翁博豐(任職于陜西天宏硅材料有限責(zé)任公司，陜西 咸陽 712038)

多晶硅是光伏電池組件的主要原料，中國不僅為國內(nèi)，也為國外的眾多太陽能電池生產(chǎn)商提供多晶硅原料。在目前國內(nèi)普遍采用的改良西門子法生產(chǎn)多晶硅工藝中，在線氣相色譜儀發(fā)揮著重要作用，通過對H2、HCL、TCS、STC、DCS、CH4等工藝介質(zhì)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，起到控制生產(chǎn)過程，確保產(chǎn)品質(zhì)量的作用，并能優(yōu)化多晶硅生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量。

在線色譜儀[1]的生產(chǎn)廠家中，西門子、ABB、SRA(安捷倫技術(shù))是世界范圍內(nèi)多晶硅廠家選擇最多的三大公司。尤其以西門子和ABB兩家公司基本平分了中國的多晶硅市場，而SRA(安捷倫技術(shù))則在中國多晶硅市場應(yīng)用的較少。

1 西門子在線色譜儀的應(yīng)用

在線色譜儀在多晶硅生產(chǎn)中的應(yīng)用點(diǎn)頗多?？蓽y量如氫氣補(bǔ)充氣、氯氣、氯化氫、三氯氫硅合成出口、三氯氫硅精餾出口、還原爐進(jìn)料、還原爐出料、轉(zhuǎn)化爐進(jìn)料、尾氣回收氣等眾多關(guān)系中間產(chǎn)品質(zhì)量的地點(diǎn)。

西門子在線色譜儀具有長期可靠的氯硅烷應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，而且設(shè)計(jì)有一套解決方案，這套解決方案以在線氣相色譜儀為基礎(chǔ)，使用了MAXUMⅡ在線色譜儀和特定的樣品預(yù)處理系統(tǒng)。連續(xù)采樣連續(xù)分析，整個(gè)采樣分析過程在密閉的系統(tǒng)中完成，這樣就不需要斷開和連上取樣鋼瓶，樣品不會在大氣中暴露，既避免了污染樣品的風(fēng)險(xiǎn)，又大大增加了采樣頻次。

西門子MAXUMⅡ在線氣相色譜儀以模塊化設(shè)計(jì)[2]，以及在分析配置方面具有很高的靈活性而著稱。針對在多晶硅生產(chǎn)中不同的測量任務(wù)，西門子MAXUMⅡ在線氣相色譜儀具有不同的功能:空氣浴柱箱，帶防腐蝕吹掃、并行分析，縮短分析周期、根據(jù)反應(yīng)和性能特別選擇的分離色譜柱類型、對吹掃氣進(jìn)行的干燥、使用特殊的進(jìn)樣和柱切技術(shù)、使用不同類型的檢測器、使用抗腐蝕性物質(zhì)和特殊的密封組件。

2 SRA(安捷倫技術(shù))在線色譜儀的應(yīng)用

安捷倫公司將瓦里安公司收購后，將其AgilentMircoGC系列產(chǎn)品工藝線賣給了SRA公司。Agilent3000系列產(chǎn)品在多晶硅行業(yè)中有不少應(yīng)用。Agilent3000微型氣相色譜儀可快速、準(zhǔn)確、可靠地進(jìn)行在線氣體樣品分析。此儀器非常適用于燃料電池開發(fā)中氣流的快速分析和石化工業(yè)，包括煉廠氣、天然氣的生產(chǎn)和配給、化工工業(yè)、石油和天然氣的勘探。模塊化3000型微型氣象色譜儀可靠性高，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)期、無故障的運(yùn)轉(zhuǎn)。

使用1至4個(gè)色譜通道來設(shè)計(jì)3000型氣相色譜儀系統(tǒng)以適合不同的特定應(yīng)用需要。各種微型工型樣品進(jìn)樣器、色譜柱、樣品調(diào)節(jié)器和特定應(yīng)用報(bào)告供多晶硅行業(yè)進(jìn)行選擇。Cerity軟件以樣品為中心，只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)就可開始分析并生成報(bào)告。各種技能水平的操作人員都可使用Cerity軟件獲得準(zhǔn)確一致的結(jié)果，而不必是色譜分析工作人員。如果必要，前一天晚上生成的數(shù)據(jù)能在第二天進(jìn)行再處理。

由于安捷倫在線色譜儀配置相對簡單，故其在多晶硅行業(yè)應(yīng)用相對較少，在測量尾氣回收氫氣純度、三氯氫硅合成組分上有一定應(yīng)用。

3 ABB在線色譜儀的應(yīng)用

多晶硅在線工藝檢測中ABB公司基本使用PGC2000氣相色譜儀。該系列色譜儀在石油化工[3]、石油煉制、化工、電力、煤礦、鋼鐵、食品、環(huán)保等行業(yè)已取得了廣泛的應(yīng)用，具有豐富的色譜應(yīng)用技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，可以根據(jù)用戶的工藝過程提供卓有成效的色譜分析技術(shù)，并在指定的時(shí)間內(nèi)取得令人滿意的分析結(jié)果[4]。

色譜控制器的電路板是按功能方式進(jìn)行劃分與設(shè)計(jì)的，使得查找問題容易，且更換電路板簡單、快捷。電路的所有器件均采用CMOS部件，功耗低，發(fā)熱量少，整個(gè)控制器不需要風(fēng)扇和外部冷卻。

控制器設(shè)計(jì)采用了多主板、多CPU方式，即每一功能板都有自己的CPU，主控制板的CPU起整機(jī)協(xié)調(diào)的作用，這樣減低了主控制板的負(fù)擔(dān)，對主機(jī)速率要求低，穩(wěn)定性好，提高了系統(tǒng)可靠性。

ABB在線色譜儀在多晶硅行業(yè)上較西門子起步晚，相對于西門子來說多晶硅廠家選擇的不多，但是相信ABB在線色譜儀會逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍的。

4 結(jié)語

通過簡單介紹西門子、SRA(安捷倫技術(shù))、ABB三個(gè)不同廠家的在線色譜儀，對不同的在線色譜儀有了初步了解，綜合評價(jià)三家產(chǎn)品各有優(yōu)缺點(diǎn)，故多晶硅廠家可以結(jié)合自己的實(shí)際需要進(jìn)行選擇。相信在在線色譜儀的幫助下對多晶硅廠家的生產(chǎn)工藝監(jiān)控能有較大的幫助，能相對提高國內(nèi)多晶硅行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平。

[1]SABINEMULENKAMP.流程工業(yè)生產(chǎn)的檢測過程-在線色譜分析法的應(yīng)用將更加廣泛[J].流程工業(yè)，2006(4):17-19.

[2]羅伯特E謝爾曼.過程分析儀樣品處理系統(tǒng)技術(shù)[M].北京:化工出版社，2004:78-109.

[3]MARGARETG.HandbookofPetrochemicals&Process[M].GowerPublishingCoMPanyLimited,1997:101-112.

[4]朱良漪.分析儀器手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1997:80-89.