RU2519460C1 - Production of silicon with the use of aluminium subchloride - Google Patents

Production of silicon with the use of aluminium subchloride Download PDF

Info

Publication number
RU2519460C1
RU2519460C1 RU2012157476/05A RU2012157476A RU2519460C1 RU 2519460 C1 RU2519460 C1 RU 2519460C1 RU 2012157476/05 A RU2012157476/05 A RU 2012157476/05A RU 2012157476 A RU2012157476 A RU 2012157476A RU 2519460 C1 RU2519460 C1 RU 2519460C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon
hydrogen
aluminum
chlorine
aluminium
Prior art date
Application number
RU2012157476/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Альфритович Закиров
Олег Григорьевич Парфенов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран)
Priority to RU2012157476/05A priority Critical patent/RU2519460C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2519460C1 publication Critical patent/RU2519460C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: proposed method comprises reduction of silicon from vapours of silicon compounds with chlorine or silicon with chlorine and hydrogen at mixing of said vapours with vapours of lower aluminium chlorides at 1000-1250°C in transfer gas flow. Said gas represents the mix of hydrogen with argon or the mix of hydrogen with helium containing 2-20 molar parts of hydrogen per one part of silicon compounds vapours. Note here that aluminium lower chlorides of required purity are produced from aluminium metal of 99.0-99.8% purity and gaseous aluminium trichloride or hydrogen chloride or chlorine by multiple reiteration of sublimation and decomposition of formed lower aluminium chlorides. Note also that precipitated silicon crystals are subjected to heat treatment at above 577°C and less than 1400°C, processed by hydrochloric acid and subjected to refining remelting.
EFFECT: higher purity of silicon, lower production costs.
2 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к металлургии кремния, в частности к технологии получения поликристаллического кремния для фотогальваники.The invention relates to the metallurgy of silicon, in particular to a technology for producing polycrystalline silicon for photovoltaics.

В настоящее время основная масса поликристаллического кремния в мире производится водородным восстановлением трихлорсилана в ходе эндотермической реакции на поверхности кремниевых токопроводов, нагреваемых электрическим током до температуры ~1000°С (Сименс-процесс), или в реакторах кипящего слоя [Фалькевич Э.С., Пульнер Э.О. Технология полупроводникового кремния. М.: Металлургия, 1992. - 408 с.; W.O.Filtvedt, M.Javidi. Development of fluidized bed reactors for silicon production. Solar Energy Materials & Solar Cells 94 (2010) 1980-1995].Currently, the bulk of polycrystalline silicon in the world is produced by hydrogen reduction of trichlorosilane during the endothermic reaction on the surface of silicon current conductors heated by electric current to a temperature of ~ 1000 ° C (Siemens process), or in fluidized bed reactors [E. Falkevich, Pulner E.O. Semiconductor silicon technology. M .: Metallurgy, 1992. - 408 p .; W.O. Filtvedt, M. Javidi. Development of fluidized bed reactors for silicon production. Solar Energy Materials & Solar Cells 94 (2010) 1980-1995].

Недостатком таких способов является относительно низкая производительность, обусловленная, прежде всего, невысоким выходом реакции восстановления, в ходе которой восстанавливается менее 30% кремния, входящего в состав трихлорсилана. Остальная часть кремния в трихлорсилане при взаимодействии с водородом образует побочные продукты (SiCl4, SiCl2H2 и др.), которые требуют последующей сложной конверсии в трихлорсилан. Кроме того, недостатками Сименс-процесса являются невозможность использования других видов исходного сырья, кроме трихлорсилана, высокие затраты электрической энергии и пожароопасность производства, использующего нагретый до высокой температуры водород при повышенном давлении.The disadvantage of these methods is the relatively low productivity, due primarily to the low yield of the reduction reaction, during which less than 30% of the silicon that is part of trichlorosilane is reduced. The rest of the silicon in trichlorosilane, when reacted with hydrogen, forms by-products (SiCl 4 , SiCl 2 H 2 , etc.), which require subsequent complex conversion to trichlorosilane. In addition, the disadvantages of the Siemens process are the inability to use other types of feedstock, in addition to trichlorosilane, the high cost of electric energy and the fire hazard of production using hydrogen heated to high temperature at elevated pressure.

