我国冶炼法提纯太阳能级别多晶硅技术成功应用产出99.9999%硅材料

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在电子发展专项基金大力支持下，湖北大别山境内著名的硅光电工业园，成功冶炼提纯出4N，进而精炼到6N太阳能级别多晶硅材料，开创了中国大陆“三步法冶炼高纯硅提纯太阳能多晶硅材料”的新格局。

什么是“三步法”？

所谓“三步法”，是指“引渣”，“爆杂”，“滤污”。

传统的工业硅冶炼工艺是：在三电极的矿热炉中，石英石、木炭（或者替代物）、石油焦、木块经受低电压大电流的电弧光的闷烧下，碳热还原反应，二氧化碳排向空中，硅单原子液体流入硅水包。工业硅中硅原子纯度大多在98%。

半导体所需的晶圆，是通过西门子法CVD工艺，提纯工业硅为半导体多晶硅材料，再经过CZ工艺产生单晶。 太阳能多晶硅材料，在PV行业市场需求的拉动下，从每公斤10美金，迅速飚升到220美金/公斤。 国内太阳能组件厂，不断兴建，生产太阳能电池能量不断扩大。兴建中国民族太阳能级别硅材料工厂是各地政府的愿望。 湖北省最著名的广济硅工业园投入巨资开发试制太阳能级别多晶硅材料。经过半年时间，90个工作日，在上海张江博士后流动站的配合下，成功提纯硅原子为99.9999%。经过德国某公司的化验认为符合欧洲SGS标准。

“硅光电工业园”，在实验过程中，发现了硅原子的灵性。硅原子具有自动记忆跃迁步行特点。所以，通过厌氧原理，尽快让“硅——氮(或者等同元素)”结合，把其他稀有金属进行彻底氧化排向空中。这是三步法的第一步。而传统的冶炼方法是一步碳热还原出硅水。 走完了第一步，氮化硅的液态集合体的纯度已经是99.9999%。但是，我们的目标是“硅单体”，而不是“氮化硅液体”，怎么把硅从氮液体中分出来，是问题的关键。但是，大家都知道，氮化硅是最牢固的结合体之一，很难将他碎分。我们采用了“上海广济硅材料有限公司（现并购成硅光电投资控股有限公司）”专有技术：自蔓延高压高温引爆技术，成功施爆，氮和其他杂夹稀有金属，形成一股雾状气体，排出高压反应釜。“广济硅工业园”，成功的得到含硅量为99.9999%的硅单体。 在完成了“爆杂”之后，我们本以为，是成功得到了多晶硅。但是，化验结果，“硼”、“磷”表面化严重。主要是出反应釜引起的。所以，我们必须做第三步。“滤污”。其实，利用传统的“通氧精炼”的方法，特别是采用了专利技术“一种冶炼化学级金属硅的还原剂”（“专利公开号：CN1876567”上海广济硅材料有限公司等所属）就能解决沾污的问题。我们先后使用“氯气、氢气水、氨气、氮气”多种还原剂混合助燃，成功地解决了问题。

实验的工具为：800KVA中频炉（改为石英坩埚）。 60立升高压反应釜（自制）。 400X400X400通气提纯单电极直流矿热炉。320KVA。 实验体会：危险系数高。 实验数量经济分析：每投资2000万人民币（或者三百万美圆）可以建设成功一套年产100吨的6N提纯厂。每吨的车间内成本为7.3万人民币。市场销售价格可以维持在3.3万美金--6.6万美金/吨，之间。2008年，年产600吨的提纯厂已经建设成功。 “硅光电工业园” 2006.06.06