Назначение:

Предназначена для изготовления гранулированного поликристаллического кремния солнечного качества с размером гранул до 1 мм из моносилана в непрерывном режиме работы после предварительной оптимизации режимных параметров процесса получения гранулированного поликристаллического кремния в реакторе кипящего слоя.

Краткое описание и основные технико-экономические показатели, преимущества перед существующими аналогами:

Принцип работы установки заключается в создании кипящего (псевдоожиженного) слоя мелкодисперсных кремниевых частиц-затравок с последующим осаждением кремния на их поверхности из моносилана. 

Для этого в кварцевый реактор загружается исходное количество мелкодисперсных кремниевых частиц-затравок с заданным распределением частиц по размерам. Проводится откачка и продувка азотом реактора и газовых магистралей для удаления из технологической среды следов воздуха и влаги. В процессе вывода температуры в реакторе на заданное значение в нижнюю его часть через газораспределительную решетку с заданной скоростью подается ожижающий азот для создания кипящего слоя частиц-затравок. В ходе нагрева кипящего слоя азот постепенно замещается водородом.

После достижения кипящим слоем рабочей температуры в реактор подается моносилан в смеси с водородом. На поверхности нагретых кремниевых частиц-затравок происходит химическая реакция с образованием кремния. Частицы-затравки при этом увеличиваются в размере, за счёт чего образуются гранулы поликристаллического кремния. Гранулы поликристаллического кремния заданного размера опускаются в нижнюю часть реактора и выводятся из реактора при помощи устройства выгрузки. Для возмещения массы кипящего слоя и обеспечения непрерывности процесса в реактор через устройство загрузки подаётся определенное количество новых кремниевых частиц-затравок.

Основные преимуществами разработанной технологии являются:

высокая производительность;

сравнительная простота оборудования и возможность организации

 непрерывного автоматизированного технологического процесса;

низкое удельное потребления энергии по сравнению с используемыми реакторами стержневого типа;

низкая, по сравнению с традиционной Сименс-технологией, себестоимость получаемых изделий.

 

Производительность до 3 кг/ч

Внутренний диаметр рабочей зоны реактора 150 мм

Температура в зоне кипящего слоя до 850 °С

Мощность внешнего резистивного электронагревателя до 25 кВт

Размер исходных частиц кремния от 0,25 до 0,30 мм

Размер выгружаемых частиц кремния до 1 мм

 

Степень готовности разработки:

Лабораторный образец установки с реактором кипящего слоя (фото), математические модели позволяющие провести оптимизацию процесса в реакторе кипящего слоя и масштабный переход, исходные расчетные данные на опытно-промышленную установку для получения гранулированного кремния термическим разложением моносилана в смеси с водородом в реакторе кипящего сло