Polysilizium

Bei der Polysiliziumherstellung wird das metallurgische Silizium weiter aufbereitet, indem es bei Temperaturen zwischen 300 und 350 °C mit gasförmigem Chlorwasserstoff (HCl) zu Trichlorsilan (HSiCl₃) umgewandelt wird. Nach mehreren Destillationsschritten wird das Trichlorsilan unter Zufuhr von Wasserstoff (H₂) bei 1.000 - 1.150 °C im CVD-Reaktor thermisch in Silizium und Chlorwasserstoff zersetzt. Als Ergebnis des Siemens-Verfahrens scheidet sich das Silizium dabei auf eingebrachte Reinstsiliziumstäbe (Rods) ab.

Als Reaktionsnebenprodukt fällt Siliziumtetrachlorid (SiCl₄) an, das im STC-TCS (Siliziumtetrachlorid-Trichlorsilan)-Konverter zu Trichlorsilan konvertiert und in den Prozess zurückgeführt wird. Alternativ kann das Siliziumtetrachlorid unter Zuführung von Sauerstoff zu Kieselsäure verbrannt werden, die dann in anderen Industriezweigen Verwendung findet.

Das gasförmige Trichlorsilan wird nicht vollständig in einem Durchgang in CVD-Reaktor zersetzt. Das verbleibende Trichlorsilan kann im Konverter jedoch ein weiteres Mal aufbereitet und zur Gewinnung von Silizium erneut in den CVD-Reaktor eingeleitet werden, um die Ausbeute zu erhöhen.

Eine Alternative zu diesem Verfahren ist die Verwendung von Monosilan (SiH₄), das aus Trichlorsilan gewonnen wird. Monosilan wird, analog zu Trichlorsilan, mehreren Reinigungsschritten unterworfen und anschließend zur Abscheidung von Silizium verwendet. Es kommt üblicherweise bei der Verwendung von Wirbelschichtreaktoren zur Anwendung.

Das in beiden Verfahren gewonnene Polysilizium weist einen Reinheitsgrad von 8 bis 9 N (bis 99,9999999 %) auf und ist damit für die Weiterverarbeitung zu Solarzellen geeignet.

Aus dem CVD-Reaktor werden Abgase emittiert, die mit Hilfe unserer Vent Gas Recovery  wieder in brauchbare Prozessgase umgewandelt und der Siliziumproduktion zugeführt werden. Durch diesen geschlossenen Kreislauf und die Wiederverwendung des Gases können die hohen Produktions- und Energiekosten für die Herstellung von Trichlorsilan gesenkt werden.