一种棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法技术

本发明专利技术涉及晶体硅制备技术领域，具体涉及一种棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法。本发明专利技术提供的棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法，采用包括三氯氢硅的原料制备棒状多晶硅，将制备棒状多晶硅的尾气中产生含有的二氯二氢硅作为颗粒硅制备步骤的原料，同时，所述颗粒多晶硅制备步骤所得的尾气中包含有用于制备所述棒状多晶硅的原料三氯氢硅。相较于传统的单独棒状多晶硅或颗粒多晶硅生产工艺，本发明专利技术所述方法可以联合生产棒状多晶硅和颗粒多晶硅，具有工艺流程短、工艺共容、产业化成本低的优势。本发明专利技术产生的两种多晶硅产品具有强烈互补性，可以提升晶体生长环节的生产效率。本发明专利技术所述方法是一种绿色节能的多晶硅生产方法。

A Joint Production Method of Bar Polycrystalline Silicon and Particle Polycrystalline Silicon

The invention relates to the technical field of crystal silicon preparation, in particular to a joint production method of rod polysilicon and granular polysilicon. The invention provides a joint production method of rod-shaped polysilicon and granular polysilicon. The rod-shaped polysilicon is prepared from the raw material including trichlorosilane, and the dichlorodihydrosilane contained in the tail gas of the preparation rod-shaped polysilicon is used as the raw material for the preparation step of granular silicon. At the same time, the tail gas obtained from the preparation step of granular polysilicon is used as the raw material for the preparation step of granular A raw material trichlorosilane for preparing the rod-like polycrystalline silicon is included. Compared with the traditional production process of rod polysilicon or granular polysilicon, the method of the invention can produce rod polysilicon and granular polysilicon jointly, and has the advantages of short process flow, process compatibility and low industrialization cost. The two polysilicon products produced by the invention have strong complementarity and can improve the production efficiency of the crystal growth link. The method of the invention is a green and energy-saving polycrystalline silicon production method.

