POLYCRYSTALLINE SILICON PREPARATION METHOD

• Main Authors: PRUTTSKOV, DMITRI VLADIMIROVICH, MERKER, ROLF KURT, SHVARTSMAN, LEONID YAKOVLEVICH, DODONOV, VLADIMIR NIKOLAEVICH
• Format: Patent
• Language: English; French; Russian
• Published: 30.12.2015
• Subjects: AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR; CHEMISTRY; COMPOUNDS THEREOF; CRYSTAL GROWTH; INORGANIC CHEMISTRY; METALLURGY; NON-METALLIC ELEMENTS; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; SINGLE-CRYSTAL-GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL

Usage: the technical solution relates to a polycrystalline silicon preparation technique applicable, for instance, in the manufacturing of solar panels. Essence of the invention: a polycrystalline silicon preparation method includes mixing silicon dioxide with a reducing agent, subjecting the mixture to high-energy processing, and reacting the produced product with a chlorinating agent to form a chlorine-containing silicon compound which is used for producing polycrystalline silicon, wherein the byproducts are processed. The invention is novel in that quartz sand and/or an industrial silica-containing raw material is used as the silicon dioxide, the high-energy processing of the mixture is carried out at a temperature of between 1800°С and 2000°С in a solid phase, chlorine is used as the chlorinating agent so as to produce a chlorine-containing silicon compound - silicon tetrachloride, which is used for producing trichlorosilane by means of hydrogenation, said trichlorosilane being at least partially used for producing polycrystalline silicon by means of hydrogen reduction. Also novel is that the high-energy processing of the mixture is carried out in a fixed-bed resistance furnace, and that the produced product is sorted, crushed and a fraction of -50+10mm is isolated. The invention is also novel in that the high-energy processing of the mixture is carried out in an electrothermal boiling bed furnace, and in that the product produced therein has silicon dioxide and an organic binder added thereto and is then pelletized and annealed. Also novel is that hydrogen for hydrogenation and reduction, and chlorine, are obtained by the electrolytic decomposition of hydrochloric acid, which acid is produced during byproduct processing. The present invention is novel in that at least a portion of the trichlorosilane is used for producing monosilane, which then undergoes pyrolysis to produce polycrystalline silicon. The achieved technical result: intensifying the main technological processes, thus enabling an increase in the degree of silicon extraction into a useful product, while simultaneously providing for the high quality of the produced product with minimal energy and material outlay and, as a result, decreasing the price of the target product by almost 2 times. La présente invention se rapporte aux techniques de production de silicium polycristallin, et peut par exemple être utilisée dans la production de panneaux solaires. L'invention concerne essentiellement un procédé de production de silicium polycristallin qui consiste à mélanger du dioxyde de silicium et un réducteur, à effectuer un traitement à haute énergie du mélange, à faire interagir le produit obtenu avec un agent chlorant afin de produire du silicium polycristallin contenant du chlore à partir duquel on produit du silicium polycristallin, tout en effectuant un traitement du produit secondaire. L'invention se caractérise en ce que l'on utilise, en qualité de dioxyde de silicium, du sable de quartz et/ou une matière première technogène contenant de la silice, en ce que le traitement à haute énergie du mélange se fait à une température de 1800-2000°С en phase solide, en ce que l'agent chlorant consiste en du chlore pour produire un composé de silicium contenant du chlore, ou tetrachlorure de silicium, à partir duquel on obtient par hydrogénation du trichlorosilane qui est ensuite utilisé en partie au moins pour produire du silicium polycristallin par réduction hydrogène. L'invention se caractérise également en ce que le traitement à haute énergie du mélange se fait dans un four à résistance avec couche immobile, après quoi le produit obtenu est trié, broyé et on sépare les la fraction -50+10 mm. L'invention se caractérise également en ce que le traitement à haute énergie du mélange se fait dans un four électrothermique à couche en ébullition, et en ce qu'on ajoute au produit qui est obtenu du dioxyde de silicium et un liant organique, après quoi on procède à une mise en pastilles et une calcination. L'invention se caractérise également en ce que l'hydrogène pour l'hydrogénation et la réduction et le chlore sont obtenus par décomposition électrolytique d'un acide salin obtenu lors du traitement des produits secondaires. L'invention se caractérise également en ce qu'une partie au moins du trichlorosilane est utilisée pour produire du monosilane et du silicium polycristallin selon un procédé de pyrolyse du monosilane. Le résultat technique consiste en une intensification des processus industriels de base, ce qui permet d'augmenter le taux d'extraction de silicium en production minière tout en garantissant une qualité élevée du produit obtenu avec des consommations minimes en énergies et en matériaux, ce qui permet de réduire le coût du produit fini de presque deux fois. Использование: техническое решение относится к технологии получения поликристаллического кремния, пригодного, например, для изготовления солнечных батарей. Сущность изобретения: способ получения поликристаллического кремния включает смешивание диоксида кремния и восстановителя, высокоэнергетическую обработку смеси, взаимодействие полученного продукта с хлорирующим агентом с образованием хлорсодержащего соединения кремния, которое направляют на получение из него поликристаллического кремния, при этом осуществляют переработку побочных продуктов. Новым является то, что в качестве диоксида кремния используют кварцевый песок и/или техногенное сырье, содержащее кремнезем, высокоэнергетическую обработку смеси проводят при температуре 1800-2000°С в твердой фазе, в качестве хлорирующего агента используют хлор для получения хлорсодержащего соединения кремния - тетрахлорида кремния, из которого гидрированием получают трихлорсилан, который направляют, по крайней мере, частично на получение водородным восстановлением поликристаллического кремния. Новым является также то, что высокоэнергетическую обработку смеси проводят в печи сопротивления с неподвижным слоем, полученный продукт сортируют, дробят и выделяют фракцию -50+10мм. Новым является также то, что высокоэнергетическую обработку смеси проводят в электротермической печи кипящего слоя, а к полученному в ней продукту добавляют диоксид кремния и органическое связующее, а затем окомковывают и прокаливают. Новым является также то, что водород для гидрирования и восстановления и хлор получают электролитическим разложением соляной кислоты, полученной при переработке