浅析多晶硅还原生产常见问题及控制对策-王玉丽-新特能源.pdf-solarbe文库

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75 数字化用户 2017 年第 35 期 Digitization user 工程技术浅析多晶硅还原生产常见问题及控制对策王玉丽赵雪鹏（830000 新特能源股份公司新疆乌鲁木齐）【摘要】随着社会经济不断发展，我国半导体行业和光伏产业发展迅速，相应提高了对于多晶硅产品的供应需求和生产要求。多晶硅是多种半导体器件和太阳能电池的主要生产原料，其产品生产工艺的先进性和稳定性，直接影响着晶硅行业可持续发展目标的良好实现。但就目前的多晶硅还原生产工艺技术来看，其仍存在着诸多的问题和不足，阻碍着多晶硅产能和质量的进一步提高。笔者即从多晶硅还原生产工艺入手，就其常见问题和解决对策，发表几点看法，以供相关单位参考。【关键词】多晶硅；还原生产；常见问题；控制对策近几年，我国社会经济发展迅速，相应带动了国内光伏产业和半导体行业的高速发展，以及对多晶硅材料的市场供应需求。多晶硅作为一种重要的半导体工业原料，其产品产能和产品质量，直接影响着晶硅行业的未来发展。目前，多晶硅产品的生产制取主要采用西门子工艺技术完成，虽然这一工艺技术的技术较为成熟，也较为符合工业化生产的实际需求，但在实际生产过程中，仍客观存在着沉积硅与硅芯表面粘合性差、还原炉倒棒等一系列问题，阻碍着多晶硅生产工艺的进一步完善和发展。本文即从当前多晶硅生产工艺中存在的问题入手，就其工艺控制对策，进行了分析和探讨，具体内容如下一、多晶硅还原生产过程中的常见问题分析（一）沉积硅与硅芯表面粘合度较差多晶硅还原生产过程中，时常会出现出炉后硅棒与硅芯未发生有效粘合，二者相互脱离的问题。这一问题主要是由于硅芯酸洗阶段，未达到工艺要求的酸洗力度，指示硅芯表面反应生成氧化层，降低了沉积硅与硅芯间的粘合度导致的。（二）“硅油”问题部分企业在进行多晶硅产品生产过程中，时常会出现 “硅油”，影响产品的正常生产和产品质量。通常来说， “硅油”多出现在还原炉内温度相对较低的区域，并在窥视孔石英片、电极、底盘、炉筒等位置发生沉积。“硅油”是一种较为严重的生产问题，将大幅度降低多晶硅的实际收率，并造成硅化合物异常损失等问题。另一方面，“硅油” 沉积还会对多晶硅生产工艺控制和观察，造成严重的阻碍和影响，从而引发工艺控制偏差问题，降低生产效益，威胁生产安全。（三）无定形硅问题部分生产企业为追求高产量和低能耗，并不重视无定形硅的产生情况，导致多晶硅生产过程中，客观存在着大量的无定形硅，影响产品的正常产出。一般来说，无定形硅由于以下两点原因造成一，三氯氢硅的反应温度未能达到标准要求，生成无定形硅。此时还原炉中的生产功率距离标准较远，沉积速度较快；二，物料中含有的二氯硅烷超标，从而生成大量的无定形硅。尤其在多晶硅生产后期，如温度控制在相对较高的范围，则炉内的可见度将急剧下降。（四）还原炉倒棒问题对于多晶硅产品生产而言，倒棒问题是一种较为常见的生产质量问题。如倒棒问题发生在多晶硅还原成产初期，及时按照相关标准要求进行停车，并对硅芯进行更换，即可重新进行生产操作。如倒棒发生在多晶硅生产后期，尤其是大型还原炉设备，硅棒的体积较为庞大，发生倒棒容易对设备造成较为严重的损伤，不仅修复困难并且容易因设备问题引发其他问题。二、多晶硅还原生产控制对策分析（一）沉积硅与硅芯粘度不足控制对策分析由以上问题分析可知，沉积硅与硅芯间的粘度不足，主要是由于硅芯的酸洗不充分，致使其表面发生氧化反应，形成氧化层导致的。因此，相关工艺操作人员应充分重视硅芯的酸洗工作，严格落实多晶硅酸洗标准要求，从根源上避免氧化层的形成，提高沉积硅与硅芯的有效粘度。（二）加强“硅油”的生产控制 “硅油”通常聚集在还原炉内部温度相对较低的区域。因此，为避免“硅油”的大量生成和异常堆积，工艺控制人员应重点加强多晶硅生产过程中的温度控制，具体措施如下一，加强多晶硅生产过程中的炉筒冷却热水控制，通过温度控制标准的严格落实，维持炉筒整体温度在要求范围内稳定波动；二，在正式停炉操作前，优先控制降低冷却水的流量，从而提高炉筒内部温度，加速“硅油”的挥发，避免 “硅油”的异常堆积。（三）加强对无定形硅的生产控制对于无定形硅来说，操作人员可从控制系统和进料两个层面对其进行控制，具体措施如下一，操作人员可借助自动控制系统实现对生产温度的精准控制，通过系统、科学的温度调节，严格落实相关生产控制要求，避免无定形硅的生成；二，操作人员需从进料实际、硅芯电流通过率和硅芯温度入手，加强对进料的控制，综合减少无定形硅的生成。（四）加强还原炉倒棒控制就目前的多晶硅生产工艺而言，其倒棒问题主要由还原炉自身设备因素、硅芯安装质量因素、硅棒生长工艺控制因素三方面因素造成。因此，在实际生产过程中，相关操作人员也需要从以上三个方面入手，加强生产质量控制，避免倒棒问题的发生。三、结束语综上所述，多晶硅生产过程中，相关工艺人员和操作人员需全面提高对产品生产质量的控制和重视，从现有生产问题入手，结合问题成因，有针对性地选择合理的控制方案，综合提高产品生产质量，促进我国晶硅行业的进一步发展。参考文献 [1]周修敬.浅析多晶硅还原生产常见问题及控制对策[J].河南科技,201312 [2]孙强,严大洲,汤传斌等.还原炉生产多晶硅常见问题及对策探讨[J].有色冶金节能,201503 [3]王倩.改良西门子法多晶硅还原炉倒棒研究[J].科技展望,201712 [4]梁志武,陶升东,符开云等.西门子法生产多晶硅还原过程节能降耗的模拟优化[J].化学工程,201407