昆明冶研解析硅材料改良西门子法生产工艺集成创新的效果

昆明冶研解析硅材料改良西门子法生产工艺集成创新的效果 

      昆明冶研新材料股份有限公司建成投产的3000吨/年多晶硅产业化项目产品定位于电子级多晶硅，主要工艺技术和主体设备均从德国和美国引进，设计质量指标全面达到国际半导体协会标准(SEMI标准)，节能环保、产品质量等部分指标居于国内同行业领先水平。正在实施的“四氯化硅综合利用节能降耗技改项目”将使公司竞争力得到进一步提升。

      管硅元素是地壳里含量最丰富的矿物质，但太阳能的硅材料依然会出现如此紧缺的局面，就是因为提纯的难度比较大。太阳能电池用的硅的原料依然来自矿石，从石英矿或者硅石矿，进行冶炼，得到金属硅，然后将金属硅提纯到太阳能电池能用的多晶硅，多晶硅再用来制作电池片，或拉成单晶硅后再制成电池片。目前的太阳能电池硅材料行业的瓶颈出现在金属硅到多晶硅的环节上。不论后面用什么方法提纯多晶硅，通常，都要用金属硅作为原料，所以，先说说金属硅的冶炼。金属硅，是采用石英矿与碳在高温下进行还原得到的。石英矿，也称为硅石矿，主要成分是二氧化硅。碳是作为还原剂将硅从二氧化硅中还原出来的，通常可选用焦碳、木炭、精煤和石油焦等。将石英矿石破碎到合适的大小，与碳还原剂按大约3：1的比例均匀混合放入矿热炉内，通电产生电弧，将硅石熔化，使之在高温下与碳进行还原反应。
       矿热炉内的反应其实是十分复杂的。到目前为止，还没有一个冶炼工艺模型能够准确地描述出矿热炉内所发生的物理化学变化。但是，因为这种冶炼工艺已经使用很多年，所以，对于一般用途的金属硅来说，冶炼工艺是没有什么大问题的，而且，从实践中看，往往一个熟练工人的经验比许多冶炼专家计算的模型更实用。