Известны металлотермические способы получения кремния из его галогенидов с использованием в качестве восстановителей металлов, активных к галогену (как правило, к хлору или фтору). В отличие от Сименс-процесса, реакция металлотермического восстановления идет с выделением тепла и не требует затрат электрической или тепловой энергии, но, с другой стороны, используются дорогостоящие реагенты - металлы-восстановители высокой чистоты.Known metallothermal methods for producing silicon from its halides using as metal reducing agents active in halogen (usually chlorine or fluorine). Unlike the Siemens process, the metallothermal reduction reaction proceeds with the release of heat and does not require electric or thermal energy, but, on the other hand, expensive reagents are used - high-purity reducing metals.

Известен способ восстановления диоксида кремния металлическим магнием (RU 2452687, опубл. 27.12.2011). Предварительно очистку диоксида кремния проводят через получение промежуточного соединения - гексафторосиликата аммония, из которого затем получают очищенный SiO2. Далее его смешивают с предварительно очищенным вакуумной дистилляцией порошкообразным магнием и полученную смесь поджигают. В ходе экзотермической реакции образуется элементный кремний в виде порошка и оксид магния, который далее отмывают соляной кислотой.A known method of reducing silicon dioxide with metallic magnesium (RU 2452687, publ. 27.12.2011). Preliminary purification of silicon dioxide is carried out by obtaining an intermediate compound - ammonium hexafluorosilicate, from which purified SiO 2 is then obtained. Then it is mixed with pre-purified vacuum distillation with powdered magnesium and the resulting mixture is ignited. During the exothermic reaction, elemental silicon is formed in the form of a powder and magnesium oxide, which is then washed with hydrochloric acid.

Недостатком способа является получение совместно с кремнием механически смешанного с ним оксида магния в сопоставимом количестве и большой расход соляной кислоты на удаление этого оксида, а также необходимость предварительного получения чистого магния.The disadvantage of this method is the production together with silicon of mechanically mixed magnesium oxide with it in a comparable amount and the high consumption of hydrochloric acid for the removal of this oxide, as well as the need for preliminary production of pure magnesium.

Известен способ восстановления натрием тетрафторида кремния (SiF4), предварительно полученного термическим разложением Na2SiF6 (RU 2415809, опубл. 20.04.2010). Восстановление паров SiF4 до кремния протекает при 500°С преимущественно на поверхности расплавленного натрия.A known method of reducing sodium tetrafluoride silicon (SiF 4 ), previously obtained by thermal decomposition of Na 2 SiF 6 (RU 2415809, publ. 04/20/2010). The reduction of SiF 4 vapor to silicon occurs at 500 ° C mainly on the surface of molten sodium.

Недостатком способа является необходимость отмывки полученного кремния от фторида натрия, а также необходимость предварительного получения чистого натрия.The disadvantage of this method is the necessity of washing the obtained silicon from sodium fluoride, as well as the need for preliminary obtaining pure sodium.

Известен способ восстановления тетрахлорида кремния парами цинка при 950°С (US 2773745, опубл. 11.12.1956). Восстановление проводится в кварцевом реакторе проточного типа. Смесь образующегося хлорида цинка и непрореагировавшего цинка выводится из реактора и конденсируется в отдельном сосуде. Таким способом получается кремний чистотой 99,9%.A known method of reducing silicon tetrachloride by vapors of zinc at 950 ° C (US 2773745, publ. 11.12.1956). Recovery is carried out in a quartz flow reactor. A mixture of the resulting zinc chloride and unreacted zinc is removed from the reactor and condensed in a separate vessel. In this way, silicon is obtained with a purity of 99.9%.

