CN101054722A - 一种太阳能多晶硅原料提纯制备方法 - Google Patents

一种太阳能多晶硅原料提纯制备方法 Download PDF

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罗应明
郭力
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Abstract

一种太阳能多晶硅原料提纯制备方法，首先将经还原处理的金属硅粉碎，再用王水、氢氟酸进行酸洗，酸洗后送入单晶硅提拉炉熔融后进行提拉，利用单晶硅提拉炉抽真空设施隔离空气提纯，经粗提后的多晶硅材料进入区熔炉，使区熔炉内形成区间温度梯度，运用热趋法排除硅渣杂质，即可得到高于99.9999％纯度的多晶硅原料。本发明的优点是：充分利用传统工艺设备如单晶硅提拉炉、区熔炉并无需进行改造，就能达到大幅度降低能耗和提升产能；其工艺步骤少，操作简单，适用于任何型式的单晶硅提拉炉。

Description

一种太阳能多晶硅原料提纯制备方法
                        技术领域
本发明涉及一种利用单晶硅提拉炉做粗提，再用区熔炉做精纯处理的太阳能多晶硅原料提纯制备方法。
                        背景技术
国际上电子级高纯
Figure A20071010573700031
多晶硅原料制备的主流技术是西门子法即三氯氢硅(SiHCl3)还原法和硅烷(SiH4)热分解法，该工艺利用干燥氯化氢在沸腾床中与冶金硅粉反应：Si(s)+3HCl(g)＝SiHCI3(g)+H2(g)(放热)生成的SiHCI3与PCI3和BCl3在相对挥发度上有较大差异(它们的沸点分别为31.8℃，74℃和13℃，能有效地用精馏提纯。最后在1100℃用H2还原SiHCI3，事先氯化反应地逆过程：SiHCI3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)反应析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999％的多晶硅原料，换句话说，也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。同时世界各国还有使用改良西门子法(即俄罗斯法)、硅烷法、流态化床法、冶金法，其中改良西门子法占全球产量的80％以上。但无一例外无论采用那一种工艺方法，平均提纯每公斤多晶硅原料耗电都在250---400度左右，高能耗，高投入低产出是多晶硅原料成本高居不下的主要原因，严重制约了太阳能电池的普及使用。
                        发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能多晶硅原料提纯制备方法，实现高效率低能耗的目的。
本发明是这样来实现的，其制备方法如下，首先将经还原处理的金属硅粉碎，再用王水、氢氟酸进行酸洗，酸洗后送入单晶硅提拉炉熔融后进行提拉，利用单晶硅提拉炉抽真空设施隔离空气，跳过单晶硅掺杂工序，提高提拉炉坩锅上升速度(提单晶硅为0---30mm/h，粗提多晶硅为20-50mm/h)，同时利用单晶硅提拉炉的垂直温度梯度运用热趋法排除硅渣杂质，从而达到多晶硅原料粗提纯的目的，纯度达99.99％，并大幅降低能耗和大幅提升产能；经粗提后的多晶硅材料进入区熔炉，使区熔炉内形成区间温度梯度，运用热趋法排除硅渣杂质，即可得到高于99.9999％纯度的多晶硅原料。
本发明的优点是：充分利用传统工艺设备如单晶硅提拉炉、区熔炉并无需进行改造，就能达到大幅度降低能耗和提升产能；其工艺步骤少，操作简单，适用于任何型式的单晶硅提拉炉。
                    具体实施方式
本发明的制备方法如下，首先将经还原处理的金属硅粉碎，再用王水、氢氟酸进行酸洗，酸洗后送入单晶硅提拉炉熔融后进行提拉，利用单晶硅提拉炉抽真空设施隔离空气，跳过单晶硅掺杂工序，提高提拉炉坩锅上升速度(提单晶硅为0---30mm/h，粗提多晶硅为20-50mm/h)，同时利用单晶硅提拉炉的垂直温度梯度运用热趋法排除硅渣杂质，从而达到多晶硅原料粗提纯的目的，纯度达99.99％，并大幅降低能耗和大幅提升产能；经粗提后的多晶硅材料进入区熔炉，使区熔炉内形成区间温度梯度，运用热趋法排除硅渣杂质，即可得到高于99.9999％纯度的多晶硅原料。

Claims (1)

1、一种太阳能多晶硅原料提纯制备方法，其特征在天制备方法如下：首先将经还原处理的金属硅粉碎，再用王水、氢氟酸进行酸洗，酸洗后送入单晶硅提拉炉熔融后进行提拉，利用单晶硅提拉炉抽真空设施隔离空气，提高提拉炉坩锅上升速度，同时利用单晶硅提拉炉的垂直温度梯度运用热趋法排除硅渣杂质，从而达到多晶硅原料粗提纯的目的，经粗提后的多晶硅材料进入区熔炉，使区熔炉内形成区间温度梯度，运用热趋法排除硅渣杂质，即可得到高于99.9999％纯度的多晶硅原料。
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