CN105417544A - 一种利用还原提纯三氯氢硅制高品质电子级多晶硅的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种制备多晶硅的系统和方法。本发明提出的制备多晶硅的系统和制备多晶硅的方法是利用还原回收的三氯氢硅来生产高品质电子级多晶硅产品，高品质电子级多晶硅的产量大而稳定，同时也实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

Description

一种利用还原提纯三氯氢硅制高品质电子级多晶硅的方法

技术领域

本发明涉及化学领域，具体地，本发明涉及一种制备多晶硅的系统和方法。

背景技术

目前，国内外大多数厂家采用改良西门子法制备电子级多晶硅。生产厂家使用由工业硅粉与氯化氢等合成反应生成的三氯氢硅，经过精馏提纯得到的精三氯氢硅，来供应化学气相沉积还原工序制多晶硅。原料三氯氢硅的精馏是关键工序，是决定多晶硅最终质量的重要工艺。

高品质电子级多晶硅的制备要求供应化学气相沉积还原工序的精三氯氢硅中的杂质含量需在PPT(10^-12)的痕量级，这是由于主要的受主、施主杂质元素硼、磷直接影响多晶硅的半导体性能。然而，依靠多级精馏提纯保障精三氯氢硅中杂质的含量在痕量级的水平，在技术上是极大的挑战。

因此，稳定、批量生产高品质的电子级多晶硅的技术仍有待进一步开发。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

改良西门子法制备电子级多晶硅工艺中，精馏提纯的精三氯氢硅通入还原炉中，经高温、氢还原反应在硅芯上化学气相沉积得到高纯的多晶硅产品。发明人经过分析研究发现，精三氯氢硅(含一定量的硼、磷及金属杂质的三氯氢硅)进入还原炉，经过还原化学气相沉积后，反应尾气中(含三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢和氢气)的三氯氢硅中的杂质含量(如硼、磷、铁、铝、钙、铬、锰、镍、铜、锌等)降低。进而发明人发现，精馏提纯得到的精三氯氢硅原料经过还原工艺得到了进一步提纯，还原后回收的三氯氢硅的品质高于精馏得到的精三氯氢硅。

然而，一方面，我国多晶硅厂家是将合成精馏得到的精三氯氢硅与还原回收的三氯氢硅物料混合供应至还原工序使用，并未发现还原回收的三氯氢硅的品质高于精馏得到的精三氯氢硅这一规律；另一方面，高品质电子级多晶硅相对于其它品质多晶硅产品市场需求相对较小，在同一个多晶硅工厂也需要与低品质的产品(如太阳能级多晶硅)在主要、关键工艺系统上严格分隔、合理区分，以保障不同品质产品的生产，以满足品质、成本、现场管理等方面的平衡、科学性。

基于上述事实和问题的发现，发明人提出：分离、回收精馏三氯氢硅的还原尾气中的三氯氢硅，利用还原回收的三氯氢硅来生产高品质电子级多晶硅；同时，发明人还提出了一种具有专职区隔的生产工艺技术系统，获得较精馏三氯氢硅更高品质的三氯氢硅，以用于生产高品质电子级多晶硅，以支撑工业化的、稳定的高品质电子级多晶硅生产。

在本专利申请中，太阳能级以上多晶硅产品又名第一多晶硅产品，其杂质含量，如硼杂质含量小于0.15ppb,高品质电子级多晶硅产品又名第二多晶硅产品，其杂质含量，如硼杂质含量小于0.01ppb。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备多晶硅的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：第一还原装置，所述第一还原装置用于对第一三氯氢硅进行还原处理，以便获得第一多晶硅产品和第一尾气；第二还原装置，所述第二还原装置用于对第二三氯氢硅进行还原处理，以便获得第二多晶硅产品和第二尾气；尾气回收装置，所述尾气回收装置分别与所述第一还原装置和所述第二还原装置相连，用于回收第一尾气和第二尾气；氯硅烷分离装置，所述氯硅烷分离装置与所述尾气回收装置相连，以便对第一氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得四氯化硅和第二氯硅烷混合物；四氯化硅转化装置，所述四氯化硅转化装置与所述氯硅烷分离装置相连，以便将来自所述氯硅烷分离装置的所述四氯化硅进行转化获得所述第一三氯氢硅的第一部分；二氯二氢硅分离装置，所述二氯二氢硅分离装置与所述氯硅烷分离装置相连，用于对所述第二氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得所述第二三氯氢硅以及二氯二氢硅；反歧化装置，所述反歧化装置与所述二氯二氢硅分离装置相连用于对来自所述二氯二氢硅分离装置的所述二氯二氢硅进行反歧化处理，以便获得所述第一三氯氢硅的第二部分；三氯氢硅合成装置，所述三氯氢硅合成装置用于合成所述第一三氯氢硅的第三部分；精馏提纯装置，所述精馏提纯装置分别与所述第一还原装置、所述四氯化硅转化装置、所述反歧化装置、所述三氯氢硅合成装置相连，以便将来自所述四氯化硅转化装置的第一三氯氢硅的第一部分、来自所述反歧化装置的第一三氯氢硅的第二部分和来自所述三氯氢硅合成装置的第一三氯氢硅的第三部分进行精馏提纯获得所述第一三氯氢硅，并将所述第一三氯氢硅输入至所述第一还原装置；以及第二三氯氢硅储罐，所述第二三氯氢硅储罐分别与所述第二还原装置、所述二氯二氢硅分离装置相连，用于接收所述第二三氯氢硅，并将所述第二三氯氢硅输入至所述第二还原装置。其中，上述系统中的第一尾气和第二尾气中含有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢和氢气，第一氯硅烷混合物中含有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅，第二氯硅烷混合物中含有三氯氢硅、二氯二氢硅。根据本发明的实施例，本发明提出的制备多晶硅的系统，既实现了利用还原回收的三氯氢硅来生产高品质电子级多晶硅产品，高品质电子级多晶硅的产量大而稳定，同时也实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品工艺系统的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，上述制备多晶硅的系统还可以进一步具有下列附加技术特征至少之一：