Недостатком способа является относительно невысокий выход кремния, обусловленный неудовлетворительной термодинамикой процесса, и необходимость предварительного получения чистого цинка.The disadvantage of this method is the relatively low yield of silicon, due to the unsatisfactory thermodynamics of the process, and the need for preliminary obtaining pure zinc.

Известен способ восстановления трихлорсилана цинком (WO 2008/034577, опубл. 27.03.2008). Через нагретый до 850°С цинк, помещенный в графитовый тигель, пропускаются пары SiHCl3. Образующийся хлорид цинка конденсируется в отдельном сосуде, а кремний подвергается нагреву до 1500°С для удаления остатков цинка.A known method of reducing trichlorosilane zinc (WO 2008/034577, publ. 03/27/2008). SiHCl 3 vapors are passed through zinc heated to 850 ° C and placed in a graphite crucible. The resulting zinc chloride is condensed in a separate vessel, and silicon is heated to 1500 ° C to remove residual zinc.

Недостатком способа является относительно невысокий выход кремния, обусловленный неудовлетворительной термодинамикой процесса, и необходимость предварительного получения чистого цинка.The disadvantage of this method is the relatively low yield of silicon, due to the unsatisfactory thermodynamics of the process, and the need for preliminary obtaining pure zinc.

Наиболее близким к заявляемому является способ субхлоридного восстановления тетрахлорида кремния [Parfenov O.G., Pashkov G.L. New Approach to Silicon Metallurgy//Doklady Chemistry. - 2008. - Vol.422. - Part 1. - p.225-226; Закиров Р.А., Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Субхлоридная металлургия кремния. Тезисы докладов VI Международной конференции «Кремний - 2009», Новосибирск, 7-10 июля 2009 г., Новосибирск: ИНХ СО РАН, С.25; К.Yasuda, К.Saegusa, Т.Н.Okabe. New Method for Production of Solar-Grade Silicon by Subhalide Reduction. Materials Transactions, Vol.50, №12, 2009, p.2873-2878]. В этом способе используется способность паров субхлорида алюминия (AlClx, x<3) восстанавливать кремний из соединения с хлором:Closest to the claimed is a method of subchloride reduction of silicon tetrachloride [Parfenov OG, Pashkov GL New Approach to Silicon Metallurgy // Doklady Chemistry. - 2008 .-- Vol.422. - Part 1. - p.225-226; Zakirov R.A., Parfenov O.G., Pashkov G.L. Subchloride metallurgy of silicon. Abstracts of the VI International Conference “Silicon - 2009”, Novosibirsk, July 7–10, 2009, Novosibirsk: Institute of Chemical Technology SB RAS, P.25; K. Yasuda, K. Saegusa, T.N. Okabe. New Method for Production of Solar-Grade Silicon by Subhalide Reduction. Materials Transactions, Vol.50, No. 12, 2009, p. 2873-2878]. This method uses the ability of aluminum subchloride vapors (AlCl x , x <3) to reduce silicon from a compound with chlorine:

SiCl4+2AlCl=Si+2AlCl3 SiCl 4 + 2AlCl = Si + 2AlCl 3

или из соединений с хлором и водородом, например трихлорсилана:or from compounds with chlorine and hydrogen, for example trichlorosilane:

SiHCl3+3/2AlCl=Si+3/2AlCl3+1/2Н2.SiHCl 3 + 3 / 2AlCl = Si + 3 / 2AlCl 3 + 1 / 2Н 2 .

Субхлорид алюминия получают взаимодействием алюминия чистоты 99,99% и газообразного трихлорида алюминия при температуре 1000-1250°С в атмосфере аргона и затем его подают в реактор восстановления, в котором при взаимодействии тетрахлорида кремния с субхлоридом алюминия получают поликристаллический кремний.Aluminum subchloride is prepared by reacting 99.99% pure aluminum and gaseous aluminum trichloride at a temperature of 1000-1250 ° C in an argon atmosphere and then it is fed to a reduction reactor in which polycrystalline silicon is obtained by reacting silicon tetrachloride with aluminum subchloride.

