文 献 综 述

1多晶硅产业概述

1.1多晶硅

多晶硅是硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固，硅原子以金刚石晶格的形态排列成许多晶核，晶核长成晶面取向不同的晶粒这些晶粒结合起来形成的晶体就叫多晶硅。多晶硅按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级，其广泛应用于半导体集成电路、太阳能产业等领域，是国内光电产业发展循环经济的基础材料^[1]。

1.2多晶硅生产方法

生产多晶硅的方法很多，经过研究和生产时间，许多方法被淘汰，如以Ca，Mg或Al还原SiO₄；Zn，Al或Mg还原SiCl₂法等；剩下的是硅烷分解法和氯硅烷还原法，有SiCl₄法、SiH₂Cl₂法、SiH₄法（硅烷法）、SiHCl₃法（西门子法）^[2]。从工艺技术手段来看，多晶硅生产方法主要包括西门子法、硅烷法、流化床法、冶金法、气-液沉积法及多晶硅与石英玻璃联合制备法^[3][17]。这些方法各有优缺点，西门子法凭借其优异的表现成为生产多晶硅的主流技术。随着科技的发展及生产实践，目前国内外多晶硅的生产主要采取改良西门子法，即用冶金级硅与氯化氢反应生成三氯氢硅（TCS），TCS提纯后再与氢气在钟罩式反应炉中进行化学气相沉积（CVD）生成棒状高纯多晶硅。在CVD过程中副产的大量的四氯化硅（STC）通过氢化反应被转化为TCS^[4]。在太阳能级多晶硅的生产中，冶金精炼法有望成为一种补充^[5]。

1.3多晶硅产业发展状况

我国多晶硅工业起步于20世纪50年代，60年代中期实现了产业化，但由于生产规模小、工艺技术落后，环境污染严重，消耗大，成本高等原因，绝大部分企业相继停产或转产。世界多晶硅主要生产企业有日本的德山、三菱、住友公司，美国的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司，德国的Wacker公司等。随着工业的发展及社会需求，多晶硅的重要性越来越突出。现今多晶硅生产拥有的有利形势是半导体工业的迅速增长及太阳能硅电池的迅猛发展，但也面临着严峻的现实，即多晶硅生产能力大于市场需求^[5][6]。综合考虑成本和质量，积极应对市场竞争，国外很多公司对多晶硅生产工艺进行了优化和改造，如Wacker的TCS-FBR（Fluidized-Bed Reactor）等^[5]。多晶硅产业的优化过程一直在进行，并不断取得突破。

2.多晶硅生产尾气回收

2.1尾气概述