神奇的石头-多晶硅
城市修行
2017-10-22 15:48:40
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“神奇的石头”,神奇在哪里?
你可知道,看似平凡的硅,是非常神奇的石头。200万年前,人类用石头做成工具,逐步进入了石器时代。200万年后的今天,人类用石头做成硅片,以硅基材料为基础,进入信息时代,迈向智能化社会。

从上图可以看出,神奇的石头可以支撑光伏能源实现跨越式的发展,更是提升电子信息产业国际竞争力的重要原料。

上面的图片依次是大家可能并不熟悉的多晶硅、硅锭和相对熟悉的硅片以及光伏电站。下面,让我们再深入了解一下“神奇的石头”的重要产品多晶硅吧!
多晶硅是怎么制造的?
多晶硅的制造
多晶硅的制造是通过一系列化学、物理反应,反复提纯,除去工业硅中微量杂质的过程。具体来说,工业硅与氯化氢合成三氯氢硅,三氯氢硅提纯后与氢气还原生成硅,在1050℃的硅芯(纯硅种子)上以气相沉积为多晶硅。

但是!!!
根据反应平衡,原料中仅有10%-20%生长为多晶硅,其余转化为反应过程气体。每万吨多晶硅产生2.4亿Nm³反应过程气体,数量巨大。过去,由于国外技术封锁,国内多晶硅反应过程气体都当作尾气采用湿法处理后排放(习惯称“传统多晶硅生产方法”),原料中近80%的硅被排放,生成大量废弃物,浪费巨大且污染严重。
当神奇的石头遇到中国恩菲
我国拥有丰富的硅矿资源,金属硅产量占世界2/3,自用1/4,其余全部出口。在中国恩菲拥有自主知识产权的多晶硅生产技术诞生前,多晶硅生产技术由美、日、德等国掌控,对我国实施技术封锁和市场垄断。2005年,全国多晶硅产量只有80吨,几乎全部依赖进口,电耗高达400千瓦时/千克,且没有配套的副产物处理技术。国内超级计算机、卫星通讯、航空航天、先进军工和新能源等产业发展受到致命威胁。中国恩菲直面行业困境,致力于解决我国低成本、大规模制造多晶硅的重大课题,成功研发了“梯级分离提纯、动态循环净化”设计思想,使多晶硅生产技术实现重大突破。
专业阐述“梯级分离提纯、动态循环净化”:
基于道尔顿定律、亨利定律和朗格缪尔型吸附理论的研究与运用,揭示了氯化氢在四氯化硅中的溶解机理,发明了反应过程气体梯级分离提纯技术,创造性地提出了“加压分离-吸收-解析-吸附-再生”工艺,反应过程气体在物理、化学反应中实现动态平衡,颠覆了传统多晶硅生产技术把反应过程气体作为尾气处理的技术路线,使多晶硅生产的过程气体循环利用率达到99.99%,实现了清洁生产,大幅降低物料消耗和生产成本。
和小编一样不是很懂技术的读者,可以这样理解:
刚才我们说过,根据反应平衡理论,传统多晶硅生产方法中,原料中近80%的硅被浪费掉了,而且还会造成比较严重的污染!采用中国恩菲自主研发的技术生产多晶硅,能使过去废弃的尾气,近100%化身为原料,在闭环中经过持续分离提纯后生产多晶硅,“变废为宝”,实现真正而彻底的物料和热量循环利用。
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