Недостатком способа является невысокое качество поликристаллического кремния, поскольку в результате диспропорционирования избыточного субхлорида алюминия на поверхности кристаллов кремния появляются частицы алюминия (фиг.2). Содержание алюминия в поликристаллическом кремнии находится на уровне десятых долей процента. Кроме того, для получения субхлорида алюминия используют дорогой высокочистый алюминий.The disadvantage of this method is the low quality of polycrystalline silicon, because as a result of the disproportionation of excess aluminum subchloride on the surface of the silicon crystals appear aluminum particles (figure 2). The aluminum content in polycrystalline silicon is at the level of tenths of a percent. In addition, expensive high-purity aluminum is used to produce aluminum subchloride.

Задача изобретения - повышение качества получаемого поликристаллического кремния, а именно получение кремния требуемой для фотовольтаики чистоты, повышение экономичности процесса за счет использования менее дорогостоящего восстановителя.The objective of the invention is to improve the quality of the obtained polycrystalline silicon, namely obtaining silicon of the required purity for photovoltaics, increasing the efficiency of the process through the use of a less expensive reducing agent.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения поликристаллического кремния, включающем восстановление его из паров соединений кремния с хлором или кремния с хлором и водородом при смешении этих паров с парами низших хлоридов алюминия в токе транспортирующего газа, отличающемся тем, что в качестве транспортирующего газа используют смесь водорода с аргоном или гелием, содержащую от 2 до 20 мольных частей водорода на одну мольную часть паров соединений кремния, при этом получение низших хлоридов алюминия требуемой чистоты производят из металлического алюминия чистоты 99,0-99,8% и газообразного трихлорида алюминия, или хлористого водорода, или хлора путем многократного повторения процесса возгонки и разложения образующихся низших хлоридов алюминия. Осажденные кристаллы кремния подвергают термической обработке при температуре выше 577°C и ниже 1400°C, а затем обрабатывают соляной кислотой и подвергают рафинирующему переплаву.The problem is solved in that in a method for producing polycrystalline silicon, including its reduction from vapors of compounds of silicon with chlorine or silicon with chlorine and hydrogen by mixing these vapors with vapors of lower aluminum chlorides in a stream of transporting gas, characterized in that as the transporting gas is used a mixture of hydrogen with argon or helium, containing from 2 to 20 molar parts of hydrogen per molar part of the vapor of silicon compounds, while obtaining lower aluminum chlorides of the required purity lead from metal aluminum with a purity of 99.0-99.8% and gaseous aluminum trichloride, or hydrogen chloride, or chlorine by repeatedly repeating the process of sublimation and decomposition of the resulting lower aluminum chlorides. Precipitated silicon crystals are subjected to heat treatment at temperatures above 577 ° C and below 1400 ° C, and then treated with hydrochloric acid and subjected to refining remelting.

Предлагаемый способ поясняется фиг.1, на которой изображена блок-схема получения кремния с использованием субхлорида алюминия. The proposed method is illustrated in figure 1, which shows a block diagram of the production of silicon using aluminum subchloride.

На блок-схеме показаны реактор субхлоридной очистки алюминия и синтеза субхлорида алюминия 1, испаритель кремнийсодержащей жидкости 2, реактор субхлоридного восстановления кремния 3, аппарат кислотной отмывки 4, блок термообработки кристаллов кремния 5, блок рафинирующей плавки 6.The block diagram shows a reactor for subchloride purification of aluminum and synthesis of aluminum subchloride 1, an evaporator of silicon-containing liquid 2, a reactor for subchloride reduction of silicon 3, an acid washing apparatus 4, a heat treatment unit for silicon crystals 5, and a refining melting unit 6.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Алюминий технической чистоты (99,0-99,8%) в реакторе 1 подвергается субхлоридной очистке на основе способности алюминия при температуре выше 1000°С восстанавливать его трихлорид до летучего субхлорида по реакции:Technical grade aluminum (99.0-99.8%) in reactor 1 is subjected to subchloride purification based on the ability of aluminum at a temperature above 1000 ° C to restore its trichloride to volatile subchloride by the reaction:

2Al + ÀlÑl 3 = 3AlCl                  (1)

Figure 00000001
2Al + ÀlÑl 3 = 3AlCl (1)
Figure 00000001

и способности получаемого субхлорида диспропорционировать на алюминий и его хлорид при более низкой температуре по обратной к (1) реакции. Разнося пространственно зоны синтеза субхлорида и его диспропорционирования, удается получать алюминий, и соответственно, его субхлорид чистоты 99,99999 или выше.and the ability of the resulting subchloride to disproportionate to aluminum and its chloride at a lower temperature inverse to (1) the reaction. Spacing apart the zones of synthesis of subchloride and its disproportionation, it is possible to obtain aluminum, and accordingly, its subchloride of purity 99.99999 or higher.

Для синтеза субхлорида алюминия в качестве исходных реагентов можно использовать хлор или хлороводород, которые подаются вместо трихлорида алюминия в реактор субхлоридной очистки алюминия и синтеза субхлорида алюминия 1.For the synthesis of aluminum subchloride, chlorine or hydrogen chloride can be used as starting reagents, which are fed instead of aluminum trichloride to a reactor for subchloride purification of aluminum and synthesis of aluminum subchloride 1.

Далее субхлорид алюминия требуемой чистоты поступает в реактор субхлоридного восстановления 3, в который из испарителя 2 подается в виде пара исходное кремнийсодержащее (жидкое при нормальных условиях) вещество, например, SiCl4 или SiHCl3 требуемой чистоты. В реактор субхлоридного восстановления в качестве транспортирующего газа подают газ, не образующий при нормальных условиях стабильные соединения с получаемыми продуктами (например, гелий, аргон или в смеси с водородом). При этом установлено, что кинетика процесса и размер получаемых кристаллов кремния различаются для аргона и водорода. Это связано с рядом факторов, в том числе и с повышенной теплопроводностью водорода относительно аргона, что имеет важное значение для объемной нуклеации кремния в ходе экзотермических реакций. При этом в состав исходной газовой смеси может входить водород в количестве 0-20 мольных частей на одну мольную часть паров летучих соединений кремния. Восстановление идет стадийно и описывается следующими обобщенными реакциями (n=1÷20):Then, aluminum subchloride of the required purity enters the subchloride reduction reactor 3, into which a starting silicon-containing (liquid under normal conditions) substance, for example, SiCl 4 or SiHCl 3 of the required purity, is supplied from the evaporator 2. A gas is supplied to the subchloride reduction reactor as a transporting gas, which does not form stable compounds with the obtained products under normal conditions (for example, helium, argon, or mixed with hydrogen). It was found that the kinetics of the process and the size of the obtained silicon crystals differ for argon and hydrogen. This is due to a number of factors, including the increased thermal conductivity of hydrogen relative to argon, which is important for bulk silicon nucleation during exothermic reactions. In this case, the composition of the initial gas mixture may include hydrogen in an amount of 0-20 molar parts per molar part of the vapor of volatile silicon compounds. Recovery is carried out in stages and is described by the following generalized reactions (n = 1 ÷ 20):

SiCl 4 + 2AlCl + nH 2 = Si + 2AlCl 3 + nH 2                               (2)

Figure 00000002
SiCl four + 2AlCl + nH 2 = Si + 2AlCl 3 + nH 2 (2)
Figure 00000002

S i H C l 3 + 3 / 2 AlCl + n H 2 = S i + 3 / 2 AlCl 3 + ( n + 1 / 2 ) H 2                   ( 3 )

Figure 00000003
S i H C l 3 + 3 / 2 AlCl + n H 2 = S i + 3 / 2 AlCl 3 + ( n + one / 2 ) H 2 ( 3 )
Figure 00000003