根据本发明的实施例，所述系统进一步包括第一三氯氢硅储罐，所述第一三氯氢硅储罐分别与所述精馏提纯装置和所述第一还原装置相连，用于从所述精馏提纯装置接收所述第一三氯氢硅，并将所述第一三氯氢硅输入至所述第一还原装置。根据本发明的实施例，所述第一三氯氢硅储罐可暂时储存精馏提纯装置产生的第一三氯氢硅，并根据需要，将所需要量的第一三氯氢硅输入至所述第一还原装置以用于生产第一多晶硅产品，即太阳能级以上多晶硅产品。第一三氯氢硅储罐使得所述制备多晶硅的系统更加合理。

根据本发明的实施例，所述系统进一步包括氯硅烷混合物储罐，所述氯硅烷混合物储罐分别与所述氯硅烷分离装置和所述二氯二氢硅分离装置相连，用于从所述氯硅烷分离装置接收所述第二氯硅烷混合物，并将所述第二氯硅烷混合物输入至所述二氯二氢硅分离装置。根据本发明的实施例，氯硅烷混合物储罐可暂时储存氯硅烷分离装置产生的第二氯硅烷混合物，即三氯氢硅、二氯二氢硅，并根据需要，将所需量的第二氯硅烷混合物输入至所述二氯二氢硅分离装置，氯硅烷混合物储罐使得所述制备多晶硅的系统更加合理。

根据本发明的实施例，所述系统进一步包括三氯氢硅吸附提纯装置，所述三氯氢硅吸附提纯装置分别与所述二氯二氢硅分离装置和所述第二三氯氢硅储罐相连，用于将所述第二三氯氢硅进行吸附提纯后输入至所述第二三氯氢硅储罐。根据本发明的实施例，三氯氢硅吸附提纯装置使得输入到第二三氯氢硅储罐的三氯氢硅的纯度进一步提高，进而用于生产高品质多晶硅产品的三氯氢硅的纯度进一步提高，如硼杂质的含量进一步降为0.01ppb；三氯氢硅吸附提纯装置使得所述系统生产高品质多晶硅产品的能力和稳定性进一步提高，产出的高品质多晶硅纯度和品质进一步提高。

根据本发明的实施例，所述系统进一步包括氯硅烷混合物输送管路，所述氯硅烷混合物输送管路分别与所述氯硅烷分离装置和所述第一还原装置相连，用于将所述第二氯硅烷混合物的一部分输送至所述第一还原装置。根据本发明的实施例，氯硅烷混合物输送管路进一步实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品工艺系统的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，所述系统进一步包括控制装置，所述控制装置与所述氯硅烷混合物输送管路相连用于控制输送至所述第一还原装置的所述第二氯硅烷混合物的量。根据本发明的实施例，控制装置的加入，使得所述系统可以根据需要，将所需要量的第二氯硅烷混合物的量输入至第一还原装置，进而更加科学、高效地实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，所述控制装置基于包括下列至少之一的因素确定用于控制输送至所述第一还原装置的所述第二氯硅烷混合物的量：所述第一还原装置的产能；所述第二还原装置的产能；从所述精馏提纯装置获得的所述第一三氯氢硅的量；以及所述三氯氢硅储罐中所述第二三氯氢硅的量。根据本发明的实施例，基于上述至少之一的因素考虑控制装置控制输送至第一还原装置的第二氯硅烷混合物的量，可以实现所述系统更加高效、合理、科学地实现高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种制备多晶硅的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：(1)对第一三氯氢硅进行第一还原处理，以便获得第一多晶硅产品和第一尾气；(2)对第二三氯氢硅进行第二还原处理，以便获得第二多晶硅产品和第二尾气；(3)将来自步骤(1)和步骤(2)的所述第一尾气和所述第二尾气进行回收分离，以便获得第一氯硅烷混合物；(4)将来自步骤(3)的所述第一氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得四氯化硅和第二氯硅烷混合物；(5)将在步骤(4)中获得的所述四氯化硅进行转化获得所述第一三氯氢硅的第一部分；(6)将在步骤(4)中获得的所述第二氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得所述第二三氯氢硅以及二氯二氢硅；(7)将在步骤(6)中获得的所述二氯二氢硅进行反歧化处理，以便获得所述第一三氯氢硅的第二部分；(8)硅和氯化氢接触以便获得所述第一三氯氢硅的第三部分；(9)将步骤(5)中获得的所述第一三氯氢硅的第一部分、步骤(7)中获得的所述第一三氯氢硅的第二部分和步骤(8)中获得的所述第一三氯氢硅的第三部分进行精馏提纯处理，以便获得所述第一三氯氢硅，并将所述第一三氯氢硅返回至步骤(1)进行所述第一还原处理；以及(10)将步骤(6)中获得的所述第二三氯氢硅返回至步骤(2)进行所述第二还原处理。其中，上述第一尾气和第二尾气中含有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢和氢气，第一氯硅烷混合物中含有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅，第二氯硅烷混合物中含有三氯氢硅、二氯二氢硅。根据本发明的实施例，本发明提出的制备多晶硅的方法，既实现了利用还原回收的三氯氢硅来生产高品质电子级多晶硅产品，高品质电子级多晶硅的产量大而稳定，同时也实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，上述制备多晶硅的方法还可以进一步包括下列附加技术特征的至少之一：

