改良西門子法

這樣大約三分之一的三氯氫矽發生反應，並生成多晶矽。 2）降低物耗：改良西門子法對還原尾氣進行了有效的回收。 3）減少污染：由於改良西門子法是一個閉路循環系統，多晶矽生產中的各種物

　 改良西門子法
多晶矽生產的西門子工藝，其原理就是在1100℃左右的高純矽芯上用高純氫還原高純三氯氫矽，生成多晶矽沉積在矽芯上。改良西門子工藝是在傳統西門子工藝的基礎上，同時具備節能、降耗、回收利用生產過程中伴隨產生的大量H2、HCI、SiCI4等副產物以及大量副產熱能的配套工藝。目前世界上絕大部分廠家均採用改良西門子法生產多晶矽。
1、改良西門子法是目前主流的生產方法
多晶矽是由矽純度較低的冶金級矽提煉而來，由於各多晶矽生產工廠所用主輔原料不盡相同，因此生產工藝技術不同；進而對應的多晶矽產品技術經濟指標、產品質量指標、用途、產品檢測方法、過程安全等方面也存在差異，各有技術特點和技術秘密，總的來說，目前國際上多晶矽生產主要的傳統工藝有：改良西門子法、矽烷法和流化床法。改良西門子法是目前主流的生產方法，採用此方法生產的多晶矽約占多晶矽全球總產量的85％。但這種提煉技術的核心工藝僅僅掌握在美、德、日等7家主要矽料廠商手中。這些公司的產品占全球多晶矽總產量的90%，它們形成的企業聯盟實行技術封鎖，嚴禁技術轉讓。短期內產業化技術壟斷封鎖的局面不會改變。
在未來15-20年內，採用改良西門子法工藝投產多晶矽的資金將超過1,000億美元，太陽能級多晶矽的生產將仍然以改良西門子法為主，改良西門子法依然是目前生產多晶矽最為成熟、最可靠、投產速度最快的工藝，與其他類型的生產工藝處於長期的競爭狀態，很難相互取代。尤其對於中國的企業，由於技術來源的局限性，選擇改良西門子法仍然是最現實的作法。在目前高利潤的狀況下，發展多晶矽工藝有一個良好的機遇，如何改善工藝、降低單位能耗是我國多晶矽企業未來所面臨的挑戰。
2、西門子改良法生產工藝如下：
這種方法的優點是節能降耗顯著、成本低、質量好、採用綜合利用技術，對環境不產生污染，具有明顯的競爭優勢。改良西門子工藝法生產多晶矽所用設備主要有：氯化氫合成爐，三氯氫矽沸騰床加壓合成爐，三氯氫矽水解凝膠處理系統，三氯氫矽粗餾、精餾塔提純系統，矽芯爐，節電還原爐，磷檢爐，矽棒切斷機，腐蝕、清洗、乾燥、包裝系統裝置，還原尾氣乾法回收裝置；其他包括分析、檢測儀器，控制儀表，熱能轉換站，壓縮空氣站，循環水站，變配電站，淨化廠房等。
（1）石英砂在電弧爐中冶煉提純到98%並生成工業矽，
其化學反應SiO2+C→Si+CO2↑
（2）為了滿足高純度的需要，必須進一步提純。把工業矽粉碎並用無水氯化氫(HCl)與之反應在一個流化床反應器中，生成擬溶解的三氯氫矽(SiHCl3)。
其化學反應Si+HCl→SiHCl3+H2↑
反應溫度為300度，該反應是放熱的。同時形成氣態混合物(Н2,НСl,SiНСl3,SiCl4,Si)。
（3）第二步驟中產生的氣態混合物還需要進一步提純，需要分解:過濾矽粉，冷凝SiНС13,SiC14，而氣態Н2,НС1返回到反應中或排放到大氣中。然後分解冷凝物SiНСl3,SiCl4，淨化三氯氫矽（多級精餾）。
（4）淨化後的三氯氫矽採用高溫還原工藝，以高純的SiHCl3在H2氣氛中還原沉積而生成多晶矽。
其化學反應SiHCl3+H2→Si+HCl。
多晶矽的反應容器為密封的，用電加熱矽池矽棒（直徑5-10毫米，長度1.5-2米，數量80根），在1050-1100度在棒上生長多晶矽，直徑可達到150-200毫米。
這樣大約三分之一的三氯氫矽發生反應，並生成多晶矽。剩餘部分同Н2,НСl,SiНС13,SiCl4從反應容器中分離。這些混合物進行低溫分離，或再利用，或返回到整個反應中。氣態混合物的分離是複雜的、耗能量大的，從某種程度上決定了多晶矽的成本和該工藝的競爭力。
在西門子改良法生產工藝中，一些關鍵技術我國還沒有掌握，在提煉過程中70%以上的多晶矽都通過氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環境污染非常嚴重。
改良西門子法相對於傳統西門子法的優點主要在於：
1）節能：
由於改良西門子法採用多對棒、大直徑還原爐，可有效降低還原爐消耗的電能；
2）降低物耗：改良西門子法對還原尾氣進行了有效的回收。
所謂還原尾氣：是指從還原爐中排放出來的，經反應後的混合氣體。
改良西門子法將尾氣中的各種組分全部進行回收利用，這樣就可以大大低降低原料的消耗。
3）減少污染：由於改良西門子法是一個閉路循環系統，多晶矽生產中的各種物
料得到充分的利用，排出的廢料極少，相對傳統西門子法而言，污染得到了
控制，保護了環境。
改良西門子法屬於歐美淘汰的舊技術，相對國外最先進的矽烷法成本較高，而且能耗高，污染重。是國內多晶矽企業一般採用的方法。一般3到5年之內會淘汰。