[发明专利]一种利用盐酸和四氯化硅制备多晶硅的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅制备领域，涉及一种利用盐酸和四氯化硅制备多晶硅的系统及方法。

背景技术

多晶硅是光伏行业和半导体行业的主要原料之一，其主要生产方法有冶金法、改良西门子法。近年来，随着我国光伏行业的飞速发展，多晶硅的生产技术也取得了较大突破，但基本围绕“改良西门子法”进行局部优化改进，对多晶硅生产的成本和质量没有质的改变，比如陈其国等人发明的《一种多晶硅的生产工艺》（专利号：200910263230），主要研究提高还原炉中多晶硅沉积速度和单程转化率；周强民发明的《一种多晶硅生产装置及工艺》（专利号：200910178571），主要是将四氯化硅氢化炉的尾气作为三氯氢硅合成炉的进料，拟减少生产环节；蒋文武等发明的《GCL法多晶硅生产方法》（专利号：201010604555）；主要是将生产过程中的二氯二氢硅进行分离和再利用。

GCL法生产多晶硅副产物多，各副产物分离回收利用的方式各种各样，但各种物料的分离回收利用方式将在很大程度上影响原料利用率，反应过程耗电量及初期固定资产投入量，从而在很大程度上决定了各种方法的市场竞争力。目前，多晶硅竞争日趋白热化，现有的多晶硅生产工艺技术普遍存在投资大、电耗高、物料消耗大、成本高、抵御市场风险能力弱等缺点，已不能够满足当前市场需要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用盐酸和四氯化硅低成本制备多晶硅的系统及方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用盐酸和四氯化硅制备多晶硅的系统，包括SiHCl₃合成系统、氯硅烷分离系统和多晶硅制备系统，SiCl₄、H₂、HCl和工业硅粉在SiHCl₃合成系统反应得到含有SiHCl₃的氯硅烷混合物，所述氯硅烷混合物经氯硅烷分离系统分离得到粗品SiH₂Cl₂、SiCl₄和SiHCl₃，粗品SiH₂Cl₂和粗品SiCl₄返回SiHCl₃合成系统，粗品SiHCl₃经纯化后进入多晶硅制备系统与H₂反应制备多晶硅。

进一步，所述SiHCl₃合成系统包括流化床反应器和树脂催化塔，HCl和工业硅粉以及SiCl₄、H₂和工业硅粉分别在流化床反应器反应得到含SiHCl₃的氯硅烷混合物；分离系统分离得到粗品SiH₂Cl₂、部分粗品SiCl₄进入催化塔合成SiHCl₃，而分离得到另一部分SiCl₄进入流化床反应器合成SiHCl₃。

进一步，所述多晶硅制备系统包括三氯氢硅还原系统、尾气分离系统和四氯化硅氢化系统，纯化的SiHCl₃与氢气在三氯氢硅还原系统反应得到多晶硅棒和反应尾气，反应尾气进入尾气分离系统分离为H₂、HCl、SiH₂Cl₂、SiCl₄、SiHCl₃和少量杂质排残物，HCl和杂质排残物返回SiHCl₃合成系统，H₂、SiH₂Cl₂和SiHCl₃返回三氯氢硅还原系统，SiCl₄进入四氯化硅氢化系统与H₂反应，反应产物返回尾气分离系统。