根据本发明的实施例，在步骤(9)中进一步包括：(9-1)将所述第一三氯氢硅输入至第一三氯氢硅储罐中。根据本发明的实施例，将精馏提出处理后得到第一三氯氢硅输入至第一三氯氢硅储罐中，可根据需要，再将所需要量的第一三氯氢硅从三氯氢硅储罐中输入到第一还原装置进行第一还原处理。步骤(9-1)使得所述制备多晶硅的方法更加科学、高效和稳定。

根据本发明的实施例，在步骤(4)和(6)之间，进一步包括：(6-1)将所述第二氯硅烷混合物输入至氯硅烷混合物储罐中。根据本发明的实施例，第二氯硅烷混合物(即三氯氢硅、二氯二氢硅)输入至氯硅烷混合物储罐中，进而可根据需要，将所需量的第二氯硅烷混合物进行分离，步骤(6-1)使得所述制备多晶硅的方法更加科学、高效和稳定。

根据本发明的实施例，在步骤(10)中进一步包括：将步骤(6)中获得的所述第二三氯氢硅预先进行吸附提纯处理。根据本发明的实施例，三氯氢硅吸附提纯处理使得第二三氯氢硅的纯度进一步提高，进而用于生产高品质多晶硅产品的三氯氢硅的纯度进一步提高，如硼杂质的含量进一步降为0.01ppb；三氯氢硅吸附提纯处理使得所述方法生产高品质多晶硅产品的能力和稳定性进一步提高，利用所述方法产出的高品质多晶硅纯度和品质进一步提高。

根据本发明的实施例，在步骤(4)之后进一步包括：(4-1)将所述第二氯硅烷混合物的一部分返回至步骤(1)进行所述第一还原处理。根据本发明的实施例，将所述第二氯硅烷混合物的一部分返回至步骤(1)进行第一还原处理，另一部分经二氯二氢硅分离装置和吸附提纯处理后后送至第二还原处理，进一步实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，在步骤(4)之后，步骤(4-1)之前，进一步包括：(4-a)确定用于返回至步骤(1)进行所述第一还原处理的所述第二氯硅烷混合物的量。根据本发明的实施例，在步骤(4)之后，步骤(4-1)之前，确定用于返回至步骤(1)进行所述第一还原处理的所述第二氯硅烷混合物的量，可以根据需要，将所需要量的第二氯硅烷混合物再进行第一还原处理，进而更加科学、高效地实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，在步骤(4-a)中，基于下列至少之一的因素确定用于返回至步骤(1)进行所述第一还原处理的所述第二氯硅烷混合物的量：所述第一还原处理的产能；所述第二还原处理的产能；步骤(9)中获得的所述第一三氯氢硅的量；以及步骤(10)中获得的所述第二三氯氢硅的量。根据本发明的实施例，基于上述至少之一的因素考虑确定用于返回至步骤(1)进行所述第一还原处理的所述第二氯硅烷混合物的量，使得所述方法更加高效、合理、科学地实现高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

