TWI571438B - 三氯矽烷的製備方法 - Google Patents

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Description

三氯矽烷的製備方法
本發明是關於一種三氯矽烷(trichlorosilane)的製備方法，尤指一種使用負載有催化劑之矽以提升製作三氯矽烷之產值的製備方法。
三氯矽烷(trichlorosilane，TCS)是製備半導體或太陽能電池所使用之矽的其中一種主要原料。有關製備三氯矽烷的方法，在商業上通常採用直接氯化(chlorination)與氫氯化(hydrochlorination，HC)。氫氯化的進行是在500至600°C的溫度下以及20至30巴(bar)的壓力下，將四氯化矽(silicon tetrachloride，STC)與氫氣(hydrogen，H2 )負載至冶金級矽(metallurgical silicon，MG-Si)。
目前已有多種方法被提出以提高氫氯化的反應速率。日本特開昭56-73617號與特開昭60-36318號揭示了一種添加銅(copper，Cu)催化劑的方法，以及日本特開昭63-100015號揭示了一種添加銅混和物至反應中的方法。
然而，雖然在固定床反應器中使用銅催化劑能夠提高製作三氯矽烷的產值，但是在商業製程上銅催化劑的貢獻卻較為低下，其原因是因為在流化床反應器中銅粒子會因為其粒子尺寸（以下稱粒徑，particle size）太小而發生聚集，並且也會因為冶金級矽粒子的碰撞造成催化劑表面損失。
為了解決這些問題，雖然目前已有多種方法被提出以負載銅催化劑至冶金級矽的表面上，如日本專利第3708649號與韓國專利申請案第2007-7023115號，然而這些方法仍遭遇製備過程過於繁雜以及反應時間過長以至於將低催化劑活性之問題。
為了解決先前技術的問題，本發明之一目的在於提供一種三氯矽烷(trichlorosilane)的製備方法，其使用負載有催化劑(catalyst-supported)之冶金級矽，以獲得經提高產值之三氯矽烷。
為達上述目的，本發明提供一種三氯矽烷的製備方法，包括：
負載第一金屬催化劑並加進冶金級矽(metallurgical silicon，MG-Si)內；以及
提供四氯化矽(silicon tetrachloride)與氫氣至負載有第一金屬催化劑之冶金級矽以進行氫氯化反應。
根據本發明之三氯矽烷的製備方法，當催化劑被負載至冶金級矽以執行氫氯化反應時，催化劑的活性並不會隨著執行氫氯化反應之反應時間的進行而降低，因此可以提高三氯矽烷的產值。
本申請案主張於2014年7月22號提交至韓國專利局的韓國專利申請號第10-2014-0092701號的權益，該專利申請案在此全部引用作為參考。
本說明書中使用「第一(first)、第二(second)」等序數之用語係用以解釋構造中不同的元件，並且僅用以區別這些構造中不同的元件。
再者，這些用語僅用以解釋實施例的內容，並非用來限定本發明。單數形式也代表包括複數形式，除非文中清楚地另外指明。能理解的是，當用語「包括、包含（comprise、include）」或「具有(have)」被使用在本說明書中，其指明有所述特徵、數字、步驟、結構元件或上述的組合的存在，但並不預先排除存在或附加有一個或多個其它特徵、數字、步驟、結構元件或上述的組合。
此外，本說明書使用例如一層或一元件形成於其他層或元件「上」之敘述，表示該層或該元件係直接形成於其他層或元件上，亦或者可在兩者之間、一物體上或一基板上包括其他附加的層或元件。
