Post by pling on Nov 15, 2015 15:36:19 GMT
Første trinn i fremstillingen av polysilisium er å lage metallurgisk silisium. Metallurgisk silisium fremstilles ofte av silisium fra kvarts og skal etter prosessering ha en minimum renhet >96% silisium. Normalt oppnår man en renhet på 98,5% etter dette prosesstrinnet. Kvarts med den største naturlige renheten benyttes i prosessen.
Typiske urenheter i metallurgisk silisium (kilde: Quartz Corp blog):
Til sammenligning har Dorfner Anzaplan utført en analyse "Chemical analyses of raw quartz samples analyzed by ICP-OES at Anzaplan" (side 70) av råkvarts fra Kvinnherad:
Urenhetene i kvartsen etter rensing kan du se her.
Neste trinn for å lage polysilisium (Solar grade silicon) er ytterligere rensing av metallurgisk silisium. Dette gjøres normalt etter 3 forskjellige prinsipper: Siemens prosessen, Union Carbide prosessen og Ethyl corporation prosessen. Siemens-prosessen innebærer termisk dekomponering av triklorsilan på oppvarmede Si stenger. Union Carbide prosessen involverer termisk dekomponering av monosilan på oppvarmede Si stenger. Ethyl Corporation prosessen involverer termisk dekomponering av monosilan på fluidisert sjikt av oppvarmede Si-partikler. Siemens-prosessen er den mest benyttede i dag.
I den siste tiden har det blitt stadig mer fokus på "Fluidized Bed Reactor" (FBR). Dette er en mindre energikrevende (og dermed billigere) måte å fremstille polysilisium på.
Rec Silicon skriver følgende:
- REC Silicon has developed the unique Fluidized Bed Reactor (FBR) silicon refining process, a next-generation method of refining silicon. With the FBR process, we can produce solar-grade silicon at a lower cost, while using 80-90 percent less energy than the traditional Siemens method for converting silane gas to high purity silicon. REC Silicon is in high-volume production of NextSiTM granular polysilicon using the FBR technology at our Moses Lake plant in Washington, USA.
- FBR is more efficient for several reasons. Firstly, it does not waste energy by placing heated gas and silicon in contact with cold surfaces. Secondly, it produces more silicon per cubic meter of reactor space because the silicon crystals have a larger total surface area than the rods used in the Siemens process. Thirdly, it is a continuous process rather than a batch process so there is less wasted downtime or setup effort required. And finally, unlike the Siemens process which requires the breaking of polysilicon rods, FBR granular is harvested in a ready to use form.
Det er forventet at ca. 15% av polysilisiumet produseres med FBR prosessen i 2018.
Typiske urenheter i metallurgisk silisium (kilde: Quartz Corp blog):
| Element | O | Fe | Al | Ca | C | Mg | Ti | Mn | Zr | V | Cu | Cr | Ni | Mo | P | B | Na | Li |
| Lav (ppm) | 100 | 300 | 300 | 20 | 50 | 5 | 100 | 10 | 5 | 1 | 5 | 5 | 10 | 1 | 5 | 5 | - | - |
| Høy (ppm) | 5000 | 25000 | 5000 | 2000 | 1500 | 200 | 1000 | 300 | 300 | 300 | 100 | 150 | 100 | 10 | 70 | 100 | - | - |
Til sammenligning har Dorfner Anzaplan utført en analyse "Chemical analyses of raw quartz samples analyzed by ICP-OES at Anzaplan" (side 70) av råkvarts fra Kvinnherad:
| Element | O | Fe | Al | Ca | C | Mg | Ti | Mn | Zr | V | Cu | Cr | Ni | Mo | P | B | Na | Li |
| Lav (ppm) | - | 2,7 | 24 | 1,3 | 11 | 0,4 | 1,4 | 0,05 | <0,1 | - | <0,05 | <0,05 | - | - | - | - | 7,9 | 0,5 |
| Høy (ppm) | - | 125 | 504 | 16 | 307 | 23 | 7,2 | 2,3 | <0,1 | - | 0,09 | 0,06 | - | - | - | - | 111 | 2,6 |
Neste trinn for å lage polysilisium (Solar grade silicon) er ytterligere rensing av metallurgisk silisium. Dette gjøres normalt etter 3 forskjellige prinsipper: Siemens prosessen, Union Carbide prosessen og Ethyl corporation prosessen. Siemens-prosessen innebærer termisk dekomponering av triklorsilan på oppvarmede Si stenger. Union Carbide prosessen involverer termisk dekomponering av monosilan på oppvarmede Si stenger. Ethyl Corporation prosessen involverer termisk dekomponering av monosilan på fluidisert sjikt av oppvarmede Si-partikler. Siemens-prosessen er den mest benyttede i dag.
I den siste tiden har det blitt stadig mer fokus på "Fluidized Bed Reactor" (FBR). Dette er en mindre energikrevende (og dermed billigere) måte å fremstille polysilisium på.
Rec Silicon skriver følgende:
- REC Silicon has developed the unique Fluidized Bed Reactor (FBR) silicon refining process, a next-generation method of refining silicon. With the FBR process, we can produce solar-grade silicon at a lower cost, while using 80-90 percent less energy than the traditional Siemens method for converting silane gas to high purity silicon. REC Silicon is in high-volume production of NextSiTM granular polysilicon using the FBR technology at our Moses Lake plant in Washington, USA.
- FBR is more efficient for several reasons. Firstly, it does not waste energy by placing heated gas and silicon in contact with cold surfaces. Secondly, it produces more silicon per cubic meter of reactor space because the silicon crystals have a larger total surface area than the rods used in the Siemens process. Thirdly, it is a continuous process rather than a batch process so there is less wasted downtime or setup effort required. And finally, unlike the Siemens process which requires the breaking of polysilicon rods, FBR granular is harvested in a ready to use form.
Det er forventet at ca. 15% av polysilisiumet produseres med FBR prosessen i 2018.