附图说明

图1显示了根据本发明一个实施例的制备多晶硅的系统的部分结构示意图；

图2显示了根据本发明另一个实施例的制备多晶硅的系统的部分结构示意图；

图3显示了根据本发明又一个实施例的制备多晶硅的系统的部分结构示意图；

图4显示了根据本发明又一个实施例的制备多晶硅的系统的部分结构示意图；

图5显示了根据本发明又一个实施例的制备多晶硅的系统的部分结构示意图；

图6显示了根据本发明又一个实施例的制备多晶硅的系统的部分结构示意图；

图7显示了根据本发明一个实施例的制备多晶硅的方法的流程图；

图8显示了根据本发明另一个实施例的制备多晶硅的方法的流程图；

图9显示了根据本发明又一个实施例的制备多晶硅的方法的流程图；

图10显示了根据本发明又一个实施例的制备多晶硅的方法的流程图；

图11显示了根据本发明又一个实施例的制备多晶硅的方法的流程图；以及

图12显示了根据本发明又一个实施例的制备多晶硅的方法的流程图。

附图标记：

100：第一还原装置

200：第二还原装置

300：尾气回收装置

400：氯硅烷分离装置

500：四氯化硅转化装置

600：二氯二氢硅分离装置

700：反歧化装置

800：第二三氯氢硅储罐

900：精馏提纯装置

1000：三氯氢硅合成装置

410：氯硅烷混合物储罐

610：三氯氢硅吸附提纯装置

910：第一三氯氢硅储罐

420：氯硅烷混合物输送管路

421：控制装置

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本专利申请中，太阳能级以上多晶硅产品又名第一多晶硅产品，其杂质含量，如硼杂质含量小于0.15ppb,高品质电子级多晶硅产品又名第二多晶硅产品，其杂质含量，如硼杂质含量小于0.01ppb。

用于制备多晶硅的系统

在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备多晶硅的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该制备多晶硅的系统包括：第一还原装置100，第一还原装置100用于对第一三氯氢硅进行还原处理，以便获得第一多晶硅产品和第一尾气；第二还原装置200，第二还原装置200用于对第二三氯氢硅进行还原处理，以便获得第二多晶硅产品和第二尾气；尾气回收装置300，所述尾气回收装置300分别与第一还原装置100和第二还原装置200相连，用于回收第一尾气和第二尾气；氯硅烷分离装置400，氯硅烷分离装置400与尾气回收装置300相连，以便对第一氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得四氯化硅和第二氯硅烷混合物；四氯化硅转化装置500，四氯化硅转化装置500与氯硅烷分离装置400相连，以便将来自氯硅烷分离装置400的四氯化硅进行转化获得第一三氯氢硅的第一部分；二氯二氢硅分离装置600，二氯二氢硅分离装置600与氯硅烷分离装置400相连，用于对第二氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得第二三氯氢硅以及二氯二氢硅；反歧化装置700，反歧化装置700与二氯二氢硅分离装置600相连用于对来自二氯二氢硅分离装置600的二氯二氢硅进行反歧化处理，以便获得第一三氯氢硅的第二部分；三氯氢硅合成装置1000，三氯氢硅合成装置1000用于合成第一三氯氢硅的第三部分；精馏提纯装置900，精馏提纯装置900分别与第一还原装置100、四氯化硅转化装置500、反歧化装置700、三氯氢硅合成装置1000相连，以便将来自四氯化硅转化装置500的第一三氯氢硅的第一部分、来自反歧化装置700的第一三氯氢硅的第二部分和来自三氯氢硅合成装置1000的第一三氯氢硅的第三部分进行精馏提纯获得第一三氯氢硅，并将第一三氯氢硅输入至第一还原装置100；以及第二三氯氢硅储罐800，三氯氢硅储罐800分别与二氯二氢硅分离装置600和第二还原装置200相连，用于接收第二三氯氢硅，并将第二三氯氢硅输入至第二还原装置200。根据本发明的实施例，第一还原装置100和第二还原装置200分别独立地对三氯氢硅进行气相沉积还原处理，从而分别获得第一多晶硅产品和第一尾气以及第二多晶硅产品和第二尾气，其中，第一多晶硅产品中硼杂质含量小于0.15ppb，第二多晶硅产品中硼杂质含量小于0.01ppb，第一尾气和第二尾气中含有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢和氢气；尾气回收装置300采用干法尾气回收，将第一尾气和第二尾气中的各种组份通过冷凝、吸附、解析等进行分离，可以分别得到第一氯硅烷混合物、氯化氢及氢气，其中，第一氯硅烷混合物含有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅；氯硅烷分离装置400回收分离第一氯硅烷混合物，分别获得四氯化硅和第二氯硅烷混合物，其中，第二氯硅烷混合物中含有三氯氢硅、二氯二氢硅；二氯二氢硅分离装置600和反歧化装置700，将第二氯硅烷混合物中的5～10Wt％二氯二氢硅分离出去，并通过反歧化反应将二氯二氢硅转化为第一三氯氢硅的第二部分，输入到精馏提纯装置900用于后续的第一还原反应制备第一多晶硅产品，从而避免了高浓度的二氯二氢硅高温分解生成无定形硅，影响第二多晶硅产品质量的现象。根据本发明的实施例，四氯化硅转化装置500获得的第一三氯氢硅的第一部分和反歧化装置700获得的第一三氯氢硅的第二部分为含有少量四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢、氢气、硼、磷及少量金属杂质的三氯氢硅混合物，三氯氢硅合成装置1000获得的第一三氯氢硅的第三部分为含有四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢的三氯氢硅混合物，四氯化硅转化装置500获得的第一三氯氢硅的第一部分、反歧化装置700获得的第一三氯氢硅的第二部分和三氯氢硅合成装置1000获得的第一三氯氢硅的第三部分需要通过精馏提纯装置900进行精馏提纯处理获得所需第一三氯氢硅，以进行后续的第一还原处理获得第一多晶硅产品。根据本发明的实施例，本发明提出的制备多晶硅的系统，既实现了利用还原回收的三氯氢硅来生产高品质电子级多晶硅产品，高品质电子级多晶硅的产量大而稳定，同时也实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，参考图2，所述系统进一步包括第一三氯氢硅储罐910，第一三氯氢硅储罐910分别与精馏提纯装置900和第一还原装置100相连，用于从精馏提纯装置900接收第一三氯氢硅，并将所述第一三氯氢硅输入至第一还原装置100。根据本发明的实施例，第一三氯氢硅储罐910可暂时储存精馏提纯装置900产生的第一三氯氢硅，并根据需要，将所需要量的第一三氯氢硅输入至所述第一还原装置100以用于生产第一多晶硅产品，即太阳能级以上多晶硅产品。第一三氯氢硅储罐910使得所述制备多晶硅的系统更加科学、高效和稳定

