多晶硅生产方法对比分析

如果你对该问题感兴趣的话，推荐你看看《协鑫科技（3800.HK）研究报告：变革将至，颗粒硅先行者抓住成长窗口》这篇报告，下面是部分摘录的内容，具体请以原报告为准。

改良西门子法是目前主流的多晶硅生产方法，2021 年市占率 依旧超过 95%。改良西门子法是用氯气和氢气合成氯化氢(或外购 氯化氢)，氯化氢和工业硅粉(粗硅)在高温下合成三氯氢硅。然后 对三氯氢硅进行化学精制提纯。提纯精馏后的三氯氢硅在还原炉 内进行 CVD(化学气相沉淀法)反应生成高纯多晶硅。通过增加还 原尾气干法回收系统、SiCl4氢化工艺，使还原尾气被分离成氯硅 烷液体、氢气和氯化氢气体。分别循环回装置使用，实现闭路循 环。

硅烷流化床的原理：根据《硅烷流化床法生产粒状多晶硅》， 硅烷流化床法主要是硅烷和氢气的混合气通过反应器底部进入流 化床。在反应器顶部加入平均粒径约为 0.2～ 0.6 mm 的细小硅颗 粒作为籽晶，在反应器外壁加热器的作用下，同时伴随载气流速的不断增加，颗粒床层由固定床转变为流化床。在此条件下，硅 烷受热立即分解为硅和氢气。硅烷分解后产生的硅沉积在籽晶表 面，籽晶颗粒长到一定尺寸由于重力作用掉落到反应器底部，从 反应器底的颗粒收集系统采出。这种持续加入籽晶和通入硅烷气 和载气的方法，可以达到连续化生产。

我国主要是协鑫科技和陕西天宏两家公司使用硅烷流化床法 生产多晶硅。（1）江苏中能通过收购美国 SunEdison 的专利完善 了硅烷流化床法的技术布局。能采用 TCS 为原料，经过两步歧化 反应制备硅烷气： 第一步歧化反应： SiHCL3 →SiH2Cl2+SiCl4 第一步歧化反应： SiH2CL2 →SiH4+SiHCl3 （2）陕西天宏与美国 REC 合资，REC 转让电子级多晶硅、 电子级硅烷气以及粒装多晶硅生产技术，以 TCS 为原料，通过歧 化制备硅烷气，硅烷气再通过 REC 第三代流化床技术生产颗粒硅。

改良西门子法的优势与劣势：改良西门子法工艺成熟，产品 质量高，但由于是块状料，二次加料需要破碎才可以复投，对生 产效率、产能、成本都有较大影响。

硅烷流化床法的优势与劣势：硅籽晶在悬浮状态可以提供充 足的反应面积，从而反应效率较高，生产速度快，能耗低；可连 续、无间断生产；闭路循环生产、三废排放少。另外，颗粒硅可 以增加坩埚装料量，有效填充块状硅的间隙。但是流化床法带来 的氢跳、硅粉等问题会影响多晶硅纯度。