【技术实现步骤摘要】
一种棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法
本专利技术涉及晶体硅制备
，具体涉及一种棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法。
技术介绍
多晶硅是微电子行业和光伏行业的基础材料，改良西门子法和流化床法是目前制备多晶硅的两种主要方法。改良西门子法的特点是，在钟罩式化学气相沉积(CVD)反应器中，以通电自加热至温度为900-1200℃的细硅芯为沉积载体，通入还原炉的三氯氢硅与氢气在热硅芯表面发生氢还原反应，被还原的硅沉积在硅芯表面，随着氢还原反应的进行，硅芯的直径逐渐变大，直至达到规定的尺寸，最终以多晶硅硅棒的形式采出。流化床法的特点是，在流化床反应器(FBR)中，以小粒径颗粒状多晶硅为沉积载体(晶种)，反应温度为500-1200℃，反应介质为硅烷或氯硅烷与氢气，推动晶种在反应介质气体中浮动翻滚，原料在晶种表面发生热分解反应或者还原反应生成单质硅，产生的单质硅沉积在颗粒硅籽晶表面，随着反应的进行，颗粒硅籽晶的粒径逐渐变大，直至达到规定的尺寸，最终以毫米级颗粒状多晶硅的形式采出。改良西门子法生产的多晶硅棒需要破碎为数十厘米级多晶硅块原料，以作为晶体生长(铸锭大晶粒多晶体和直拉单晶体)的原料。全部以多晶硅块作为晶体生长原料时，坩埚内会存在较多空隙，而毫米级的颗粒硅刚好可以填充西门子块状多晶硅原料之间的空隙，使得铸锭或者拉晶生产效率提升、成本下降。多晶硅块和颗粒硅混用已经成为光伏行业的趋势。此外，颗粒多晶硅单独可应用于单晶硅连续拉晶加料以及高效多晶硅铸锭铺底，市场需求极强。目前，需要开发一种棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法，使其可以满足晶体生长对不同多晶硅原料的形状需求，可以降低整体多晶硅工厂投资和生产成本，进而促进光伏发电普及应用。
技术实现思路
为改善现有技术中的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法。本专利技术的实施例是这样实现的：一种棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法，包括：棒状多晶硅制备步骤，棒状多晶硅制备步骤的原料包括三氯氢硅，棒状多晶硅制备步骤的产物包括棒状多晶硅以及包含有四氯化硅和二氯二氢硅的尾气；以及颗粒多晶硅制备步骤，颗粒多晶硅制备步骤的原料包括棒状多晶硅制备步骤所得尾气中的二氯二氢硅；所述颗粒多晶硅制备步骤所得的尾气中包含有用于制备所述棒状多晶硅的原料三氯氢硅。在本专利技术的一种实施例中，联合生产方法还包括：三氯氢硅合成步骤，生成包含有三氯氢硅和二氯二氢硅的尾气；其中，三氯氢硅合成步骤的产物经过物料分离提纯后分离得到的三氯氢硅至少部分作为棒状多晶硅制备步骤的原料；三氯氢硅合成步骤的产物经过物料分离提纯后得到的二氯二氢硅作为颗粒多晶硅制备步骤的原料。在本专利技术的一种实施例中，棒状多晶硅制备步骤中得到的尾气经过物料分离提纯得到的二氯二氢硅作为颗粒多晶硅制备步骤的原料，棒状多晶硅制备步骤中得到的尾气经过物料分离提纯得到的四氯化硅通过低温氢化得到含有三氯氢硅和二氯二氢硅的尾气；低温氢化步骤得到的尾气再次经过物料分离提纯所得的三氯氢硅作为棒状多晶硅制备的原料。低温氢化步骤得到的尾气再次经过物料分离提纯所得的二氯二氢硅作为颗粒多晶硅制备的原料。在本专利技术的一种实施例中，三氯氢硅合成步骤所得的尾气中还包括四氯化硅，三氯氢硅合成步骤所得的尾气经分离提纯后所得到四氯化硅通过低温氢化得到含有三氯氢硅和二氯二氢硅的尾气；低温氢化步骤得到的尾气再次经过物料分离提纯所得的二氯二氢硅作为颗粒多晶硅制备的原料；低温氢化步骤得到的尾气再次经过物料分离提纯所得的三氯氢硅作为棒状多晶硅制备的原料。在本专利技术的一种实施例中，三氯氢硅合成步骤所得的三氯氢硅部分用于三氯氢硅歧化，部分作为棒状多晶硅制备步骤的原料；三氯氢硅歧化所得的含有二氯二氢硅和四氯化硅的尾气经过物料分离提纯后所得的二氯二氢硅作为颗粒多晶硅制备步骤的原料；所述三氯氢硅歧化所得的四氯化硅通过低温氢化得到含有三氯氢硅和二氯二氢硅的尾气；所述低温氢化步骤得到的尾气再次经过物料分离提纯所得的二氯二氢硅作为所述颗粒多晶硅制备的原料。在本专利技术的一种实施例中，三氯氢硅合成步骤，采用金属级硅粉和氯化氢气体作为原料，在流化床反应器内反应生成粗三氯氢硅和粗二氯二氢硅，反应温度为250-400℃，反应压力为0.1MPa-3.5MPa。在本专利技术的一种实施例中，棒状多晶硅制备步骤以三氯氢硅和氢气作为原料，反应温度为900℃-1200，反应压力为0.1MPa-1MPa在钟罩式CVD反应器内生成棒状多晶硅。在本专利技术的一种实施例中，低温氢化步骤以四氯化硅、金属级硅粉、氢气为原料，在流化床反应器内反应生成含有三氯氢硅和二氯二氢硅的尾气，反应温度为500-700℃，反应压力为0.1MPa-5MPa。在本专利技术的一种实施例中，颗粒多晶硅制备步骤以氢气和棒状多晶硅制备步骤所得尾气中的二氯二氢硅作为原料，以初始颗粒硅作为晶种，在流化床反应器内反应生成颗粒多晶硅以及含有三氯氢硅和四氯化硅的尾气。优选地，颗粒多晶硅制备步骤中二氯二氢硅与氢气按照1:1-1:90摩尔比混合通入流化床反应器内。进一步地，二氯二氢硅与氢气按照1:5-1:50摩尔比混合通入流化床反应器内。优选地，初始颗粒硅表面温度为300-1200℃。进一步地，初始颗粒硅表面温度为500-900℃。优选地，初始颗粒硅粒径为0.01mm-5mm,球度为0.1-1.0。二氯氢硅与氢气在初始硅颗粒表面发生异相反应为：H2SiCl2+H2→SiPoly+SiHCl3+SiCl4+HCl在初始硅颗粒硅表面温度下，二氯二氢硅的理论硅转化率接近70％。优选地，流化床反应器设置有内衬，进一步地，内衬由氮化硅，碳化硅等陶瓷或涂层组成。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术的实施例中提供的棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法，其包括：棒状多晶硅制备步骤，所述棒状多晶硅制备步骤的原料包括三氯氢硅，所述棒状多晶硅制备步骤的产物包括棒状多晶硅以及包含有四氯化硅和二氯二氢硅的尾气；以及颗粒多晶硅制备步骤，所述颗粒多晶硅制备步骤的原料包括所述棒状多晶硅制备步骤所得尾气中的二氯二氢硅；所述颗粒多晶硅制备步骤所得的尾气中包含有用于制备所述棒状多晶硅的原料三氯氢硅。将棒状多晶硅制备步骤所得尾气中的二氯二氢硅作为颗粒多晶硅制备步骤的原料，同时，将颗粒多晶硅制备步骤所得的尾气中包含有用于制备所述棒状多晶硅的原料三氯氢硅，相较于传统的单独棒状多晶硅或颗粒多晶硅生产工艺，本专利技术所述方法可以联合生产棒状多晶硅和颗粒多晶硅，具有工艺流程短、工艺共容、产业化成本低的优势。本专利技术产生的两种多晶硅产品具有强烈互补性，可以提升晶体生长环节的生产效率。本专利技术所述方法是一种绿色节能的多晶硅生产方法。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施方式，不应被看作是对本专利技术范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例中棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法，其特征在于，包括：棒状多晶硅制备步骤，所述棒状多晶硅制备步骤的原料包括三氯氢硅，所述棒状多晶硅制备步骤的产物包括棒状多晶硅以及包含有四氯化硅和二氯二氢硅的尾气；以及颗粒多晶硅制备步骤，所述颗粒多晶硅制备步骤的原料包括所述棒状多晶硅制备步骤所得尾气中的二氯二氢硅；所述颗粒多晶硅制备步骤所得的尾气中包含有用于制备所述棒状多晶硅的原料三氯氢硅。