雖然本發明可以具有多種變化形以及進行各種修改，本發明的具體實例會在實施方式中作為範例並詳細說明，但是，並非用以將本發明限制於這些具體實例，須理解的是，本發明包括所述構思及本發明技術範圍中的各種修改、等同物或替代品。
在下文中，將詳細說明本發明之三氯矽烷(trichlorosilane)的製備方法。
本發明之三氯矽烷的製備方法包括下列步驟：使第一金屬催化劑負載至冶金級矽(metallurgical silicon，MG-Si)內；以及提供四氯化矽(silicon tetrachloride)與氫氣至負載有第一金屬催化劑之冶金級矽以進行氫氯化反應。
關於製備三氯矽烷的方法，在商業上係採用直接氯化(chlorination)反應與氫氯化(hydrochlorination，HC)反應。
氫氯化反應係一種在高溫高壓下，將冶金級矽與四氯化矽(silicon tetrachloride，STC)以及氫氣(H2 )反應以產生三氯矽烷的製程，其反應如以下的方程式1所示。
[方程式1]
3SiCl4 + 2H2 + MG-Si -＞ 4SiHCl3
方程式1可分解成兩個反應步驟，其分別如以下所示：
[方程式2]
SiCl4 + H2 -＞ SiHCl3 + HCl
[方程式3]
3HCl + Si -＞ SiHCl3 + H2
上述反應為吸熱反應，其反應熱為△H=37千卡/莫耳(kcal/mol)。此外，商業上採用流化床反應器(fluidized bed reactor)以增加反應面積。
目前已知將金屬(例如銅)當作氫氯化反應的催化劑可以增加氫氯化反應的反應速率與選擇性。因此，將銅的化合物(例如氯化銅或二氯化銅)加進反應器以產生三氯矽烷的方法已被提出。然而此方法仍然會遭遇很多問題，例如，由於銅粒子的聚集可能會造成反應的流動性降低，以及催化的效率可能會變低。
因此，本發明係使第一金屬催化劑負載至冶金級矽內，以取代習知以銅化合物作為催化劑之技術。四氯化矽與氫氣係被提供至負載有第一金屬催化劑之冶金級矽（first metal catalyst-supported metallurgical silicon）以進行氫氯化反應，藉此可避免於反應進行時因催化劑粒子聚合而導致流動性降低。如以上所述，當金屬催化劑被負載至冶金級矽的內部時，即使在氫氯化反應進行時仍可維持高催化活性，藉此提升氫氯化反應的效率。同時，在流化床反應器內並不會產生損失，且由於矽與催化劑之間的鍵結親和力相較於矽與催化劑的一般混和物或催化劑只在表面上的鍵結要強，因此在反應後期也能發現到催化活性係被提升的。
另外，第二金屬催化劑可被負載至負載有第一金屬催化劑之冶金級矽的表面上，並且，將金屬催化劑負載至冶金級矽的內部與表面上的方法也是屬於本發明的範疇。
在下文中將更詳細說明本發明製備三氯矽烷的方法。首先，使第一金屬催化劑負載至冶金級矽(MG-Si)內。大部分的第一金屬催化劑係被負載至冶金級矽的內部，但並沒有排除使一部分的第一金屬催化劑負載至冶金級矽之表面上的可能性。舉例而言，第一金屬催化劑之全部重量的大約90%或以上、大約95%或以上、或大約99%或以上可被負載至冶金級矽的內部，而剩餘的第一金屬催化劑可存在於冶金級矽的表面上。
上述冶金級矽並未被特別限定，只要是其等級是可用以製備三氯矽烷的矽，並且，若考慮反應與經濟效益，所使用的冶金級矽粉末之平均粒徑可例如為約10微米至約500微米，較佳為約50微米至約300微米。藉由粉碎(pulverizing)及分類篩選冶金級矽的質量(mass)可得到粒徑符合上述範圍的冶金級矽粉末。
