科學技術(shù)的發(fā)展不斷推動著半導體的發(fā)展。自動化和計算機等技術(shù)發(fā)展,使硅片(集成電路)這種高技術(shù)產(chǎn)品的造價已降到十分低廉的程度。如果把現(xiàn)在國外超大規(guī)模集成電路硅片的價格換算成人民幣,則芯片上平均每50個晶體管的價格還不到一分錢。一臺微型電子計算機的售價,也只不過數(shù)百元人民幣。這樣就為電子計算機進入千家萬戶鋪平了道路。現(xiàn)在,家用電器已越來越多:電視機、錄音機、音響、洗衣機、電飯鍋、微波爐、電話等等,使我們的生活越來越現(xiàn)代化。
當然,芯片給家庭帶來的變化還遠不止于此,隨著電子化家庭的增多,一種新的生產(chǎn)生活方式--家庭工業(yè)和家庭辦公室正在產(chǎn)生。將來,坐在家里操作機器、指揮生產(chǎn)、管理公司和工廠,將成為為期不遠的現(xiàn)實。
對于以硅片為基底的光伏電池來說,晶體硅(c-Si)原料和切割成本在電池總成本中占據(jù)了的部分。光伏電池生產(chǎn)商可以通過在切片過程中節(jié)約硅原料來降低成本。降低截口損失可以達到這個效果,截口損失主要和切割線直徑有關(guān),是切割過程本身所產(chǎn)生的原料損失。提升機臺產(chǎn)量。讓硅片變得更薄同樣可以減少硅原料消耗。在過去的十多年中,硅片厚度將變成 100μm. 減少硅片厚度帶來的效益是驚人的,從330μm 到 130μm,光伏電池制造商多可以降低總體硅原料消耗量多達60%。
多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)主要為改良西門子法和硅烷法。西門子法通過氣相沉積的方式生產(chǎn)柱狀多晶硅,為了提高原料利用率和環(huán)境友好,在前者的基礎(chǔ)上采用了閉環(huán)式生產(chǎn)工藝即改良西門子法。該工藝將工業(yè)硅粉與HCl反應,加工成SiHCl3 ,再讓SiHCl3在H2氣氛的還原爐中還原沉積得到多晶硅。還原爐排出的尾氣H2、SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2 和HCl經(jīng)過分離后再循環(huán)利用。硅烷法是將硅烷通入以多晶硅晶種作為流化顆粒的流化床中,使硅烷裂解并在晶種上沉積,從而得到顆粒狀多晶硅。改良西門子法和硅烷法主要生產(chǎn)電子級晶體硅,也可以生產(chǎn)太陽能級多晶硅。
多晶硅生產(chǎn)過程中主要危險、有害物質(zhì)中氯氣、氫氣、三氯氫硅、氯化氫等主要危險特性有:
1)氫氣:與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇熱或明火即會發(fā)生爆炸。氣體比空氣輕,在室內(nèi)使用和儲存時,漏氣上升滯留屋頂不易排出,遇火星會引起爆炸。氫氣與氟、氯、溴等鹵素會劇烈反應。
2)氧氣:助燃物、可燃物燃燒爆炸的基本要素之一,能氧化大多數(shù)活性物質(zhì)。與易燃物(如乙炔、甲烷等)形成有爆炸性的混合物。
3)氯:有刺激性氣味,能與許多化學品發(fā)生爆炸或生成爆炸性物質(zhì)。幾乎對金屬和非金屬都起腐蝕作用。屬高毒類。是一種強烈的刺激性氣體。
4)氯化氫:無水氯化氫無腐蝕性,但遇水時有強腐蝕性。能與一些活性金屬粉末發(fā)生反應,放出氫氣。遇氰化物能產(chǎn)生劇毒的氰化氫氣體。
5)三氯氫硅:遇明火強烈燃燒。受高熱分解產(chǎn)生有毒的氯化物氣體。與氧化劑發(fā)生反應,有燃燒危險。極易揮發(fā),在空氣中發(fā)煙,遇水或水蒸氣能產(chǎn)生熱和有毒的腐蝕性煙霧。燃燒(分解)產(chǎn)物:氯化氫、氧化硅。
6)四氯化硅:受熱或遇水分解放熱,放出有毒的腐蝕性煙氣。
7)氫氟酸:腐蝕性極強。遇H發(fā)泡劑立即燃燒。能與普通金屬發(fā)生反應,放出氫氣而與空氣形成爆炸性混合物。
8)硝酸:具有強氧化性。與易燃物(如苯)和有機物(如糖、纖維素等)接觸會發(fā)生劇烈反應,甚至引起燃燒。與堿金屬能發(fā)生劇烈反應。具有強腐蝕性。
9)氮氣:若遇高熱,容器內(nèi)壓增大。有開裂和爆炸的危險。
10)氟化氫:腐蝕性極強。若遇高熱,容器內(nèi)壓增大,有開裂和爆炸的危險。