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      太阳能级多晶硅制程技术探讨

       

      太阳能级多晶硅技术分为化学法与物理法两大类。化学法的多晶硅制程泛指硅在纯化过程中,需要转换成硅化合物的中间产物,再利用裂解或氧化还原反应,将硅化合物转成高纯度的多晶硅原料。
       
        物理法制程又称为冶金法,是将冶金级硅在不改变硅的本?#39318;纯?#19979;,将?#21448;?#21033;用物理或化学法移除,虽?#25442;?#26159;有化学反应参与,但其反应对象是针对硼、磷等?#21448;剩?#30789;并未改变其化性,以物理法纯化的纯度有其极限,由于成本低廉,被视为是取代高纯度多晶硅的明日之星。
       
        化学法制程可产出纯度较高的多晶硅,但由于中间牵涉到许多副产品的控制与处理,技术难度较高,依照不同技术来源,成本各异,一般来说成本?#20219;?#29702;法制程高。大部分化学法都需利用冶金级硅(metallurgical grade silicon;MG)来当作硅化合物的原料,少数是直接利用二氧化硅来制备硅化合物。
       
        化学法中,西门子法(Siemens process)广为早期生产半导体级多晶硅的业者所采用,此法技术成熟但成本较高。除西门子法外,尚有ASiMi法、流体床反应法与管状沉积法等。
       
        ASiMi法是Advanced Silicon Material (ASiMi)公司所研发,系利用硅甲烷(silane/ SiH4)为原?#31995;?#39640;纯度多晶硅制程技术。2005年ASiMi宣布退出多晶硅市场,大部分股权由挪威REC (Renewable Energy Corp)?#23637;海?#22240;此此项技术目前?#26434;蒖EC在进行生产。
       
        流体床反应法与ASiMi法同样以硅甲烷为原料,这种方法的反应温度?#31995;停?#21487;减少近30%的耗电量,且因硅晶种反应面积较大,反应炉内气流速度快,可解决ASiMi法沉积速度慢的问题。流体床反应可为连续式的生产,也是流体床反应炉优于钟?#20013;?#35199;门子反应炉的原因。
       
        管状沉积法是Joint Solar Silicon GmbH (JSSI)使用的多晶硅生产技术,所使用的原料与原理和流体床反应法相同,皆为硅甲烷与氢气加热分解后产生的多晶硅。JSSI宣称此法所消耗的电量为传统西门子法的10分之1,转换率可达95~98%,目前已有量产纪录。
       
        物理法制程的冶金法太阳能多晶硅,于2008年开始被少量产出。冶金法纯化太阳能级硅的技术同时还需要?#21448;式系?#30340;冶金级硅为原料,然后经过几道程序才能完成。
       
        另外,亦有业者投入其它制程的量产技术,仍在研发阶段,例如钠还原法与热碳还原法的纯化技术不需经过冶金级硅的途径,其原料如氟硅酸钠为肥?#31995;?#21103;产品,而硅酸钠可直接从二氧化硅的化学反应途径而得。
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