根据本发明的实施例，参考图3，所述系统进一步包括氯硅烷混合物储罐410，氯硅烷混合物储罐410分别与氯硅烷分离装置400和二氯二氢硅分离装置600相连，用于从氯硅烷分离装置400接收第二氯硅烷混合物，并将第二氯硅烷混合物输入至二氯二氢硅分离装置600。根据本发明的实施例，氯硅烷混合物储罐410可暂时储存氯硅烷分离装置400产生的第二氯硅烷混合物，即三氯氢硅、二氯二氢硅，并根据需要，将所需量的第二氯硅烷混合物输入至二氯二氢硅分离装置600，氯硅烷混合物储罐410使得本发明提出的制备多晶硅的系统更加科学、高效和稳定。

根据本发明的实施例，参考图4，所述系统进一步包括三氯氢硅吸附提纯装置610，三氯氢硅吸附提纯装置610分别与二氯二氢硅分离装置600和第二三氯氢硅储罐800相连，用于将第二三氯氢硅进行吸附提纯后输入至第二三氯氢硅储罐800。根据本发明的实施例，三氯氢硅吸附提纯装置610使得输入到第二三氯氢硅储罐800的三氯氢硅的纯度进一步提高，进而用于生产高品质多晶硅产品的三氯氢硅的纯度进一步提高，如硼杂质的含量进一步降为0.01ppb；三氯氢硅吸附提纯装置610使得系统生产高品质多晶硅产品的能力和稳定性进一步提高，产出的高品质多晶硅纯度和品质进一步提高。

根据本发明的实施例，参考图5，所述系统进一步包括氯硅烷混合物输送管路420，氯硅烷混合物输送管路420分别与氯硅烷分离装置400和第一还原装置100相连，用于将第二氯硅烷混合物的一部分输送至第一还原装置100。根据本发明的实施例，进入第一还原装置100的三氯氢硅来自精馏提纯装置900(其中的三氯氢硅来自四氯化硅转化装置500、反歧化装置700、三氯氢硅合成装置1000)、氯硅烷混合物输送管路420；氯硅烷混合物输送管路420进一步实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，参考图6，所述系统进一步包括控制装置421，控制装置421与氯硅烷混合物输送管路420相连用于控制输送至第一还原装置100的第二氯硅烷混合物的量。根据本发明的实施例，控制装置421的加入，使得系统可以根据需要，将所需要量的第二氯硅烷混合物的量输入至第一还原装置100，进而更加科学、高效地实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，控制装置421基于包括下列至少之一的因素确定用于控制输送至第一还原装置100的第二氯硅烷混合物的量：第一还原装置100的产能；第二还原装置200的产能；从精馏提纯装置900获得的第一三氯氢硅的量；以及第二三氯氢硅储罐800中第二三氯氢硅的量。根据本发明的实施例，基于上述至少之一的因素考虑控制装置控制421输送至第一还原装置100的第二氯硅烷混合物的量，可以实现所述系统更加高效、合理、科学地实现高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

