硅鋁鋅三元合金精煉去除多晶硅中B雜質(zhì)研究.pdf

1、環(huán)境的急劇惡化與世界人口的持續(xù)增長，導(dǎo)致對(duì)能源的需求加大。太陽能清潔無污染，蘊(yùn)藏的能量巨大，具有非常好的發(fā)展前景。近十年來，光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，導(dǎo)致廉價(jià)太陽能級(jí)多晶硅的短缺。為了滿足光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，一種低成本，低能耗，低污染生產(chǎn)太陽能級(jí)硅的方法-冶金法，應(yīng)運(yùn)而生。
　　冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅是針對(duì)冶金硅中雜質(zhì)的不同性質(zhì)，使用不同工藝逐步去除雜質(zhì)的方法。金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)P分別可以通過定向凝固和電子束熔煉去除，但是依然沒有找到

2、一種高效低能去除B雜質(zhì)的方法。合金精煉由于其較低的熔煉溫度和較高的提純效率，為廉價(jià)去除冶金硅中的B雜質(zhì)提供了一種可能性。
　　為了克服Si-Al二元合金的缺點(diǎn)，本論文在Si-Al二元合金的基礎(chǔ)上，加入金屬Zn，對(duì)Si-Al-Zn三元合金精煉去除B雜質(zhì)進(jìn)行了研究。通過改變Zn的原子百分比，冷卻速率等方式改變初晶硅的形貌，從形貌上對(duì)B雜質(zhì)的去除效果進(jìn)行分析;還研究了精煉過程淬火溫度和凝固后期的降溫速率對(duì)B雜質(zhì)去除率的影響。得到如下結(jié)論

3、:
　　(1)金屬Zn的添加可以改變Si-Al合金中初晶硅的宏觀與微觀形貌，從而對(duì)B雜質(zhì)去除效果產(chǎn)生影響。宏觀上，在Si-Al合金中初晶硅主要以細(xì)針狀的形式存在，加入不同原子量的Zn后，初晶硅形狀變得不規(guī)則，長度變短，寬度變寬。微觀上，初晶硅中包裹的二元與三元共晶的量，隨著金屬Zn添加量的加大，逐漸增多。因此導(dǎo)致B雜質(zhì)的精煉比逐漸增加，在添加30at％Zn時(shí)，分凝比達(dá)到0.41;同時(shí)B雜質(zhì)的去除效果顯著降低。
　　(2)初晶

4、硅的理論回收率和實(shí)際回收率都隨著Zn含量的增加而增大，但是實(shí)際回收率要比理論回收率低6-10％。
　　(3)900-600℃溫度范圍內(nèi)，隨著冷卻速率的減小，B雜質(zhì)含量逐漸降低，B雜質(zhì)去除率逐漸增大。在冷卻速率為3℃/min時(shí)，B雜質(zhì)含量降低到了1.3ppmw，去除率達(dá)到91.2％。600-20℃溫度范圍內(nèi)，冷卻速率越大，B雜質(zhì)含量越少，去除率越高。淬火的B雜質(zhì)去除效果最好，B含量降至1.4ppmw，去除率達(dá)到90.5％。