硅的生产流程主要包括以下几个步骤:
1. 矿石开采与加工
原料采集:主要原料是石英砂(SiO2),从天然石英矿中开采。
加工:石英砂经过粉碎、筛选等工序,得到一定粒度的石英砂。
2. 制备硅石
还原反应:反应式为 SiO2 + 2C → Si + 2CO↑。
3. 精炼硅
精炼过程:将硅石与焦炭混合,在电炉中通电加热,进行还原反应,得到粗硅。
化学提纯:通过化学方法,如氢还原法、金属氯化物还原法等,进一步提纯硅。
4. 制备多晶硅
多晶硅制备:将精炼后的硅制成多晶硅锭。
区熔法:通过将精炼硅棒在高温下熔化,然后缓慢移动,使硅棒凝固成多晶硅。
5. 制备单晶硅
单晶硅制备:将多晶硅进一步提纯,制成单晶硅棒。
直拉法:将多晶硅棒加热至熔融状态,然后通过一根细长的金属棒(籽晶)将硅拉成单晶硅棒。
区熔法:与多晶硅制备中的区熔法类似,用于制备单晶硅。
6. 制备硅片
切割:将单晶硅棒切割成薄片,即硅片。
抛光:对硅片进行抛光处理,提高其表面质量。
7. 应用
硅片加工:将硅片进行进一步加工,如掺杂、腐蚀等,制成太阳能电池、半导体器件等。
以上是硅生产流程的基本步骤,实际生产中可能还会根据具体需求进行调整。