【技术特征摘要】
1.一种棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法，其特征在于，包括：棒状多晶硅制备步骤，所述棒状多晶硅制备步骤的原料包括三氯氢硅，所述棒状多晶硅制备步骤的产物包括棒状多晶硅以及包含有四氯化硅和二氯二氢硅的尾气；以及颗粒多晶硅制备步骤，所述颗粒多晶硅制备步骤的原料包括所述棒状多晶硅制备步骤所得尾气中的二氯二氢硅；所述颗粒多晶硅制备步骤所得的尾气中包含有用于制备所述棒状多晶硅的原料三氯氢硅。2.根据权利要求1所述的棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法，其特征在于，所述联合生产方法还包括:三氯氢硅合成步骤，生成包含有三氯氢硅和二氯二氢硅的尾气；其中，所述三氯氢硅合成步骤的产物经过物料分离提纯后分离得到的三氯氢硅至少部分作为所述棒状多晶硅制备步骤的原料；所述三氯氢硅合成步骤的产物经过物料分离提纯后得到的二氯二氢硅作为所述颗粒多晶硅制备步骤的原料。3.根据权利要求1或2所述的棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法，其特征在于：所述棒状多晶硅制备步骤中得到的尾气经过物料分离提纯得到的二氯二氢硅作为所述颗粒多晶硅制备步骤的原料，所述棒状多晶硅制备步骤中得到的尾气经过物料分离提纯得到的四氯化硅通过低温氢化得到含有三氯氢硅和二氯二氢硅的尾气；所述低温氢化步骤得到的尾气再次经过物料分离提纯所得的三氯氢硅作为所述棒状多晶硅制备的原料。所述低温氢化步骤得到的尾气再次经过物料分离提纯所得的二氯二氢硅作为所述颗粒多晶硅制备的原料。4.根据权利要求2所述的棒状多晶硅和颗粒多晶硅的联合生产方法，其特征在于，所述三氯氢硅合成步骤所得的尾气中还包括四氯化硅，所述三氯氢硅合成步骤所得的尾气经分离提纯后所得到四氯化硅通过低温氢化得到含有三氯氢硅和二氯二氢硅的尾气；所述低温氢化步骤得到的尾气再次经过物料分离提纯所得的二氯二氢硅作为所述颗粒多晶硅制备的原料；所述低温氢化步骤得到的尾气再次经过物料分离提纯所得的三氯氢硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王体虎，宗冰，肖建忠，尹东林，郑连基，刘军，陈海宝，李英，马英红，张宝顺，
申请(专利权)人：亚洲硅业青海有限公司，青海省亚硅硅材料工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：青海,63