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多晶硅是电子信息行业、太阳能光伏发电行业最根本、最重要的功能性原料。改良西门子法是当今生产多晶硅的主流技术,目前全球有超过80%的多晶硅产品是采取改良西门子法生产的。多晶硅产品的质量直接影响着电子器件的功能及太阳能光伏电池的转换效率,所以提高多晶硅产品质量非常重要。 本文从GB/T25074《太阳能级多晶硅》和GB/T12963《电子级多晶硅》产品质量指标要求出发,结合某多晶硅工厂生产实践,系统分析了改良西门子法各主要生产工序对多晶硅产品质量的影响因素,并针对不同工序过程特点提出了相应的质量控制措施。改良西门子法影响多晶硅产品质量的主要工序有:(1)外购原材料工序,其中原材料主要是三氯氢硅和硅粉;(2)三氯氢硅精馏工序,主要包括氢化三氯氢硅粗馏、高纯三氯氢硅精馏及干法回收料精馏等;(3)氢气工序,包括原氢制备和还原尾气干法回收氢气;(4)氢还原工序,主要是反应温度、混合气配比和启炉置换的影响;(5)产品后处理工序,包括硅棒出炉、存放、运输、破碎、分拣、包装或清洗后包装等过程;(6)环境洁净度工序,包括设备洁净度和区域洁净度。 三氯氢硅精馏工序是改良西门子法生产多晶硅的关键环节,精馏三氯氢硅纯度直接影响到多晶硅的产品质量。根据精馏技术原理进行分析,提高精馏产品质量的关键是提高塔设备的分离效率,采用高效的分离设备,结合优化工艺流程提高精馏产品质量的方法,在某多晶硅工厂对三氯氢硅精馏工序中的氢化三氯氢硅粗馏塔系和外购三氯氢硅精馏塔系进行了工程化改造。改造后的提纯塔系运行稳定,粗馏三氯氢硅产品和精馏三氯氢硅产品质量均得到了提升,从而使得多晶硅产品质量合格率提高了5.2%。 最后对太阳能级多晶硅产品外观质量细化分类进行了研究,制定了太阳能级多晶硅产品的外观质量分类表。