此外，冶金級矽的純度可為大約98%或以上，且較佳為大約99%或以上，但並未特別以此為限。
目前已知在氫氯化反應中將銅或含銅化合物添加至冶金級矽時，可以改善三氯矽烷之反應速率以提高產值。然而，銅化合物具有下述問題：當銅化合物只是單純與冶金級矽混合時，只有在冶金級矽表面上的銅化合物會表現出催化特性，因此只有在初期能提高活性，且活性會隨著時間的進行而降低。再者，在流化床反應器中，冶金級矽的粒子彼此之間的碰撞會造成在冶金級矽表面上的催化劑發生持續性地損失，故催化劑於商業製程中的貢獻度較低。
相較之下，根據本發明，藉由使催化劑負載至冶金級矽的內部而製備經負載之催化劑，而非使用冶金級矽與催化劑的混和物，藉此以在製備三氯矽烷的過程中，其活性(activity)不會隨時間而降低。
進一步被負載至冶金級矽表面上的催化劑，其可與被負載至冶金級矽內部之催化劑相同或不相同。在此狀況下，被負載至冶金級矽表面的金屬催化劑，其活性於氫氯化反應初期可被增加，並且，隨著時間進行，被負載至冶金級矽內部的金屬催化劑會被暴露於外界以增加氫氯化反應的反應性。因此，即使反應時間已非反應的初期，催化劑仍能持續地表現出其活性。被負載至冶金級矽表面之金屬催化劑的種類較佳可與被負載至冶金級矽內部之金屬催化劑的種類不同。如果被負載至冶金級矽表面之金屬催化劑與被負載至冶金級矽內部之金屬催化劑不同，則被負載至冶金級矽表面之金屬催化劑係作為主催化劑(main catalyst)，而被負載至冶金級矽內部之金屬催化劑係作為共催化劑(cocatalyst)，藉此進一步增加催化劑的活性。
根據本發明之一具體實例，負載第一金屬催化劑至冶金級矽的步驟可藉由以下方式進行：將第一金屬催化劑的前驅化合物注入(injecting)熔化的冶金級矽內，以將第一金屬催化劑傳遞至冶金級矽的內部。
為了更有效地將第一金屬催化劑傳遞至冶金級矽的內部，第一金屬催化劑之前驅化合物可在高於冶金級矽之熔點的溫度下被注入進冶金級矽的內部，例如在約1400°C或以上之溫度下進行。之後，較佳在一預定的時間內（例如約1至12小時）持續進行熱處理，例如並維持至，以確保熱處理的時間足以使得第一金屬催化劑滲透進冶金級矽內。接著，當溫度降至室溫時，第一金屬催化劑的金屬原子會穿透並留在冶金級矽的晶格與晶界內。能夠併入矽晶格內的金屬原子的數量是有限制的，因此大部分的金屬原子是存在於晶界。隨著氫氯化反應的進行，具第一金屬催化劑聚集的晶界會被暴露於外，因此原本被負載至冶金級矽內部的第一金屬催化劑即可表現出其催化活性。
第一金屬催化劑可為銅(copper，Cu)、鎳(nickel，Ni)、鐵(iron，Fe)、鋁(aluminium，Al)、鈷(cobalt，Co)、鉑(platinum，Pt)、金(gold，Au)、釕(ruthenium，Ru)或鈀(palladium，Pd)，但不以此為限。
如果第一金屬催化劑為銅，則其前驅化合物可為氯化銅(cuprous chloride，CuCl)、二氯化銅(cupric chloride，CuCl2 )、氧化亞銅(cuprous oxide，Cu2 O)、氧化銅(cupric oxide，CuO)、金屬銅(metal copper，Cu)或上述之混和，但本發明不以此為限。
如果第一金屬催化劑為鎳，則其前驅化合物可為氯化鎳(nickel chloride，NiCl2 )、氧化鎳(nickel oxide，NiO、Ni2 O3 )、金屬鎳(metal nickel，Ni)或上述之混和，但本發明不以此為限。
