Плазменный процесс получения «солнечного» кремния

• Дата: 2013
• Автор: Петров, С.В.
• Формат: Стаття
• Мова: Russian
• Опубліковано: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2013
• Назва видання: Современная электрометаллургия
• Теми: Плазменно-дуговая технология
• Онлайн доступ: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96702
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Плазменный процесс получения «солнечного» кремния / С.В. Петров // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 3 (112). — С. 37-44. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Выполнен расчет непрерывного высокопроизводительного технологического процесса получения «солнечного» кремния способом плазменного пиролиза моносилана при температуре, превышающей температуру его плавления, когда разложение моносилана проходит через газообразный кремний с последующей гомогенной конденсацией в частички кремния и гетерогенной Е на поверхность расплава. При разработке нового процесса плазменного пиролиза моносилана следует руководствоваться следующими требованиями: высокая единичная производительность агрегата, более 100 кг/ч SoG-Si; удельный расход электроэнергии не более 60 кВтрч/кг SoG-Si; качество кремния не хуже чем, полученного из того же исходного сырья по технологии Siemens CVD; полученный кремний должен иметь удобную для дальнейшей переработки форму; плазменный агрегат должен отличаться низкой металлоемкостью, высокой степенью автоматизации и ремонтоспособности; технология и оборудование должны быть конкурентоспособны и оригинальны. Плазменное разложение предполагает наличие инертного теплоносителя. Анализ пиролиза газа прекурсора моносилана в водородной плазме свидетельствует о том, что какие-либо термодинамические и кинетические запреты и ограничения термического разложения моносилана при температуре выше плавления кремния из газообразного состояния в паровую, затем жидкую фазу отсутствуют. На базе данного процесса возможно создание высокопроизводительного оборудования для непрерывного получения дешевого высокочистого кремния благодаря низким капитальным и эксплуатационным затратам. Теоретический предел по энергозатратам на получение плазмохимического кремния равняется 3...5 кВтрч/кг SoG-Si. При полезной мощности плазмотрона 100 кВт производительность по кремнию составит около 25 кг/ч. Использование плазменного пиролиза моносилана позволяет организовать непрерывный процесс получения кремния, в отличие от традиционной цикличной Siemens CVD технологии. Высокая скорость реакций пиролиза (1х10⁻⁵ с) за счет повышенной температуры, температуры процесса, более температуры плавления кремния (≥1415 °С) обеспечивает сравнительно малые размеры рабочей зоны (0,1...0,2м), а также габаритов и массы всего реактора.