На поверхности кристаллов кремния образуются капли алюминия (фиг.2). Для их удаления охлажденные кристаллы кремния подвергают травлению кислотой, например, соляной в аппарате кислотной отмывки 4, после чего в инертной для кристаллов кремния и алюминия среде (аргон, гелий, водород) они в блоке термообработки 5 подвергаются нагреву до температуры 577-600°С или выше, но до температуры их сплавления. При этой температуре наблюдается аномально быстрая диффузия растворенного алюминия в кристаллах кремния на поверхность этих кристаллов [Shengunov, D.V., Pis'ma Zh. Tekh. Fiz., 1997, vol.23, no. 11, p.83-87]. Затем эти кристаллы снова отмываются в соляной кислоте от выделившегося на их поверхности алюминия. Таким способом из поликристаллов кремния удаляется основная примесь, вносимая в ходе восстановительного процесса. При необходимости более глубокой очистки кремний подвергается рафинирующему переплаву в печи Чохральского или в форме стержня - бестигельной зонной плавке 6.On the surface of the silicon crystals formed droplets of aluminum (figure 2). To remove them, the cooled silicon crystals are etched with acid, for example, hydrochloric acid in a washing apparatus 4, and then in an inert medium for silicon and aluminum crystals (argon, helium, hydrogen) they are heated in a heat treatment unit 5 to a temperature of 577-600 ° C or higher, but up to the temperature of their fusion. At this temperature, an abnormally fast diffusion of dissolved aluminum in silicon crystals to the surface of these crystals is observed [Shengunov, D.V., Pis'ma Zh. Tekh. Fiz., 1997, vol. 23, no. 11, p. 83-87]. Then, these crystals are again washed in hydrochloric acid from the aluminum released on their surface. In this way, the main impurity introduced during the reduction process is removed from the polycrystals of silicon. If necessary, more thorough cleaning of the silicon is subjected to refining remelting in the Czochralski furnace or in the form of a rod - crucible free zone melting 6.

Способ подтверждается конкретными примерами.The method is confirmed by specific examples.

Пример 1. Алюминий марки А7 (99,7%) в количестве 1 г загружают в тигель и помещают на вход реактора, где поддерживают температуру 1200°С при непрерывной подаче аргона. Далее 2,5 г хлористого алюминия технического качества из отдельно обогреваемого сосуда (сублиматора) подают на вход реактора, где происходит его избирательное взаимодействие с находящимся там алюминием с образованием 2 г AlCl. Полученный субхлорид поступает в секцию диспропорционирования, где при температуре 800°С он диспропорционирует на трихлорид алюминия и металлический алюминий. Оба продукта поступают на вход реактора на следующий этап очистки. При этом подача на вход реактора алюминия и его хлорида технической чистоты прекращается. В зависимости от состава исходных примесей в алюминии технического качества подобный цикл очистки повторяется 3-6 раз. Далее полученный на последней стадии очистки субхлорид алюминия требуемой чистоты направляют в восстановительную часть реактора, где он при температуре 1100-1200°С реагирует с парами SiCl4 (6 мл3 исходной жидкости) требуемой чистоты в составе газовой смеси с водородом и аргоном (в соотношении 1:1:1 мол.) с получением 0,5 г кремния.Example 1. Aluminum grade A7 (99.7%) in an amount of 1 g is loaded into a crucible and placed at the inlet of the reactor, where a temperature of 1200 ° C is maintained with continuous supply of argon. Then 2.5 g of technical grade aluminum chloride from a separately heated vessel (sublimator) is fed to the inlet of the reactor, where it selectively interacts with the aluminum therein to form 2 g of AlCl. The resulting subchloride enters the disproportionation section, where at a temperature of 800 ° C it disproportionates to aluminum trichloride and aluminum metal. Both products enter the reactor inlet for the next purification step. At the same time, the supply of aluminum of technical purity to the reactor inlet is terminated. Depending on the composition of the initial impurities in technical grade aluminum, such a cleaning cycle is repeated 3-6 times. Next, the aluminum subchloride of the required purity obtained at the last stage of purification is sent to the reduction part of the reactor, where it reacts at a temperature of 1100-1200 ° С with vapors of SiCl 4 (6 ml 3 of the initial liquid) of the required purity in the composition of the gas mixture with hydrogen and argon (in the ratio 1: 1: 1 mol.) To obtain 0.5 g of silicon.

