多晶硅调研报告二——从生产中看成本与创新

使用流化床进行化学气相沉积多晶硅也有以下几方面的问题：

加热方面：通过辐射传热，热损失相对较大，且存在对气体加热不均匀的问题；由于颗粒硅表面积大，更容易引起沾污，如炉壁重金属元素污染等；在高温下，三氯氢硅会形成小颗粒馏分灰尘在尾气中排放，既对尾气回收系统造成影响，又造成原料损失；由于炉壁温度较高，容易在炉壁产生沉积。

目前，国外大厂正准备在正在建设的生产线上投入规模化生产，而国内生产企业尚没有进行产业化应用的报道。

我们搜集的上述两种在生产工艺上的改进，都是建立在改良西门子法的基础上通过对合成或者还原工艺的改变进行的二次改良。虽然这些在国内还没有推广，但是在多晶硅行业专家的介绍中，我们也查看了韩国，德国等发达国家的多晶硅生产工艺，大多数使用改良西门子法的企业都是使用的这两种新工艺，特别是韩国的OCI企业，冷氢化技术提高SiHCl3自给率与利用率，还原炉大型化这些使成本减少了百分之二十。这些都是我们国内企业可以进行学习，我觉得这些也是东气峨半的车间可以改进的，但是研究人员告诉我们，因为我们的投产规模很大，所以要想实行技术的改进就需要我们的很大的经历，但是企业正在朝着这个方向发展，因为新技术需要更大的勇气，特别是这种时间悠久的企业，更不容易引进最新的技术。但是我们也要介绍一些还没有广泛推广的新技术。

而在这样的二次改良的情况下，还有很多的方法来进行成本的控制。通过尾气干法回收和深冷回收提高原料利用效率；通过凝水回收、热能回收、废水综合回收、高效精馏技术、优化物料输送提高能源利用效率；通过增加反歧化装置将易燃易爆的将DCS（二氯二氢硅）转化为TCS，提高TCS的转化率。

四、硅烷法——电子能级的新出路

多晶硅技术的发展有着从电子能级到太阳能级的历程，而改良西门子法设计的初衷是为了半导体工业的发展，在半导体发展的过程中，当西门子法和改良西门子法都遇到瓶颈时，外国科学家研究成功了硅烷法来生产电子能级多晶硅，而经过我们了解，硅烷法制造多晶硅也是一种化学方法，核心工艺是利用高纯度硅烷在反应器中热分解为高纯度硅。硅烷法可以分为两类，较早出现的是硅烷西门子法(Silane Siemens)，即用硅烷(SiH4)而非TCS作为CVD还原炉的原料，通过硅烷(包括副产品SiH2Cl2，下文简称DCS)的热分解和气相沉积来生产高纯度多晶硅棒料，要聊硅烷法，就不得不聊到挪威的REC公司(Renewable Energy Corporation)。REC是全球最重要的高纯硅烷供应商，其近期的多晶硅扩建项目采用了另一种硅烷法——硅烷流化床法(Silane FBR)，将硅烷(UCC法制成的硅烷可以包含副产品DCS)通入加有小颗粒硅粉的流化床(FBR)反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅。硅烷法的优点在于热解时温度要求较低(800℃左右)，流化床法还有参与反应的硅料表面积大、生产效率高的优点，所以还原电耗低于改良西门子法;另外，硅烷流化床法是一个连续生产的过程，除定期清床之外设备可连续运行，也不需要换装硅芯、配置碳电极等，这些优点均反映为硅烷法生产多晶硅的现金成本很低。不过，硅烷流化床法相对改良西门子法还不是很成熟、单位建设成本也比较高。另一方面，改良西门子法在二次创新(提高CVD产能、优化CVD单位功耗、改进STC氢化工艺等)后，无论是还原电耗还是综合电耗都有显著降低，考虑到目前改良西门子法的单位建设成本已经很低，其生产多晶硅的综合成本仍然优于硅烷流化床法。所以这种方法如果没有了进一步的改良，前景也不是很大。