硅料回收是指對廢棄的硅料進(jìn)行再利用或處理的過程。硅料是一種重要的材料,廣泛應(yīng)用于電子、光電子、太陽能等領(lǐng)域。由于硅料的高附加值和廣泛使用,回收硅料可以減少資源浪費(fèi),降低環(huán)境污染。
硅是地殼上豐富的元素半導(dǎo)體, 性質(zhì)而工藝技術(shù)比較成熟,已成為固態(tài)電子器件的主要原料。為適應(yīng)超大規(guī)模集成電路的需要,高完整性高均勻度(尤其是氧的分布) 的硅單晶制備技術(shù)正在發(fā)展。雖然在超速集成電路方面砷化鎵材料表現(xiàn)出的性,但尚不可能全面取代硅的地位。硅材料在各種晶體三極管、尤其是功率器件制造方面仍是主要的材料。無定形硅可能成為同單晶硅并列的重要硅材料。無定形硅和多晶硅太陽電池的成功將使硅材料的消耗量急劇增加。
生產(chǎn)電子器件用的硅單晶除對位錯密度有一定限制外,不允許有小角度晶界、位錯排、星形結(jié)構(gòu)等缺陷存在。位錯密度低于 200/厘米2者稱為無位錯單晶,無位錯硅單晶占產(chǎn)量的大多數(shù)。在無位錯硅單晶中還存在雜質(zhì)原子、空位團(tuán)、自間隙原子團(tuán)、氧碳或其他雜質(zhì)的沉淀物等微缺陷。微缺陷集合成圈狀或螺旋狀者稱為旋渦缺陷。熱加工過程中,硅單晶微缺陷間的相互作用及變化直接影響集成電路的成敗。
硅具有優(yōu)良的半導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)。禁帶寬度適中,為1.12電子伏。載流子遷移率較高,電子遷移率為1350厘米2/伏·秒,空穴遷移率為480厘米2/伏·秒。本征電阻率在室溫(300K)下高達(dá)2.3×105歐·厘米,摻雜后電阻率可控制在104~10-4 歐·厘米的寬廣范圍內(nèi),能滿足制造各種器件的需要。硅單晶的非平衡少數(shù)載流子壽命較長,在幾十微秒至1毫秒之間。
目前,世界上絕大部分廠家采用傳統(tǒng)的改良西門子法生產(chǎn)硅料,作為成熟的技術(shù)路線,其降本增效潛力已近極限。作為硅料的保利協(xié)鑫十余年如一日,不斷尋求技術(shù)突破以實現(xiàn)提質(zhì)增效,其的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的硅烷流化床法顆粒硅(FBR法顆粒硅)技術(shù)已趨成熟,在產(chǎn)品純度、能耗、產(chǎn)能等各項指標(biāo)上,均大幅改良西門子法。
光伏組件回收成為新熱點(diǎn) 太陽能光伏發(fā)電,是世界能源綠色轉(zhuǎn)型的生力軍,其供應(yīng)鏈包括了從硅材料提純、鑄錠拉棒、切片、電池和輔材、組件、平衡部件以及系統(tǒng)集成、應(yīng)用和退役回收。
1956年研究成功氫還原三氯氫硅法。對硅中微量雜質(zhì)又經(jīng)過一段時間的探索后,氫還原三氯氫硅法成為一種主要的方法。到1960年,用這種方法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)已具規(guī)模。硅整流器與硅閘流管的問世促使硅材料的生產(chǎn)一躍而居半導(dǎo)體材料的。60年代硅外延生長單晶技術(shù)和硅平面工藝的出現(xiàn),不但使硅晶體管制造技術(shù)趨于成熟,而且促使集成電路迅速發(fā)展。80年代初全世界多晶硅產(chǎn)量已達(dá)2500噸。硅還是有前途的太陽電池材料之一。用多晶硅制造太陽電池的技術(shù)已經(jīng)成熟;無定形非晶硅膜的研究進(jìn)展迅速;非晶硅太陽電池開始進(jìn)入市場。
在可再生能源逐漸替代石油能源的今天,進(jìn)行太陽能電池板的長期回收基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對加快建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、真正實現(xiàn)可再生能源和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,具有重要的意義。
國際可再生能源署(IRENA)的一項研究證實:到2050年,世界范圍內(nèi)報廢的光伏電池板數(shù)量將達(dá)到數(shù)千萬噸(特別是在中國、美國、日本、印度和德國)——回收后價值將超過150億美元。 僅在中國,2020年廢棄的光伏組件就將達(dá)到2000萬噸,是埃菲爾鐵塔重量的2000倍。