根據本發明之一具體實例，相較於冶金級矽之總重量，被負載至冶金級矽內之第一金屬催化劑的含量可為約0.01至約20重量%，較佳可為約0.01至約10重量%，更佳可為約0.01至約1重量%。三氯矽烷的產值大致上會隨著第一金屬催化劑的含量增加而提升，不過上述第一金屬催化劑含量的範圍於商業及經濟上的考量都足以提高製備三氯矽烷的產值。
接著，提供四氯化矽與氫氣至負載有第一金屬催化劑之冶金級矽以進行氫氯化反應。
根據本發明之一具體實例，所提供之四氯化矽與氫氣的莫耳比可為約1:5至約1:2。
氫氯化反應可在約300至約800°C的溫度下進行反應，較佳在約500至約700°C的溫度下進行反應，以及可在約1至約50巴的壓力下進行反應，較佳在約5至約30巴的壓力下進行反應。
在氫氯化反應期間，藉由被負載至冶金級矽內的第一金屬催化劑，而可製備高產值的三氯矽烷。
根據本發明之一具體實例，其可另包括使第二金屬催化劑負載至負載有第一金屬催化劑之冶金級矽上的步驟。
詳細而言，可將負載有第一金屬催化劑之冶金級矽與第二金屬催化劑之前驅化合物混和，隨後將混和物加熱至比第二金屬催化劑之前驅化合物的熔點高的溫度，藉此以將第二金屬催化劑負載至冶金級矽的表面上。就上述而言，第二金屬催化劑可與冶金級矽表面上的矽鍵結，且兩者可以金屬矽化物形式存在。
第二金屬催化劑可為銅(copper，Cu)、鎳(nickel，Ni)、鐵(iron，Fe)、鋁(aluminium，Al)、鈷(cobalt，Co)、鉑(platinum，Pt)、金(gold，Au)、釕(ruthenium，Ru)或鈀(palladium，Pd)，但不以此為限。
如果第二金屬催化劑為銅，則其前驅化合物可為氯化銅(cuprous chloride，CuCl)、二氯化銅(cupric chloride，CuCl2 )、氧化亞銅(cuprous oxide，Cu2 O)、氧化銅(cupric oxide，CuO)、金屬銅(metal copper，Cu)或上述之混和，但本發明不以此為限。
如果第二金屬催化劑為鎳，則其前驅化合物可為氯化鎳(nickel chloride，NiCl2 )、氧化鎳(nickel oxide，NiO、Ni2 O3 )、金屬鎳(metal nickel，Ni)或上述之混和，但本發明不以此為限。
根據本發明之一具體實例，相較於冶金級矽之總重量，被負載至冶金級矽表面之第二金屬催化劑的含量可為約0.01至約20重量%，較佳可為約0.01至約10重量%，更佳可為約0.01至約1重量%。三氯矽烷的產值大致上會隨著第二金屬催化劑的含量增加而提升，不過上述第二金屬催化劑含量的範圍於商業及經濟上的考量都足以提升製備三氯矽烷的產值。
藉由在溫度高於第二金屬催化劑之前驅化合物之熔點下的熱處理可執行將第二金屬催化劑負載至冶金級矽表面的步驟。舉例而言，可藉由以下方式而使第二金屬催化劑負載至冶金級矽表面：在大氣壓下以及在溫度為約300至約800°C，較佳為約300至約700°C下加熱，以製備金屬矽化物。進一步言之，例如當第二金屬催化劑之前驅化合物為二氯化銅（CuCl2 ）時，其會在溫度約400°C時熔解，而當第二金屬催化劑之前驅化合物為氯化鎳（NiCl2 ）時，其會在溫度約500°C或500°C以上時熔解。藉此可使第二金屬催化劑之前驅化合物與矽的表面反應以形成金屬矽化物。同時，由於第二金屬催化劑之前驅化合物的熔點可能會因製程條件不同而改變，例如前驅化合物的種類、熱處理過程中的壓力或氣相環境，因此本發明熱處理的條件並不以上述之溫度範圍為限。
