다결정 실리콘 과립의 제조 방법

• Main Authors: GOTTANKA MICHAEL, KOENINGER BENEDIKT, HERTLEIN HARALD
• Format: Patent
• Language: Korean
• Published: 17.03.2023
• Subjects: CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOIDCHEMISTRY; CHEMISTRY; COMPOUNDS THEREOF; INORGANIC CHEMISTRY; METALLURGY; NON-METALLIC ELEMENTS; PERFORMING OPERATIONS; PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL; THEIR RELEVANT APPARATUS; TRANSPORTING

본 발명은 유동층 반응기 내에서 다결정 실리콘 과립을 제조하는 방법으로서, 유동층 영역에서 연속적으로 공급되는 시드 입자는 기체 흐름에 의해 유동층에서 유동화되고, 상기 유동층 영역은 가열 장치로 가열되고, 수소와 실란 및/또는 할로실란을 포함하는 공급 가스 스트림의 공급이 상기 시드 입자에 실리콘 원소를 증착시켜 다결정 실리콘 과립을 형성하게 하고, 연속 공정에서 상기 실리콘 과립은 생성물 스트림으로서 상기 유동층 반응기로부터 배출되고, 반응 변수로서 상기 유동층의 온도 Tws는 균형 앰빗 Ⅰ 및/또는 균형 앰빗 Ⅱ의 질량 및 에너지 균형에 의한 상기 유동층 영역으로부터의 오프가스 스트림 JPEGpct00133.jpg622의 온도 Toffgas,WS로 결정되는 제조 방법에 관한 것이다. 상기 균형 앰빗 Ⅰ은 하기 요소들로 구성되며: - 상기 공급 가스 스트림 JPEGpct00134.jpg621의 엔탈피JPEGpct00135.jpg58, - 상기 유동층 영역으로의 시드 입자 스트림 JPEGpct00136.jpg617의 엔탈피 JPEGpct00137.jpg79, - 생성물 스트림 JPEGpct00138.jpg519의 엔탈피 JPEGpct00139.jpg58, - 상기 유동층 영역으로부터의 상기 오프가스의 질량 흐름 JPEGpct00140.jpg525의 엔탈피 JPEGpct00141.jpg69, - 반응 엔탈피 JPEGpct00142.jpg612 - 상기 가열 장치의 가열 출력 Q20, -상기 유동층 영역에서 상기 반응기로부터 제거되는 에너지 Q24; 상기 균형 앰빗 Ⅰ에 대한 오프가스 스트림의 엔탈피JPEGpct00143.jpg59는 하기 식으로 주어진다: JPEGpct00144.jpg8102. 상기 균형 앰빗 Ⅱ은 하기 요소들로 구성되고: - 상기 유동층 영역으로의 시드 입자 스트림 JPEGpct00145.jpg518의 엔탈피JPEGpct00146.jpg58, - 상기 반응기로의 시드 입자 스트림 JPEGpct00147.jpg623의 엔탈피JPEGpct00148.jpg68, - 상기 유동층 영역으로부터의 상기 오프가스의 질량 흐름 JPEGpct00149.jpg523의 엔탈피JPEGpct00150.jpg69, - 상기 반응기로부터의 오프가스 스트림 JPEGpct00151.jpg633의 엔탈피JPEGpct00152.jpg67, - 상기 유동층의 상부 영역에서 상기 반응기로부터 제거되는 에너지 Q25;상기 균형 앰빗 ±에 대한 상기 오프가스 스트림의 엔탈피JPEGpct00153.jpg46는 하기 식으로 주어진다: JPEGpct00154.jpg875. 상기 유동층의 온도 Tws는 하기 식으로 주어지고 JPEGpct00155.jpg1175, 여기서 JPEGpct00156.jpg521= 오프가스의 질량 흐름 cp,22 = 상기 오프가스 스트림의 열용량, Tws에 따라 적어도 가열 출력 Q20은 조작 변수로서 상기 유동층 내 실리콘의 킬로그램당 0.5 내지 3 kW 범위에 있도록 제어된다. Silicon granulate is produced in a fluidized bed reactor having a fluidized bed region fluidized by a gas flow and heated by a heating apparatus. Seed particles and a feed gas including hydrogen and silane and/or halosilane is continuously supplied, and elemental silicon is deposited on the seed particles to form the silicon granulate, which is discharged as a continuous product stream from the reactor. The fluidized bed temperature affects the quality and formation of the product stream, which may be determined as the temperature of an offgas stream from the fluidized bend region. The temperature, as a responding variable may be determined and controlled by means of the mass and energy balance of a defined scheme.