利用Y2O3(Fe(OH)3)-SiO2-CaF2渣系造渣及定向凝固分離去除硅中雜質(zhì)的工藝研究.pdf

1、太陽能以其分布廣泛、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)將成為21世紀(jì)解決能源危機(jī)與環(huán)境問題的重要途徑。硅是目前制備太陽能電池的主要原材料之一，冶金法提純制備太陽能級(jí)多晶硅技術(shù)，因其成本相對(duì)低、能耗小、投資少等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的重視。
　　 本文利用Y2O3(Fe(OH)3)-SiO2-CaF2渣系造渣及定向凝固條件分離去除硅中雜質(zhì)進(jìn)行探索性工藝研究。主要結(jié)果如下：
　　 1.采用Y2O3(Fe(OH)3)-SiO2-CaF2造渣劑在小試熔煉

2、爐中對(duì)工業(yè)硅進(jìn)行造渣探索實(shí)驗(yàn)研究。研究表明，當(dāng)反應(yīng)溫度為1600℃，Y2O3/SiO2=0.8，熔煉時(shí)間為20min時(shí)，硼在Y2O3-SiO2-CaF2渣系與硅中的分配比取得最大值為3.87，而當(dāng)采用Fe(OH)3/SiO2=1.37時(shí)，硼在Fe(OH)3-SiO2-CaF2渣系與硅中的最大分配比為4.82。
　　 2.采用EPMA與XRD對(duì)造渣后硅與渣分別進(jìn)行分析。分析表明，采用Fe(OH)3-SiO2-CaF2渣系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，

3、Fe3+被還原成Fe，并與Si形成FeSi2合金，對(duì)B、P等雜質(zhì)產(chǎn)生吸附作用，使雜質(zhì)得到重新分配，并使其在硅基體中的含量降低。如果采用Y2O3-SiO2-CaF2渣系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B則經(jīng)氧化置換后形成Ca2B2SiO7存在渣系中，而達(dá)到去除B的目的。
　　 3.采用5N的高純硅作為原料，通過定向凝固(凝固速率8mm/h)過程，所得硅錠結(jié)晶好、內(nèi)部無裂紋。去除硅錠頭尾各10％，剩余硅料的80％部分可達(dá)到6N，滿足太陽能級(jí)多晶硅的要求。