太陽能級多晶硅冶金法提純研究.pdf

1、面臨全球性傳統(tǒng)能源干涸和石油價格不斷上漲的危機,太陽能作為可再生潔凈能源受到了極大關注。太陽能光伏技術,即將太陽能轉化為電能的技術是太陽能利用的重要途徑。多晶硅是太陽能光伏轉換的主要原材料,占太陽能光伏電池總成本的50％左右。因此,降低多晶硅的生產(chǎn)成本是普及太陽能光伏的基本前提。
　　本論文針對某企業(yè)既定的多晶硅提純路線,研究其中涉及的兩個重要問題:一是針對冶金級硅采用感應爐造渣除硼后的硅、渣分離問題,探討高溫熔融分離的可行性及技

2、術條件;二是針對除硼后的硅粉進行濕法浸出,探討各種酸、堿及其組合工藝脫除硅中夾雜的工藝參數(shù)。
　　硅與渣的高溫熔分實驗考察了熔化溫度、保溫時間、硅液出爐溫度、爐內(nèi)氣氛以及內(nèi)襯材料對分離的影響。實驗結果表明,熔融溫度1620℃,保溫時間2.5h,出爐溫度200℃時,能較好地實現(xiàn)硅和渣的分離。工業(yè)生產(chǎn)中可通過設計特殊構造的爐窯在高溫下實現(xiàn)渣與硅的分別放出。
　　濕法浸出過程主要考察了浸出劑質(zhì)量分數(shù)、溫度、反應時間、硅粉粒度等參數(shù)

3、對硅粉中雜質(zhì)的去除效率的影響。分別采用了三種酸洗工藝:一是單一鹽酸;二是堿洗—混酸組合工藝;三是王水浸出。
　　單一鹽酸酸洗實驗結果表明:鹽酸酸洗能降低硅中雜質(zhì)含量,依據(jù)單因素實驗和正交實驗各自最優(yōu)實驗條件,獲得工業(yè)生產(chǎn)中最佳條件為鹽酸質(zhì)量分數(shù)5%,反應溫度70℃,反應時間5h,硅粉顆粒120目(120μm)。Fe和Ca去除率達到80%以上,Al的去除率達到60%以上,非金屬雜質(zhì)B的去除率為15%左右。單一鹽酸雜質(zhì)去除效果有限,但

4、處理方法簡單。
　　堿洗—混酸酸洗實驗結果表明:在NaOH質(zhì)量分數(shù)8%,HNO311%,5%HF和5%HCl組成的混酸的綜合作用下,Fe和Ca去除率90%左右,Al為60%左右,B為20%左右,堿洗—混酸酸洗除雜效果很好,但工序相對復雜。
　　王水浸出實驗表明:王水去除硅粉中雜質(zhì)的效果很好,Ca的去除率94%左右,Al為80%左右,Fe為70%左右,B為26%左右。但王水環(huán)境污染嚴重。
　　酸洗除雜后的較純硅粉后續(xù)采用