
SDR-500
 
推出市场时间
2010
2011
 
产能(吨/年)
400-500
600(计划产量)
 
功耗(千瓦时/千克硅)
~ 45
< 40
 
提供热能回收系统
 
回收效率(%)
66
> 95
 
 
 
参考文献
 
1.  李汉.西门子法多晶硅还原炉气相沉积反应探讨[J].新材料产业.2011(10).-77-79
2.  KOJUNDO SILICON KK. Reactional furnace for producing semiconductor-grade polycrystalline silicon[P].JP6172092,1994-06-21
3.  四川瑞晟光伏材料有限公司.多晶硅还原炉[P].CN201120085522.8,2011-09-07
4.  江苏中能硅业科技发展有限公司.用于生产多晶硅的反应器及系统[P].CN201010141882.5,2011-07-27
5.  上海森松新能源设备有限公司.多晶硅还原炉[P].CN201120199389.9,2012-02-01
6.  中国恩菲工程技术有限公司.多晶硅还原炉[P].CN201120346855.1,2012-06-06
7.  雅安永旺硅业有限公司.新型还原炉喷嘴[P].CN201020178624.X,2011-01-26
8.  上海森松新能源设备有限公司.多晶硅还原炉异型喷嘴[P].CN201120239611.3,2012-02-01
9.  MITSUBISHI MATERIALS CORP.Reactor for polycrystalline silicon and polycrystalline silicon production method[P].US2009081380,2009-03-26
10.  Shravan Kumar Chunduri.顶部的压力-第二次西门子反应器市场调查[J].Photon International 2012年四月,p129-143
11.  陈义.我国千吨级多晶硅产业化核心技术获重大突破[J].功能材料信息.2007(2).-46-46
 

注册成为正式用户,登陆后,获得更多阅读功能与服务!
转载本文需经本平台书面授权,并注明出处:上海情报服务平台www.istis.sh.cn
了解更多信息,请联系我们

§ 请为这篇文章打分(5分为最好)