用于制备多晶硅的方法

在本发明的第二方面，本发明提出了一种制备多晶硅的方法。根据本发明的实施例，参考图7，所述方法包括：S100：对第一三氯氢硅进行第一还原处理，以便获得第一多晶硅产品和第一尾气。根据本发明的实施例，第一还原处理是对三氯氢硅进行气相沉积还原处理，还原处理后产生的第一多晶硅产品中硼杂质含量小于0.15ppb，还原处理后产生的第一尾气中含有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢和氢气。S200：对第二三氯氢硅进行第二还原处理，以便获得第二多晶硅产品和第二尾气。根据本发明的实施例，第二还原处理是对三氯氢硅进行气相沉积还原处理，还原处理后产生的第二多晶硅产品中硼杂质含量小于0.01ppb，还原处理后产生的第二尾气中含有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢和氢气。S300：将来自S100和S200的第一尾气和第二尾气进行回收分离，以便获得第一氯硅烷混合物。根据本发明的实施例，S300中的尾气回收分离采用的是干法尾气回收，即通过冷凝、吸附、解析等对尾气进行分离，以分别获得第一氯硅烷混合物、氯化氢和氢气，其中，第一氯硅烷混合物中含有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅。S400：将来自S300的第一氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得四氯化硅和第二氯硅烷混合物。根据本发明的实施例，第二氯硅烷混合物中含有三氯氢硅、二氯二氢硅。S500：将S400中获得的四氯化硅进行转化获得第一三氯氢硅的第一部分，S500实现了三氯氢硅的循环利用，大大提高了多晶硅的产能。S600：将在S400中获得的第二氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得第二三氯氢硅以及二氯二氢硅。根据本发明的实施例，第二氯硅烷混合物中5～10wt％二氯二氢硅的分离，避免了高浓度的二氯二氢硅经过高温分解生成无定形硅，影响高品质电子级多晶硅产品质量的现象。S700：将在S600中获得的二氯二氢硅进行反歧化处理，以便获得第一三氯氢硅的第二部分。根据本发明的实施例，对二氯二氢硅进行反歧化处理获得三氯氢硅，实现了三氯氢硅的循环利用，大大提高了太阳能级多晶硅的产能。S3000：硅和氯化氢接触以便获得第一三氯氢硅的第三部分。S2000：将步S500中获得的第一三氯氢硅的第一部分、S700中获得的第一三氯氢硅的第二部分和S3000中获得的第一三氯氢硅的第三部分进行精馏提纯处理，以便获得第一三氯氢硅，并将第一三氯氢硅返回至S100进行所述第一还原处理；以及S800：将S600中获得的第二三氯氢硅返回至S200进行第二还原处理。根据本发明的实施例，本发明提出的用于制备多晶硅的方法，既实现了利用还原回收的三氯氢硅来生产高品质电子级多晶硅产品，高品质电子级多晶硅的产量大而稳定，同时也实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，参考图8，S2000进一步包括：S2100：将第一三氯氢硅输入至第一三氯氢硅储罐中。根据本发明的实施例，将精馏提出处理后得到第一三氯氢硅输入至第一三氯氢硅储罐中，可根据需要，再将所需要量的第一三氯氢硅从三氯氢硅储罐中输入到第一还原装置进行第一还原处理。步骤S2100使得所述制备多晶硅的方法更加科学、高效和稳定。

根据本发明的实施例，参考图9，在S400和S600之间，进一步包括：S900：将第二氯硅烷混合物输入至氯硅烷混合物储罐中。根据本发明的实施例，第二氯硅烷混合物(即三氯氢硅、二氯二氢硅)输入至氯硅烷混合物储罐中，进而可根据需要，将所需量的第二氯硅烷混合物进行分离。S900使得所述用于制备多晶硅的方法更加科学、高效和稳定。

根据本发明的实施例，参考图10，在S800中进一步包括：S810：将步骤S600中获得的第二三氯氢硅预先进行吸附提纯处理，进而820：得到吸附提纯处理后的第二三氯氢硅。再将吸附提纯后的得到第二三氯氢硅进行第二还原处理S200。根据本发明的实施例，S810使得第二三氯氢硅的纯度进一步提高，进而用于生产高品质多晶硅产品的三氯氢硅的纯度进一步提高，如硼杂质的含量进一步降为0.01ppb；吸附提纯处理使得所述方法生产高品质多晶硅产品的能力和稳定性进一步提高，利用所述方法产出的高品质多晶硅纯度和品质进一步提高。

根据本发明的实施例，参考图11，在S400之后进一步包括：S1100：将第二氯硅烷混合物的一部分返回至S100进行第一还原处理。根据本发明的实施例，将第二氯硅烷混合物的一部分返回至S100进行第一还原处理，进一步实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，参考图12，在S400之后，S1100之前，进一步包括：S1000：确定用于返回至S100进行第一还原处理的第二氯硅烷混合物的量。根据本发明的实施例，S1000确定用于返回至S100进行第一还原处理的第二氯硅烷混合物的量，可以根据需要，将所需要将所需的第二氯硅烷混合物再进行第一还原处理，进而实现了三氯氢硅的循环利用，同时更加科学、高效地实现了高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

