單晶硅的提煉方法

【專家解說】：硅是地球上儲量第二的化學元素，作為半導(dǎo)體材料，人們對它研究得最多、技術(shù)最成熟，而且晶硅性能穩(wěn)定、無毒，因此成為太陽電池研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用中的主體材料。但高純度多晶硅在我國卻十分短缺，絕大部分需要依賴進口。 　　高純度硅在石英中提取，以單晶硅為例，提煉要經(jīng)過以下過程：石英砂一冶金級硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一硅片切割。 　　冶金級硅的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來的硅的純度約98-99%，但半導(dǎo)體工業(yè)用硅還必須進行高度提純。電子級硅的雜質(zhì)含量約(10^-10)%以下。而在提純過程中，有一項“三氯氫硅還原法(西門子法)”的關(guān)鍵技術(shù)我國還沒有掌握，由于沒有這項技術(shù)，我國在提煉過程中70%以上的多晶硅都通過氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環(huán)境污染非常嚴重。 　　事實上，我國每年都從石英石中提取大量的工業(yè)硅，以1美元/公斤的價格出口到德國、美國和日本等國，而這些國家把工業(yè)硅加工成高純度的晶體硅材料，以46-80美元/公斤的價格賣給我國的太陽能企業(yè)。 　　新光硅業(yè)2001年在四川樂山投建，是我國第一條千噸多晶硅生產(chǎn)線，規(guī)劃年產(chǎn)1260噸的多晶硅，總投資約12.9億元人民幣。預(yù)計2006年項目投產(chǎn)后年產(chǎn)值約為6億元，可年產(chǎn)電子級多晶硅900噸、區(qū)熔多晶硅200噸、太陽能電池用多晶硅150噸。這是中國最大的多晶硅生產(chǎn)線了。