再者，壓力的條件可以為約1至約20巴，較佳可為約1至約5巴，但不特別以此為限。
另外，將第二金屬催化劑負載至冶金級矽之表面的步驟可以在含有氫氣的混合氣體氣相環境中進行。
根據本發明之一具體實例，混合氣體中之氫氣所佔的重量百分比為約10%或10%以下，例如為約1至約10重量%，而其餘部分可為惰性氣體(inert gas)，例如氬氣(argon，Ar)或氮氣(nitrogen，N2 )。如上所述，當熱處理在含有氫氣的混和氣體氣相環境下進行時，在第二金屬催化劑尚未形成於冶金級矽的表面上時，自然氧化層(natural oxide film)會從冶金級矽的表面被移除，使得第二金屬催化劑更易於被負載。然而，如果氫氣的含量過多，則矽氫鍵結的數量可能會增加。因此氫氣的含量較佳為10%或10%以下，且剩餘的部分為惰性氣體。
藉由熱處理製程，第二金屬催化劑係被負載至冶金級矽的表面上，且第二金屬催化劑可以金屬矽化物的形式存在。
根據本發明之一具體實例，隨著金屬矽化物的形成，複數個細微的孔洞可形成於矽的表面，孔洞的直徑為約0.1至約10微米，較佳為約1至約5微米。由於孔洞位於矽的表面，因此可增加矽的表面積以進一步增加反應性。
根據本發明之一具體實例，負載第二金屬催化劑的步驟以及氫氯化反應的步驟可以接續執行。亦即，藉由上述之熱處理，可於反應器內將第二金屬催化劑負載至冶金級矽的表面上，而該反應器即為負載有第一金屬催化劑之冶金級矽與第二金屬催化劑之前驅化合物所被引入的同一反應器，並且可接續地提供四氯化矽與氫氣至同一反應器中以進行氫氯化反應。
根據本發明之另一具體實例，可同時執行負載第二金屬催化劑的步驟以及進行氫氯化反應的步驟。亦即，將負載有第一金屬催化劑之冶金級矽、第二金屬催化劑之前驅化合物、四氯化矽以及氫氣引入反應器，並進行一次熱處理，故可同時使第二金屬催化劑負載至冶金級矽的表面上並進行氫氯化反應。藉此，可精簡反應的步驟並可縮短整體製作的時間。
相較於將與矽分離的金屬催化劑於氫氯化過程中引入的狀況，根據本發明之製備方法，預計可提升大約20%或以上的產值。
以下將藉由本發明之特定實例來詳述本發明的作法與效果。然而，下列之實例僅為進行描述說明，並不代表本發明的範疇會受限於此。
＜實例＞
實例1
將純度為99%或以上的冶金級矽與金屬銅混和，其中銅(Cu)所佔的重量百分比為相較於冶金級矽全部重量的0.1%，以及將此混和物引入加熱爐(heating furnace)並將溫度加熱至1500°C以熔化此混和物。維持此溫度5個小時，隨後將溫度降至室溫。將冷卻後之冶金級矽粉碎至具有250微米之平均粒徑。使用ICP對冶金級矽進行元素分析，其結果發現銅被負載至冶金級矽內且銅並沒有損失。
在流化床反應器中引入負載有0.1重量%之銅的170克冶金級矽以及含有0.5重量%鎳(相較於冶金級矽全部重量)的氯化鎳(NiCl2 )，隨後在525°C的溫度、20 barG的壓力以及氫氣與四氯化矽之莫耳比為2:1的條件下進行氫氯化5小時以產生三氯矽烷。
實例2
將純度為99%或以上的冶金級矽與金屬鎳混和，其中鎳(Ni)所佔的重量百分比為相較於冶金級矽全部重量的0.1%，以及將此混和物引入加熱爐(heating furnace)並將溫度加熱至1500°C以熔化此混和物。維持此溫度5個小時，隨後將溫度降至室溫。將冷卻後之冶金級矽粉碎至具有250微米之平均粒徑。使用ICP對冶金級矽進行元素分析，其結果發現鎳被負載至冶金級矽內且鎳並沒有損失。
