本发明涉及含硅烷尾气的回收利用领域,具体涉及半导体或光伏行业含硅烷尾气的回收系统。
背景技术:
1、在太阳能电池领域,为了减少硅片表面的入射光反射率,增加光的吸收,通常会在硅片表面制备一层减反射膜,可以大大的降低太阳光的反射。采用cvd法(化学气相沉积法)制备的氮化硅薄膜,既具有良好的减反射效果,又有很好的表钝化和体钝化的作用,现在生产中使用最为普遍。硅烷是通常被用来制备氮化硅薄膜的材料之一,一般性的反应方程式为:4nh3+ 3sih4= si3n4+ 12h2。类似的在光伏电池制造过程中通常需要沉积一定厚度的非晶硅或多晶硅层,同样需要应用硅烷气;另外在半导体行业制备外延层过程中也需要应用硅烷气进行外延层沉积,一般性的反应方程式为sih4= si + 2h2。在以上反应中,硅烷(sih4)和氨气(nh3)都不会反应完全,生产过程中会有很大一部分原料气随着反应尾气被抽走,不仅会造成经济损失,排放到大气中还会有环保隐患。而同时为了反应的持续进行,又需要额外补充硅烷和氨气,这又增加了生产成本。
2、以上薄膜制备或外延过程中排放的尾气组分主要为硅烷、氨气、氮气和氢气,各个组分单独分离出来或者将混合气分离出来得到单组分或者混合组分都是重要的工业原材料。
3、本发明考虑从上述尾气中分离出硅烷与氨气的混合气,将针对含硅烷尾气中的硅烷与氨气的混合气回收回来继续使用,不仅能够降低生产成本,还能够解决环保隐患。
技术实现思路
1、鉴于此,本发明的目的在于将针对含硅烷尾气中的硅烷与氨气的混合气回收回来继续使用,不仅能够降低生产成本,还能够解决环保隐患。
2、为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、第一方面,本发明提供半导体或光伏行业含硅烷尾气的回收系统,所述回收系统包括依次设置的原料气压缩机模块、膜分离组件模块、监测模块和混合模块。
4、优选的,所述原料气压缩机模块包括依次设置的过滤器和压缩机,所述过滤器的出口端连接所述压缩机的进口端,所述压缩机的出口端连接所述膜分离组件模块。
5、优选的,所述膜分离组件模块包括不小于四个的偶数个膜分离组件,所述偶数个膜分离组件之间并列连接。
6、优选的,
7、所述膜分离组件模块包括第一膜分离组件、第二膜分离组件、第三膜分离组件和第四膜分离组件;
8、被压缩机压缩后的尾气依次经过第一膜分离组件、第二膜分离组件、第三膜分离组件和第四膜分离组件;
9、第四膜分离组件被配置为分离硅烷与氨气的混合气和氢气与氮气的混合气。
10、优选的,
11、所述监测模块包括气体监测装置,所述气体监测装置被配置为监测第四膜分离组件分离的硅烷与氨气的混合气中硅烷与氨气的含量。
12、优选的,
13、所述混合模块包括混气罐,所述混气罐包括第一进气口、第二进气口、第三进气口和出气口;
14、所述第四膜分离组件分离的硅烷与氨气的混合气被输送至所述混气罐的第一进气口;
15、高纯硅烷被输送至所述混气罐的第二进气口;
16、高纯氨气被输送至所述混气罐的第三进气口;
17、所述混气罐中混合后的硅烷与氨气的混合气被输送至镀膜或外延的生产车间。
18、优选的,
19、所述高纯硅烷的输送管路上设置有第一气体流量计,
20、所述高纯氨气的输送管路上设置有第二气体流量计。
21、第二方面,提供半导体或光伏行业含硅烷尾气的回收方法,包括以下步骤:
22、1)将含硅烷的尾气输送至原料气压缩机模块进行过滤和压缩处理;
23、2)将过滤和压缩处理后的尾气输送至膜分离组件模块进行膜分离,得到氢气与氮气的混合气和硅烷与氨气的混合气;
24、3)将硅烷与氨气的混合气输送至监测模块;
25、4)将监测后的硅烷与氨气的混合气输送至混合模块,分别将高纯硅烷和高纯氨气输送至混合模块,将混合模块中混合后的硅烷与氨气的混合气输送至薄膜沉积或外延的生产车间。
26、第三方面,提供本发明所述的回收系统在薄膜沉积或外延中的应用。
27、第四方面,提供本发明所述的回收系统在薄膜沉积工序中的硅烷与氨气的混合气回收中的应用。
28、相对于现有技术,本发明的有益效果在于:
29、本发明将半导体或光伏行业含硅烷的尾气,首先,输送至原料气压缩机模块进行过滤和压缩处理,脱除尾气中可能存在的颗粒物、粉尘等杂质;随后送入压缩机增压。然后,将过滤和压缩处理后的尾气输送至膜分离组件模块进行膜分离,得到了两股气,一股气为氢气与氮气的混合气,另一股气为硅烷与氨气的混合气。再次,将硅烷与氨气的混合气输送至监测模块,监测模块能够监测出硅烷与氨气的混合气中硅烷与氨气的含量/占比;另外一端,一路高纯硅烷和一路高纯氨气经过各自的气体流量计也输送到混合模块中,两路气体的气体流量计和回收气端的监测模块连锁,以特定的比例输送到混合模块中和硅烷与氨气的混合气混合。然后,回收气(硅烷与氨气的混合气)和补充气(高纯硅烷、高纯氨气)经过混合模块混合之后,达到工艺生产要求的比例,经管道输送至薄膜沉积或外延生产车间继续使用。
30、使用本发明可将含硅烷的尾气中的硅烷与氨气的混合气回收回来继续使用,不仅能够降低生产成本,还能够解决环保隐患。
1.半导体或光伏行业含硅烷尾气的回收系统,其特征在于,所述回收系统包括依次设置的原料气压缩机模块、膜分离组件模块、监测模块和混合模块。
2.根据权利要求1所述的回收系统,其特征在于,所述原料气压缩机模块包括依次设置的过滤器和压缩机,所述过滤器的出口端连接所述压缩机的进口端,所述压缩机的出口端连接所述膜分离组件模块。
3.根据权利要求2所述的回收系统,其特征在于,
4.根据权利要求2所述的回收系统,其特征在于,
5.根据权利要求4所述的回收系统,其特征在于,
6.根据权利要求5所述的回收系统,其特征在于,
7.根据权利要求6所述的回收系统,其特征在于,
8.半导体或光伏行业含硅烷尾气的回收方法,其特征在于,包括以下步骤:
9.权利要求1-7任一项所述的回收系统在薄膜沉积工序中的应用。
10.权利要求1-7任一项所述的回收系统在薄膜沉积工序中的硅烷与氨气的混合气回收中的应用。