¿Qué tan dañina es la producción de polisilicio para el cuerpo humano?

Sin embargo, durante el procesamiento se utilizan muchas sustancias tóxicas y máquinas con fuerte radiación electromagnética.

Preparación de películas delgadas de polisilicio fotovoltaico mediante método de deposición. Generalmente, se utiliza silano o triclorosilano de alta pureza como fuente de gas, y se utiliza deposición química, deposición física y epitaxia en fase líquida. Las películas depositadas existen en formas amorfas, microcristalinas y policristalinas. Sin embargo, las células solares de película delgada de silicio amorfo sufren fotodegradación, por lo que un aspecto de este método es preparar películas delgadas de silicio policristalino cambiando las condiciones de deposición o recristalizando el silicio amorfo. Entre los métodos anteriores, la deposición física de vapor no puede cumplir con los requisitos de los materiales de las células solares debido a problemas tales como "agujeros" y alta densidad de enlaces colgantes. Se informa que la compañía japonesa Tokuyama Soda ha construido una fábrica experimental de película delgada de polisilicio fotovoltaico por deposición química de vapor con una producción anual de 200 toneladas. Los principales problemas de estos métodos en la producción industrial son la velocidad de deposición y la tasa de cristalización; el consumo de energía no es menor que el del método del silano.

(4) Deposición electroquímica de película o polvo de silicio amorfo. Este método fue desarrollado por el Instituto Politécnico de Moscú. Los pasos principales son obtener compuestos de silicio solubles mediante síntesis autopropagante a alta temperatura y luego obtener más de cinco tipos de películas o polvos de silicio amorfo mediante procesos de separación de membranas y tecnología de electrólisis de frecuencia ultraalta. La idea detrás de esta tecnología surge de la extracción de uranio mediante electrólisis de ultra alta frecuencia.

3. Contenido de la investigación, objetivos e indicadores específicos de evaluación

1. Plan técnico

El método de producción de polisilicio a partir de alcoxisilano libre de cloro incluye cinco métodos: Tres pasos: síntesis de trietoxisilano; purificación de trietoxisilano; desproporción de trietoxisilano para generar silano; purificación de silano para preparar silicio policristalino; El flujo de proceso utilizado en este método se muestra en la Figura 1.

El etanol puro reacciona con polvo de sílice seco con una pureza del 99% y un tamaño de partícula de malla 200 para generar trietoxisilano. El principal subproducto es una pequeña cantidad de tetraetoxisilano. La reacción se llevó a cabo a presión atmosférica y 180°C usando un catalizador a base de cobre. El etanol se recupera por destilación. El trietoxisilano se purifica mediante adsorción o destilación para eliminar el tetraetoxisilano.

El trietoxisilano purificado se desproporciona mediante un catalizador líquido a presión normal y temperatura cercana a la normal. El silano separado se purifica mediante adsorción y luego ingresa al reactor de lecho fluidizado a 800 °C para su descomposición térmica a 150-1500 °C. m polisilicio granular.

Los principales subproductos tetraetoxisilano e hidrógeno producidos durante la reacción se reciclan mediante la siguiente reacción:

3Si(oc2h 5)4+Si+2 H2→4 SiH( oc2h 5 )3 (50 atmósferas, 150 grados Celsius)

Además, el ortosilicato de etilo también se puede transformar en muchos productos valiosos, como sol de sílice, aceite de silicona y resina.

2. Contenido de la investigación

(1) Determinar las condiciones óptimas del proceso para cada proceso, incluida la temperatura de reacción, la presión, el caudal, el adsorbente, etc. ;

(2) Estudio cinético sobre la síntesis de trietoxisilano, la desproporción de trietoxisilano para preparar silano y la pirólisis de silano para preparar silicio policristalino.

(3) Selección de catalizadores para la síntesis de trietoxisilano y desproporcionación de trietoxisilano para producir silano, así como el diseño molecular y preparación de nuevos catalizadores de alta eficiencia.

(4) Investigación sobre el proceso de preparación de trietoxihidrogensilano a partir de ortosilicato de etilo.

(5) La simulación de todo el proceso, especialmente la simulación del estado del flujo del fluido, proporciona una guía teórica para ampliar la escala de la línea de producción.

3. Objetivos de la investigación

(1) Determinar el flujo del proceso y las condiciones para la preparación de silicio policristalino utilizando siloxano libre de cloro.

(2) Determinar la velocidad de reacción o velocidad de adsorción y otros parámetros cinéticos de cada proceso para proporcionar datos completos para el diseño de equipos de producción.

(3) Completar la simulación de todo el proceso.

(4) Equipo completo de laboratorio con una producción anual de 500 kilogramos de polisilicio.

4. Indicadores de evaluación específicos

(1) La tasa de conversión de polvo de silicio alcanza el 90%, la tasa de conversión de etanol alcanza el 90%, la selección de trietoxisilano versus tetraetoxisilano el rendimiento alcanza el 98% y el La tasa de conversión de la reacción de desproporción de trietoxisilano alcanza el 90%.

(2)El tamaño medio de partícula del polvo de polisilicio es 800-1000? m.

(3) El índice de calidad del polisilicio alcanza el estándar nacional de primera clase.

Resistividad o concentración de impureza

¿Resistividad del donante de pureza en volumen (P, As, Sb) ≤ 300ω? cm

¿Resistividad del aceptor (B, Al) ≤ 3000ω? cm

Carbono ≤ 100ppba

Metal a granel total

(hierro, cobre, níquel, cromo, zinc) ≤ 500pptw

Superficie total metal ≤ 1000pptw.

Cuarto, tecnologías e innovaciones clave

1. Tecnologías clave

(1) Selección del catalizador de la reacción de desproporción de trietoxisilano y determinación de las condiciones del proceso.

(2) Determinación de las condiciones del proceso de recuperación de hidrogenación del ortosilicato de etilo y tasa de conversión del ortosilicato de etilo.

(3) Determinación de las condiciones del proceso de pirólisis de silanos.

(4) Control del contenido de impurezas en la superficie del polisilicio granular.

2. InnovaciónˌInnovación

(1) El silano se prepara mediante un proceso sin flúor ni cloro, y las materias primas y los productos intermedios no corroen los equipos.

(2) La descomposición del silano adopta un proceso de lecho fluidizado, que reduce el consumo de energía.

(3) El producto está en forma granular y es adecuado para el proceso continuo de alimentación y estirado de silicio monocristalino.

(4) Adoptar un ciclo cerrado para mejorar la utilización de la materia prima.

(5) Mientras se realizaba una investigación experimental sobre el proceso, se estableció un sistema de simulación para proporcionar orientación teórica para una futura expansión de la producción.

5. Condiciones básicas existentes (trabajos de investigación preliminar, equipo técnico, equipamiento, etc.)

1. Método para sintetizar trietoxihidrogensilano a partir de polvo de silicio y etanol. Los resultados graduales logrados incluyen: tasa de conversión de polvo de silicio del 95 %, tasa de conversión de alcohol del 90 % y selectividad de trietoxisilano que alcanza el 97 %. El producto que lo acompaña es gas hidrógeno. El trietoxisilano preparado se destila para separar el alcohol que no ha reaccionado completamente y luego el trietoxisilano se purifica mediante adsorción química. Este método ha solicitado una patente de invención nacional.

(2) Se llevaron a cabo una investigación teórica y una exploración experimental preliminar de los pasos posteriores para demostrar que la ruta del proceso es factible.