在流化床反應器中引入負載有0.1重量%鎳的170克冶金級矽以及含有0.5重量%之銅(copper，Cu)(相較於冶金級矽全部重量)的二氯化銅(CuCl2 )，隨後在525°C的溫度、20 barG的壓力以及氫氣與四氯化矽之莫耳比為2:1的條件下進行氫氯化5小時以產生三氯矽烷。
實例3
將純度為99%或以上的冶金級矽與金屬銅混和，其中銅(Cu)所佔的重量百分比為相較於冶金級矽全部重量的0.1%，以及將此混和物引入加熱爐(heating furnace)並將溫度加熱至1500°C以熔化此混和物。維持此溫度5個小時，隨後將溫度降至室溫。將冷卻後之冶金級矽粉碎至具有250微米之平均粒徑。使用ICP對冶金級矽進行元素分析，其結果發現銅被負載至冶金級矽內且銅並沒有損失。
在流化床反應器中引入0.1重量%之銅的170克冶金級矽以及含有0.5重量%銅(相較於冶金級矽全部重量)的二氯化銅(CuCl2 )，隨後在525°C的溫度、20 barG的壓力以及氫氣與四氯化矽之莫耳比為2:1的條件下進行氫氯化5小時以產生三氯矽烷。
實例4
將純度為99%或以上的冶金級矽與金屬鎳混和，其中鎳(Ni)所佔的重量百分比為相較於冶金級矽全部重量的0.1%，以及將此混和物引入加熱爐(heating furnace)並將溫度加熱至1500°C以熔化此混和物。維持此溫度5個小時，隨後將溫度降至室溫。將冷卻後之冶金級矽粉碎至具有250微米之平均粒徑。使用ICP對冶金級矽進行元素分析，其結果發現鎳被負載至冶金級矽內且鎳並沒有損失。
在流化床反應器中引入負載有0.1重量%之銅的170克冶金級矽以及含有0.5重量%鎳(相較於冶金級矽全部重量)的氯化鎳(NiCl2 )，隨後在525°C的溫度、20 barG的壓力以及氫氣與四氯化矽之莫耳比為2:1的條件下進行氫氯化5小時以產生三氯矽烷。
實例5
將純度為99%或以上的冶金級矽與金屬銅混和，其中銅(Cu)所佔的重量百分比為相較於冶金級矽全部重量的0.1%，以及將此混和物引入加熱爐(heating furnace)並將溫度加熱至1500°C以熔化此混和物。維持此溫度5個小時，隨後將溫度降至室溫。將冷卻後之冶金級矽粉碎至具有250微米之平均粒徑。使用ICP對冶金級矽進行元素分析，其結果發現銅被負載至冶金級矽內且銅並沒有損失。
在流化床反應器中引入負載有0.1重量%之銅的170克冶金級矽，隨後在525°C的溫度、20 barG的壓力以及氫氣與四氯化矽之莫耳比為2:1的條件下進行氫氯化5小時以產生三氯矽烷。
實例6
將純度為99%或以上的冶金級矽與金屬鎳混和，其中鎳(Ni)所佔的重量百分比為相較於冶金級矽全部重量的0.1%，以及將此混和物引入加熱爐(heating furnace)並將溫度加熱至1500°C以熔化此混和物。維持此溫度5個小時，隨後將溫度降至室溫。將冷卻後之冶金級矽粉碎至具有250微米之平均粒徑。使用ICP對冶金級矽進行元素分析，其結果發現鎳被負載至冶金級矽內且鎳並沒有損失。
在流化床反應器中引入負載有0.1重量%之鎳的170克冶金級矽，隨後在525°C的溫度、20 barG的壓力以及氫氣與四氯化矽之莫耳比為2:1的條件下進行氫氯化5小時以產生三氯矽烷。
比較例1
在流化床反應器中引入純度為99%或以上、平均粒徑為250微米以及不含催化劑的170克冶金級矽，隨後在525°C的溫度、20 barG的壓力以及氫氣與四氯化矽之莫耳比為2:1的條件狀況下進行氫氯化5小時以產生三氯矽烷。