根据本发明的实施例，在S1000中，基于下列至少之一的因素确定用于返回至S100进行第一还原处理的第二氯硅烷混合物的量：第一还原处理的产能；第二还原处理的产能；S2000中获得的第一三氯氢硅的量；以及S800中获得的第二三氯氢硅的量。根据本发明的实施例，基于上述至少之一的因素考虑确定用于返回S100进行第一还原处理的第二氯硅烷混合物的量，使得所述方法更加高效、合理、科学地实现高品质电子级多晶硅产品和太阳能级以上多晶硅产品的专职区隔生产，以保障不同品质多晶硅产品的生产，以此来满足不同品质多晶硅产品的需要。

需要说明的是，本发明中四氯化硅的转化条件、三氯氢硅合成条件、精馏提纯条件、氯硅烷混合物的分离条件、二氯二氢硅的反歧化处理条件以及三氯氢硅的吸附提纯处理条件，为本领域技术人员所熟知的，本领域技术人员可根据实际生产的需要，自行调整。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”等术语应做广义理解。例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介或部件间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，只要满足各个部件之间的连接关系以及物料流动路线上的上下游关系即可。

下面通过具体实施例对本发明进行说明，需要说明的是，下面的具体实施例仅仅是用于说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围。

实施例

三氯氢硅物料(流量为26000kg/h、硼杂质含量为0.33ppb)进入第一还原装置，还原处理后的尾气经过干法尾气回收分离后得氯硅烷混合物，氯硅烷混合物再经氯硅烷分离装置得到含三氯氢硅、二氯二氢硅的氯硅烷混合物(流量为16000kg/h、硼杂质含量0.02ppb)，取出4000kg/h流量的(硼杂质含量0.02ppb)的含三氯氢硅、二氯二氢硅的氯硅烷混合物输运至氯硅烷混合物储罐储存，剩余12000kg/h(硼杂质含量0.02ppb)的含三氯氢硅、二氯二氢硅的氯硅烷混合物送至第一还原装置，生产太阳能级以上多晶硅(所得太阳能级以上多晶硅的硼杂质含量小于0.15ppb)。4000kg/h流量的含三氯氢硅、二氯二氢硅的氯硅烷混合物经过二氯二氢硅分离装置将其中5～10％的二氯二氢硅分离，经分离出来的三氯氢硅通过吸附提纯装置进一步提纯，得到品质纯度更高的三氯氢硅(3600～3800kg/h、硼杂质含量0.01ppb)，此高纯度的三氯氢硅经三氯氢硅储罐输送至第二还原装置生产高品质电子级多晶硅(所得高品质电子级多晶硅硼杂质含量小于0.01ppb)。

对比例(现有工序)

三氯氢硅料(流量为26000kg/h、硼杂质含量0.33ppb)进入还原装置，还原处理后的尾气经过干法尾气回收分离后得氯硅烷混合物，氯硅烷混合物再经氯硅烷分离装置得到含三氯氢硅、二氯二氢硅的氯硅烷混合物(16000kg/h、硼杂质含量0.02ppb)，此氯硅烷混合物返回至上述还原装置，与最初三氯氢硅料(硼杂质含量0.33ppb)混合进入上述还原装置，生产多晶硅产品(硼杂质含量小于0.15ppb)。

由实施例和对比例(现有工序)比较可以看出，用于生产多晶硅的三氯氢硅的品质提升，如硼杂质含量由0.02ppb、0.33ppb下降为0.01ppb，且多晶硅产品品质也大幅提升，如硼杂质含量由0.15ppb下降至0.01ppb。由此，通过本发明提出的制备多晶硅的系统和制备多晶硅的方法可以稳定获得高品质的多晶硅，如高品质电子级多晶硅；同时可以根据工业需要，同时生产不同品质级别的多晶硅，实现资源的优化配置和合理利用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种制备多晶硅的系统，其特征在于，包括：

第一还原装置，所述第一还原装置用于对第一三氯氢硅进行还原处理，以便获得第一多晶硅产品和第一尾气；

第二还原装置，所述第二还原装置用于对第二三氯氢硅进行还原处理，以便获得第二多晶硅产品和第二尾气；

尾气回收装置，所述尾气回收装置分别与所述第一还原装置和所述第二还原装置相连，用于回收第一尾气和第二尾气；

氯硅烷分离装置，所述氯硅烷分离装置与所述尾气回收装置相连，以便对第一氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得四氯化硅和第二氯硅烷混合物；

四氯化硅转化装置，所述四氯化硅转化装置与所述氯硅烷分离装置相连，以便将来自所述氯硅烷分离装置的所述四氯化硅进行转化获得所述第一三氯氢硅的第一部分；

二氯二氢硅分离装置，所述二氯二氢硅分离装置与所述氯硅烷分离装置相连，用于对所述第二氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得所述第二三氯氢硅以及二氯二氢硅；

