冶金法制備高純硅工藝研究.pdf

1、由于傳統(tǒng)能源的逐漸消耗，新能源的開發(fā)和利用已經(jīng)越來越受到人們的重視。太陽能具有資源充足、清潔無污染、安全簡便等優(yōu)點，是一種非常重要的可持續(xù)利用新能源。目前，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)在各國政府和科研機構(gòu)的推動下得到了快速發(fā)展和推廣，由于國外技術(shù)的封鎖，而且國內(nèi)生產(chǎn)的太陽能級多晶硅成本較高，能耗較大，所以研究能耗低、無污染、成本低的太陽能級多晶硅冶金法生產(chǎn)工藝已經(jīng)迫在眉睫。
　　多晶硅含有Al、Fe、 Ca、Ti等金屬雜質(zhì)元素及B、P等非金屬雜

2、質(zhì)元素。本文研究了造渣精煉、低溫合金法、定向凝固等工藝去除冶金級硅中的雜質(zhì)元素。采用造渣精煉、低溫合金法可以降低能耗和設(shè)備成本，同時保證雜質(zhì)的去除效率，造渣氧化精煉是去除B雜質(zhì)的一種有效途徑，同時對金屬雜質(zhì)元素也有較好的去除效果;低溫鋁硅合金法對硅中的各種雜質(zhì)元素都有較好的去除作用，但是在酸洗時會造成鋁的大量損失，使用電磁分離鋁硅合金后酸洗富硅部分可以減少鋁的損失，還可以保證硅的提純效果，添加Ti元素對硅中B雜質(zhì)的去除有一定效果;采用定

3、向凝固工藝可以獲得粗大的柱狀晶組織，且提純后雜質(zhì)元素分布均勻，分析了鑄錠不同部位的去除效果。
　　(1)采用SiO2-CaO-Al2O3-MgO四元造渣劑造渣精煉，當(dāng)渣金比重為15％，堿度CaO/SiO2=1.1，精煉溫度為1773K，保溫精煉30min時，B在渣相與硅相中的分配比例LB最大，為7.8;同時硅中的金屬雜質(zhì)元素Al、Ca和Ti也得到了很好的去除效果，去除率分別達(dá)到了93.2％、20.7％和34.8％;
　　(2

4、)采用電磁分離技術(shù)分離鋁硅熔體合金，初生硅在磁場中偏聚，富硅層中的硅含量達(dá)到80％以上，酸洗后硅中的金屬雜質(zhì)元素和非金屬雜質(zhì)元素的去除效果都非常明顯，其中Fe、Ti、Ca、B、P的去除率都在95％以上，酸洗后Fe的含量為18～32ppmw，Ti的含量為2.8～3.0ppmw，B的含量為2.0～2.2ppmw，P的含量為0.8～1.4ppmw，其中鋁的含量較大，當(dāng)初生硅的顆粒直徑粉碎較小時有利于鋁雜質(zhì)的去除;在鋁硅熔體中添加少量Ti元素，