＜實驗例＞
三氯矽烷產值之量測
對實例1至6以及比較例1之三氯矽烷(SiHCl3 )依據反應時間之產值做量測，其結果列於下文之表1與第1圖。
表1
請參考表1與第1圖，可以得知，相較於比較例1只使用冶金級矽進行氫氯化反應，本發明實例1至6中使用負載有第一金屬催化劑之冶金級矽進行氫氯化反應，其最終的產值可提升約22%。
再者，比較實例1至4之間的結果，使用於內部與外部具有不同催化劑的冶金級矽相較於使用於內部與外部具有相同催化劑的冶金級矽，其產值可以增加11%。
無
第1圖繪示了本發明實例1至6以及比較例1三氯矽烷(trichlorosilane，SiHCl3 )產值對反應時間的曲線圖表。

Claims (8)

  1. 一種三氯矽烷(trichlorosilane)的製備方法，包括：使一第一金屬催化劑負載(supporting)至一冶金級矽(metallurgical silicon，MG-Si)內，其中所負載之該第一金屬催化劑之重量相對於該冶金級矽之全部重量的百分比係為0.01%至10%，該第一金屬催化劑係選自由銅(copper，Cu)、鎳(nickel，Ni)、鐵(iron，Fe)、鋁(aluminium，Al)、鈷(cobalt，Co)、鉑(platinum，Pt)、金(gold，Au)、釕(ruthenium，Ru)以及鈀(palladium，Pd)所組成之群組，以及使該第一金屬催化劑負載至該冶金級矽之步驟包括：在高於該冶金級矽之熔點的一溫度下，將該第一金屬催化劑之一前驅化合物注入(injecting)該冶金級矽；以及將該溫度降低至室溫；以及提供四氯化矽(silicon tetrachloride)與氫氣至負載有該第一金屬催化劑(catalyst-supported)之該冶金級矽以進行一氫氯化反應。
  2. 如請求項1所述之製備方法，另包括將一第二金屬催化劑負載至該冶金級矽上的步驟，其中所負載之該第二金屬催化劑之重量相對於該冶金級矽之全部重量的百分比係為0.01%至20%，該第二金屬催化劑係選自由銅(copper，Cu)、鎳(nickel，Ni)、鐵(iron，Fe)、鋁(aluminium，Al)、鈷(cobalt，Co)、鉑(platinum，Pt)、金(gold，Au)、釕(ruthenium，Ru)以及鈀(palladium，Pd)所組成之群組，以及將該第二金屬催化劑負載至該冶金級矽上的步驟之執行係藉由先將負載有該第一金屬催化劑之該冶金級矽與該第二金屬催化劑之一前驅化合物混合，然後在高於該第二金屬催化劑之該前驅化合物的熔點的一溫度下進行一熱處理。
  3. 如請求項2所述之製備方法，其中將該第二金屬催化劑負載至該冶金級矽上的步驟以及進行該氫氯化反應的步驟係同時進行。
  4. 如請求項1所述之製備方法，其中該冶金級矽具有10微米至500微米之平均粒徑。
  5. 如請求項1所述之製備方法，其中該氫氯化反應之步驟係於300℃至800℃之溫度以及1巴(bar)至50巴之壓力下進行。
  6. 如請求項1所述之製備方法，其中於進行該氫氯化反應之步驟中所提供之四氯化矽與氫氣的莫耳比為1：5至1：2。
  7. 如請求項2所述之製備方法，其中該第一金屬催化劑與該第二金屬催化劑互不相同。
  8. 如請求項1所述之製備方法，其中該第一金屬催化劑係負載至該冶金級矽內部。
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