[发明专利]改良西门子法还原炉提高多晶硅一次沉积率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改良西门子法还原炉生长多晶硅的节能、降耗方法，特别是一种 改良西门子法还原炉提高多晶硅一次沉积率的方法。

背景技术

改良西门子法还原炉，是改良西门子工艺中用氢气和三氯氢硅为原料，经反应生 长出多晶硅的专用设备。进入还原炉内部的氢气与三氯氢硅在1080℃左右的硅芯表面进行 反应，生成的硅在硅芯表面沉积、结晶、直径不断增大，最终形成棒状多晶硅产品。反应后的 副产物H₂、SiHCl₃、SiCl₄等经回收、分离、转化、提纯后可循环利用。在还原炉及系统设计、多 晶硅生长沉积表面温度均已确定的前提下，操作条件是否合理，由多晶硅一次沉积率、多晶 硅沉积速率、SiCl₄副产率几项指标表达。通过科学计算和协调控制多晶硅生长过程中合理 的供料量、H₂/SiHCl₃摩尔配比、运行压力等条件，可以取得良好的节能、降耗效果。

发明内容

鉴于改良西门子法还原炉生产多晶硅过程中可以通过科学计算和协调控制取得 良好的节能、降耗效果，本发明的目的旨在提供一种改良西门子法还原炉提高多晶硅一次 沉积率的方法，其特征在于当还原炉运行压力控制在表压为0.2-0.6MPa的范围内变化， 降低还原炉系统运行压力，多晶硅一次沉积率η将按下式提高：

η=η₀p₀/（p₀-_△p）

式中：

η₀：原始一次沉积率

η：降低运行压力后的一次沉积率

P₀：原始运行压力，P₀=0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、．．．

_△p：压力降低值，_△p=0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、．．．。

多晶硅一次沉积率=周期多晶硅产出量/周期进入还原炉物料中硅总量。可见， 提高多晶硅一次沉积率是生产者追求的周期多晶硅产出率的目标之一。根据本发明揭示的 降低还原炉运行压力与提高多晶硅一次沉积率的变化规律，按照计算公式：

η=η₀p₀/（p₀-_△p）

当还原炉系统运行压力在0.2—0.6MPa范围内变化时，降低运行压力，即可达到提高多 晶硅一次沉积率的节能降耗的目的。

本发明在现有改良西门子法还原炉生产多晶硅的基础上不增加其他资金、设备的 投入，仅从降低还原炉的运行压力着手，即可明显提高多晶硅一次沉积率。由此可见，本发 明是一件还原炉生产多晶硅，利用现有技术设备，改变运行操作参数，达到大幅节能降耗目 的的技术方案。

具体实施方式

实施例1

现有改良西门子法多晶硅还原炉，除了运行压力外在其他操作流程参数不变的前提 下：

已知运行压力(表压)为P₀=0.5MPa，

其多晶硅一次沉积率η₀=7.5-9.2%，

多晶硅产量为100kg时，供料SiHCl₃量为5000-6500kg；

运行压力(表压)为p₀-_△p=0.3MPa，

代入公式：η=η₀p₀/（p₀-_△p），

其多晶硅一次沉积率η=12-16%，

多晶硅产量为100kg时，供料SiHCl₃量为4000~3000kg。

由本实施例可见，用降低系统运行压力的技术措施达到提高多晶硅一次沉降率的 实例与本发明揭示的相关变化规律相符合。在获得产物多晶硅量不变的情况下，SiHCl₃供 料量大幅下降。

实施例2

现有改良西门子法多晶硅还原炉，除了运行压力外在其他操作流程参数不变的前提 下：

运行压力(表压)为P₀=0.6MPa，