反歧化装置，所述反歧化装置与所述二氯二氢硅分离装置相连用于对来自所述二氯二氢硅分离装置的所述二氯二氢硅进行反歧化处理，以便获得所述第一三氯氢硅的第二部分；

三氯氢硅合成装置，所述三氯氢硅合成装置用于合成所述第一三氯氢硅的第三部分；

精馏提纯装置，所述精馏提纯装置分别与所述第一还原装置、所述四氯化硅转化装置、所述反歧化装置、所述三氯氢硅合成装置相连，以便将来自所述四氯化硅转化装置的第一三氯氢硅的第一部分、来自所述反歧化装置的第一三氯氢硅的第二部分和来自所述三氯氢硅合成装置的第一三氯氢硅的第三部分进行精馏提纯获得所述第一三氯氢硅，并将所述第一三氯氢硅输入至所述第一还原装置；以及

第二三氯氢硅储罐，所述第二三氯氢硅储罐分别与所述第二还原装置、所述二氯二氢硅分离装置相连，用于接收所述第二三氯氢硅，并将所述第二三氯氢硅输入至所述第二还原装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括第一三氯氢硅储罐，所述第一三氯氢硅储罐分别与所述精馏提纯装置和所述第一还原装置相连，用于从所述精馏提纯装置接收所述第一三氯氢硅，并将所述第一三氯氢硅输入至所述第一还原装置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括氯硅烷混合物储罐，所述氯硅烷混合物储罐分别与所述氯硅烷分离装置和所述二氯二氢硅分离装置相连，用于从所述氯硅烷分离装置接收所述第二氯硅烷混合物，并将所述第二氯硅烷混合物输入至所述二氯二氢硅分离装置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括三氯氢硅吸附提纯装置，所述三氯氢硅吸附提纯装置分别与所述二氯二氢硅分离装置和所述第二三氯氢硅储罐相连，用于将所述第二三氯氢硅进行吸附提纯后输入至所述第二三氯氢硅储罐。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括氯硅烷混合物输送管路，所述氯硅烷混合物输送管路分别与所述氯硅烷分离装置和所述第一还原装置相连，用于将所述第二氯硅烷混合物的一部分输送至所述第一还原装置。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，进一步包括控制装置，所述控制装置与所述氯硅烷混合物输送管路相连用于控制输送至所述第一还原装置的所述第二氯硅烷混合物的量。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制装置基于包括下列至少之一的因素确定用于控制输送至所述第一还原装置的所述第二氯硅烷混合物的量：

所述第一还原装置的产能；

所述第二还原装置的产能；

从所述精馏提纯装置获得的所述第一三氯氢硅的量；以及

所述第二三氯氢硅储罐中所述第二三氯氢硅的量。

8.一种制备多晶硅的方法，其特征在于，包括：

(1)对第一三氯氢硅进行第一还原处理，以便获得第一多晶硅产品和第一尾气；

(2)对第二三氯氢硅进行第二还原处理，以便获得第二多晶硅产品和第二尾气；

(3)将来自步骤(1)和步骤(2)的所述第一尾气和所述第二尾气进行回收分离，以便获得第一氯硅烷混合物；

(4)将来自步骤(3)的所述第一氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得四氯化硅和第二氯硅烷混合物；

(5)将在步骤(4)中获得的所述四氯化硅进行转化获得所述第一三氯氢硅的第一部分；

(6)将在步骤(4)中获得的所述第二氯硅烷混合物进行分离，以便分别获得所述第二三氯氢硅以及二氯二氢硅；

(7)将在步骤(6)中获得的所述二氯二氢硅进行反歧化处理，以便获得所述第一三氯氢硅的第二部分；

(8)硅和氯化氢接触以便获得所述第一三氯氢硅的第三部分；

(9)将步骤(5)中获得的所述第一三氯氢硅的第一部分、步骤(7)中获得的所述第一三氯氢硅的第二部分和步骤(8)中获得的所述第一三氯氢硅的第三部分进行精馏提纯处理，以便获得所述第一三氯氢硅，并将所述第一三氯氢硅返回至步骤(1)进行所述第一还原处理；以及

(10)将步骤(6)中获得的所述第二三氯氢硅返回至步骤(2)进行所述第二还原处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(9)中进一步包括：

(9-1)将所述第一三氯氢硅输入至第一三氯氢硅储罐中。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(4)和(6)之间，进一步包括：

(6-1)将所述第二氯硅烷混合物输入至氯硅烷混合物储罐中。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(10)中进一步包括：

将步骤(6)中获得的所述第二三氯氢硅预先进行吸附提纯处理。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(4)之后进一步包括：

(4-1)将所述第二氯硅烷混合物的一部分返回至步骤(1)进行所述第一还原处理。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤(4)之后，步骤(4-1)之前，进一步包括：

(4-a)确定用于返回至步骤(1)进行所述第一还原处理的所述第二氯硅烷混合物的量。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤(4-a)中，基于下列至少之一的因素确定用于返回至步骤(1)进行所述第一还原处理的所述第二氯硅烷混合物的量：

所述第一还原处理的产能；

所述第二还原处理的产能；

步骤(9)中获得的所述第一三氯氢硅的量；以及

步骤(10)中获得的所述第二三氯氢硅的量。