Пример 2. Условия как в примере 1, но в состав исходной газовой смеси входит водород в количестве 5 мольных частей на одну часть подаваемого тетрахлорида кремния. При этом выход кремния увеличился до 0,7 г. Example 2. Conditions as in example 1, but the composition of the source gas mixture includes hydrogen in an amount of 5 molar parts per part of the supplied silicon tetrachloride. In this case, the silicon yield increased to 0.7 g.

Пример 3. 1,5 г алюминия марки А7 (99,7%) загружают в тигель, который помещают в печь. Печь нагревают до 1200°С, после чего начинают подачу хлористого водорода в количестве 1,3 л (давление 0,1 МПа), который при взаимодействии с алюминием образует AlCl. Субхлорид алюминия, пройдя циклическую очистку, восстанавливает SiCl4 (6 мл3 исходной жидкости). Результат получается как в примере 1.Example 3. 1.5 g of aluminum grade A7 (99.7%) is loaded into a crucible, which is placed in an oven. The furnace is heated to 1200 ° C, after which the supply of hydrogen chloride in an amount of 1.3 l (pressure 0.1 MPa), which when interacting with aluminum forms AlCl, is started. After passing through cyclic purification, aluminum subchloride reduces SiCl 4 (6 ml 3 of the initial liquid). The result is obtained as in example 1.

Пример 4. Условия как в примере 3, но вместо хлористого водорода в реактор подается хлор в количестве 0,65 л (давление 0,1 МПа). Результат как в примере 1.Example 4. Conditions as in example 3, but instead of hydrogen chloride, chlorine in an amount of 0.65 l is supplied to the reactor (pressure 0.1 MPa). The result as in example 1.

Таким образом, предложенный способ получения кремния с использованием субхлорида алюминия позволяет повысить качество получаемого кремния и улучшить экономичность процесса за счет использования менее дорогостоящего восстановителя.Thus, the proposed method for producing silicon using aluminum subchloride can improve the quality of the resulting silicon and improve the efficiency of the process through the use of a less expensive reducing agent.

Claims (1)

Способ получения поликристаллического кремния, включающий восстановление его из паров соединений кремния с хлором или кремния с хлором и водородом при смешении этих паров с парами низших хлоридов алюминия при температуре 1000-1250°C в токе транспортирующего газа, отличающийся тем, что в качестве транспортирующего газа используют смесь водорода с аргоном или смесь водорода с гелием, содержащую от 2 до 20 мольных частей водорода на одну мольную часть паров соединений кремния, при этом получение низших хлоридов алюминия требуемой чистоты производят из металлического алюминия чистоты 99,0-99,8% и газообразного трихлорида алюминия или хлористого водорода или хлора путем многократного повторения процесса возгонки и разложения образующихся низших хлоридов алюминия, причем осажденные кристаллы кремния подвергают термической обработке при температуре выше 577°C и ниже 1400°C, а затем обрабатывают соляной кислотой и подвергают рафинирующему переплаву. A method of producing polycrystalline silicon, including its reduction from vapors of silicon compounds with chlorine or silicon with chlorine and hydrogen by mixing these vapors with vapors of lower aluminum chlorides at a temperature of 1000-1250 ° C in a stream of a transporting gas, characterized in that use as a transporting gas a mixture of hydrogen with argon or a mixture of hydrogen with helium containing from 2 to 20 molar parts of hydrogen per molar part of the vapor of silicon compounds, while the production of lower aluminum chlorides of the required purity made of metal aluminum with a purity of 99.0-99.8% and gaseous aluminum trichloride or hydrogen chloride or chlorine by repeating the process of sublimation and decomposition of the resulting lower aluminum chlorides, the precipitated silicon crystals are subjected to heat treatment at temperatures above 577 ° C and below 1400 ° C, and then treated with hydrochloric acid and subjected to refining remelting.
RU2012157476/05A 2012-12-26 2012-12-26 Production of silicon with the use of aluminium subchloride RU2519460C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157476/05A RU2519460C1 (en) 2012-12-26 2012-12-26 Production of silicon with the use of aluminium subchloride

