三氯氫硅(化學(xué)式SiHCl?)是硅化合物家族中至關(guān)重要的中間體材料,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體和光伏產(chǎn)業(yè)。這種無(wú)色透明液體具有刺激性氣味,在潮濕空氣中極易水解產(chǎn)生氯化氫煙霧,因此儲(chǔ)存時(shí)需要嚴(yán)格隔絕水分。其分子結(jié)構(gòu)由一個(gè)硅原子與三個(gè)氯原子及一個(gè)氫原子組成,這種特殊構(gòu)型使其成為制備高純度多晶硅的核心原料。
在工業(yè)生產(chǎn)中,三氯氫硅主要通過(guò)硅粉與氯化氫在流化床反應(yīng)器(溫度300-350℃)中合成,反應(yīng)過(guò)程會(huì)同步生成四氯化硅等副產(chǎn)物。需要特別關(guān)注的是其精餾提純環(huán)節(jié),通常采用多級(jí)連續(xù)精餾塔(壓力0.3-0.5MPa)來(lái)獲得電子級(jí)純度(≥99.9999%)。這種高純產(chǎn)品在西門子法生產(chǎn)多晶硅時(shí),會(huì)通過(guò)化學(xué)氣相沉積在發(fā)熱體表面分解,形成光伏行業(yè)所需的高純硅棒。
從安全角度來(lái)看,三氯氫硅屬于第8類危險(xiǎn)化學(xué)品,其閃點(diǎn)-18℃且遇明火極易燃燒,儲(chǔ)存時(shí)必須使用氮?dú)饷芊獾谋Wo(hù)系統(tǒng)。操作人員需配備防腐蝕裝備,因?yàn)槠湔羝粌H具有強(qiáng)腐蝕性,遇水反應(yīng)產(chǎn)生的鹽酸霧還會(huì)嚴(yán)重刺激呼吸道。現(xiàn)代工廠普遍采用DCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)來(lái)減少人工接觸,同時(shí)配備噴淋吸收塔(處理能力≥2000m3/h)等應(yīng)急設(shè)施。
在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中,三氯氫硅的成本占比高達(dá)20%-30%,其質(zhì)量直接影響太陽(yáng)能電池片的轉(zhuǎn)換效率。近年來(lái)的技術(shù)突破主要體現(xiàn)在閉路循環(huán)工藝上,通過(guò)將副產(chǎn)物四氯化硅轉(zhuǎn)化為原料,使得單耗從最初的1.5kg/kg-Si降至1.2kg/kg-Si以下。隨著N型單晶硅片的普及,對(duì)三氯氫硅中硼、磷等雜質(zhì)含量的要求已提升至ppb級(jí)(<0.1μg/g),這促使生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)改進(jìn)純化技術(shù)。