硅的循環(huán)利用
　　
　　硅是IT業(yè)的基礎，所有的芯片都由硅制成，除了芯片之外，硅還是制造陶瓷和太陽能光伏電池的重要原料。芯片級多晶硅的純度級別要求達到9個“9”以上（9N～12N），而光伏電池需要的多晶硅純度級別為6個“9”（6N）。回收的硅片如何處理才能變成制造這些高純度產(chǎn)品的原料？此外，多晶硅生產(chǎn)過程中還會生成大量的副產(chǎn)物，它們還能夠利用嗎？
　　
　　硅循環(huán)利用面臨的問題
　　
　　隨著太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電池用多晶硅的需求以每年30%的速度增長，預計到2011年，全球的多晶硅需求量將達到8萬噸以上，而我國目前（截至到2009年 3月）多晶硅產(chǎn)能可達2萬噸/年，到2011年左右多晶硅產(chǎn)能將達到10萬噸/年。無論是太陽能電池還是硅芯片，都有一定的使用壽命，當這些產(chǎn)品達到壽命被替換之后，如此多的硅將如何處理？循環(huán)利用是較為可行的技術方案。不過，多晶硅的價格變動幅度很大，在2005年時，多晶硅價格僅為30美元/千克，到 2008年則一路飆升到接近500美元/千克，但今后數(shù)年內，由于產(chǎn)能大于需求，價格可能降到100美元/千克以下，接近國內企業(yè)的生產(chǎn)成本（70～100美元/千克），而國外大企業(yè)的生產(chǎn)成本則僅為30美元/千克。如果硅循環(huán)利用的成本超過這個價格，企業(yè)將很難產(chǎn)生使用再生硅的熱情。推動硅的循環(huán)利用，除了環(huán)境保護的法律制約之外，降低循環(huán)利用的成本也是一種重要的手段，這就要求科學家們開發(fā)更便宜，更清潔的硅循環(huán)利用技術。
　　
　　廢棄電子級硅片的循環(huán)利用
　　
　　廢棄的電子級硅片主要來源于回收的舊芯片，以及在晶圓廠中報廢的產(chǎn)品，根據(jù)IBM的估計，2007年全球半導體業(yè)每年報廢大約300萬片晶圓，總重量大約 180余噸。由于光伏級硅的售價暴漲，它們目前最好的出路是被用作太陽能電池的原料，但這些硅片并不能直接拿來熔融成硅錠去制造太陽能電池，因為它們已經(jīng)經(jīng)過摻雜，還擁有金屬連線和表面氧化層，必須經(jīng)過一定的處理。通常除去硅片上電路和氧化層的方法是噴砂處理法和酸腐蝕法。噴砂處理法就是向硅片表面高速噴射白剛玉砂等高硬度物質，將硅片表面的電路和氧化層“打碎”并除去。酸腐蝕法就是利用氫氟酸、硝酸、乙酸配成酸腐蝕液，在對純硅損傷較小的條件下除去金屬和氧化物層等雜質。對于那些較大的硅片，噴砂法較為適宜，而較小的硅片，酸腐蝕法處理較為合適。經(jīng)過這些處理后，硅片的純度將能夠滿足太陽能電池的需求。目前有多家公司在從事廢棄電子級硅片循環(huán)利用的研究和開發(fā)工作。
　　
　　2007年，IBM報道了一項更先進的廢棄硅片處理工藝，工程師們以研磨墊和水除去晶圓上的電路，所得的再生晶圓不但可以供給光伏電池使用，還能作為半導體生產(chǎn)線中的測試晶圓。通過采用這項技術，IBM在伯靈頓的工廠在2006 年就節(jié)約了50萬美元，2007年節(jié)約130萬美元。美國國家污染防治圓桌會議組織（NPPR）授予該工藝為“ 2007最有價值污染防治獎（2007 Most Valuable Pollution Prevention Award）”。美國應用材料（AMAT）也曾做過廢棄硅片作為測試晶圓循環(huán)利用的技術嘗試，目前它已經(jīng)在臺灣開設工廠，引進該公司的直徑為300mm的晶圓再利用設施，配備3個采用AMAT半導體工藝的潔凈室。使用該設施，AMAT可將面向LSI試制的測試晶圓的重復利用次數(shù)提高到11次。
　　
　　廢棄光伏電池用硅的循環(huán)利用
　　
　　光伏電池的生產(chǎn)和封裝過程中也會有一定的廢品率，一般為2~4%，隨著太陽能產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式發(fā)展，在生產(chǎn)過程中損失的硅片總量會逐漸增加。同時，光伏電池也有一定的使用壽命，在它們完成自己的使命之后，也需要循環(huán)利用，以免造成沉重的環(huán)境負擔。
　　在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的光伏電池碎片先回收銀質小組件，再經(jīng)過處理和重新冶煉，還可以繼續(xù)作為光伏電池原料使用。廢棄的光伏電池則需先進行拆解，然后回收。這些硅除了可以重復用于光伏電池產(chǎn)業(yè)以外，還可以制成碳化硅和氮化硅等電工和陶瓷材料。目前全球已經(jīng)有Solarworld等多家公司從事廢棄光伏電池的重復利用工作。
　　
　　多晶硅工業(yè)副產(chǎn)品的重復利用
　　
　　多晶硅的生產(chǎn)工藝主要有改良西門子法、硅烷法和物理提純法等等，其中應用最廣泛的是改良西門子法。該方法首先用硅粉和氯化氫反應，生成三氯硅烷（或稱三氯硅氫），三氯硅烷經(jīng)過分餾和精餾后，得到高純三氯硅烷，再被氫氣還原，以氣相沉積法在初始的高純多晶硅細棒上沉積生成高純硅。在這一工藝基礎上；采用尾氣干法回收工藝，并用回收的四氯硅烷氫化再生成三氯硅烷重復利用，可節(jié)約大量原料。不過，由于該法一次轉化率較低，全球多晶硅產(chǎn)業(yè)每年依然產(chǎn)生大量的四氯硅烷。目前流行的做法是利用四氯硅烷生產(chǎn)氣相法白炭黑（二氧化硅），這是一種高附加值的產(chǎn)品，被廣泛用于橡膠、塑料和高級涂料的填料，所生成的副產(chǎn)物氯化氫經(jīng)回收后，還可用于生產(chǎn)三氯硅烷。德國的瓦克公司和日本德山公司目前都使用這種工藝處理四氯硅烷。