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157476/05A RU2519460C1 (en) 2012-12-26 2012-12-26 Production of silicon with the use of aluminium subchloride

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2519460C1 true RU2519460C1 (en) 2014-06-10

Family

ID=51216718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012157476/05A RU2519460C1 (en) 2012-12-26 2012-12-26 Production of silicon with the use of aluminium subchloride

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2519460C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020117098A1 (en) * 2018-12-05 2020-06-11 Общество с ограниченной ответственностью "Современные химические и металлургические технологии" Method for aluminothermic production of metal powders and device for the implementation thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU85155U1 (en) * 2008-11-25 2009-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инситех" DEVICE FOR CONVERSION OF SILICON TETRACHLORIDE AND SPRAYING OF POLYCRYSTAL SILICON
US8173094B2 (en) * 2005-12-27 2012-05-08 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing polycrystalline silicon

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8173094B2 (en) * 2005-12-27 2012-05-08 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing polycrystalline silicon
RU85155U1 (en) * 2008-11-25 2009-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инситех" DEVICE FOR CONVERSION OF SILICON TETRACHLORIDE AND SPRAYING OF POLYCRYSTAL SILICON

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOUJI YASUDA et al, New Method for Production of Solar-Grade Silicon by Subhalide Reduction, "Materials Transactions", 2009, Vol.50, No.12, p.p.2873-2878. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020117098A1 (en) * 2018-12-05 2020-06-11 Общество с ограниченной ответственностью "Современные химические и металлургические технологии" Method for aluminothermic production of metal powders and device for the implementation thereof
RU2729691C2 (en) * 2018-12-05 2020-08-11 ООО "Современные химические и металлургические технологии" (ООО "СХИМТ") Method of aluminothermic production of metal powders and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI496741B (en) Production method of trichlorosilane
US20070148075A1 (en) Process for producing silicon
WO2002012122A1 (en) Process for producing disilicon hexachloride
RU2451635C2 (en) Method of producing highly pure elementary silicon
JPS59182221A (en) Manufacture of silicon
US8974761B2 (en) Methods for producing silane
JP2012533511A (en) Production of silane from alloys of silicon and alkaline earth metals or from alkaline earth metal silicides
JPH0264006A (en) Production of solar silicon
EP0151569B1 (en) Process and apparatus for obtaining silicon from fluosilicic acid
US9487406B2 (en) Systems for producing silane
WO2013089014A1 (en) Method for producing high-purity chloropolysilane
RU2519460C1 (en) Production of silicon with the use of aluminium subchloride
US7541015B2 (en) Process for producing a silicon nitride compound
JP4295823B2 (en) Method for reducing and purifying high-purity metal from vaporizable metal compound by magnetron capacitively coupled plasma and apparatus therefor
JPH0352408B2 (en)
KR101949542B1 (en) Methods and systems for producing silane
JP2535525B2 (en) Production method of silane
JPH03218917A (en) Production of boron trichloride
JPS627605A (en) Method for recovering hydrochloric acid from silicon tetrachloride
RU115361U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING POLYCRYSTAL SILICON
JPS63129011A (en) Production of high-purity silicon
JP2009091228A (en) Method for producing silicon
JPS59164613A (en) Manufacture of finely powdered silicon of high purity
JPS59162121A (en) Production of high-purity polychlorosilane
IE20060842A1 (en) Process for producing a silicon nitride compound

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141227