CN102092716A - 一种清洗硅材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种清洗硅材料的方法，包括以下步骤：a)将硅材料在稀氢氟酸或稀盐酸溶液中浸泡；b)将浸泡过的硅材料用高纯水清洗干净；c)将硅材料干燥。本发明提供的清洗硅材料的方法不使用硝酸，硅材料不受到损耗，只利用酸的腐蚀性能将硅材料表面的杂质腐蚀除去。在一种优选方式中使用稀氢氟酸对硅材料进行清洗，能够有效地清洗硅材料表面的杂质，反应平稳，基本不产生热量，不发生氧化反应，避免因氧化而对硅材料产生污染，提高了硅材料的质量；稀氢氟酸不与硅发生反应，降低了硅材料的损耗率；酸用量较少。

Description

一种清洗硅材料的方法

技术领域

本发明涉及硅材料的废物利用，具体涉及一种清洗硅材料的方法。

背景技术

中国光伏行业迈入了又一个快速发展的新阶段，原生硅、硅片、电池片、组件等各环产业链看似相互独立却又紧密联系在一起。原生硅的产量决定了下游产业的健康稳定发展，如何能更多更好的运用其他硅原料也是硅片生产厂家一个技术难题。

在光伏行业中，各道工序会产生多余废弃的硅材料，如边皮料，为单晶棒切割过程中包围在可用部分外围多余的单晶硅料，其品质与成品硅片相当；头料，即在直拉单晶过程中，引晶和缩颈时产生的硅材料，其规格小不能在后续的生产中制作成硅片，但就头料本身作为原料而言，其质量非常优秀；尾料，是在直拉单晶过程中，单晶收尾时产生的硅材料，其量较大，回炉效果好；多晶棒，即在直拉单晶过程中由于产生位错、原子空隙等原因时拉出的硅棒，有很好的提纯作用，硅料质量较高。将这些硅材料进行清洗作为硅原料重新利用，能够节省资源，降低成本，缓解原生硅产能不足的现状。

现有的清洗方法多采用硝酸、氢氟酸的混酸进行处理，即：首先在将硅材料放入超声波中清洗，用毛巾将硅材料表面较大的杂质去除，在清洗框内配制好氢氟酸∶硝酸＝1∶8～12比例的混酸，将硅材料放在花篮中，不超过花篮容积的2/3，浸入混酸中清洗30～60s，取出后用高纯水过滤，过滤结束后离心机脱水再烘干。

使用混酸清洗虽然是众多行业人士认可的方法，在运用上也比较广泛，但是也有其一些缺点：

混酸(硝酸、氢氟酸)清洗反应方程式：

3Si+4HNO₃→3SiO₂+4NO+2H₂O

SiO₂+6HF→H₂SiF₆+2H₂O

3Si+4HNO₃+18HF→3H₂SiF₆+4NO+2H₂O

硅材料在洗料过程中先被硝酸氧化然后与氢氟酸反应，硅材料被酸腐蚀去除一层表层以达到清洗的作用，清洗后硅材料的损耗较大。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种清洗硅材料的方法，对硅材料的损耗率较低。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种清洗硅材料的方法，包括以下步骤：

a)将硅材料在稀氢氟酸或稀盐酸溶液中浸泡；

b)将浸泡过的硅材料用高纯水清洗干净；

c)将硅材料干燥。

作为优选，所述a)之前先将硅材料用超声波清洗，擦去硅材料表面大块杂质。

作为优选，所述a)为将硅材料在稀氢氟酸溶液中浸泡。

作为优选，所述稀氢氟酸的质量体积百分比浓度为25％～35％。

作为优选，所述稀氢氟酸的质量体积百分比浓度为30％。

作为优选，所述c)具体为先用离心机将硅材料脱水甩干，再烘干。

作为优选，所述硅材料为边皮料、多晶棒、头料或尾料。

本发明提供的清洗硅材料的方法不使用硝酸，硅材料不受到损耗，只利用稀氢氟酸或稀盐酸的腐蚀性能将硅材料表面的杂质腐蚀除去。在一种优选方式中使用稀氢氟酸对硅材料进行清洗，能够有效地清洗硅材料表面的杂质，反应平稳，基本不产生热量，不发生氧化反应，避免因氧化而对硅材料产生污染，提高了硅材料的质量；稀氢氟酸不与硅发生反应，降低了硅材料的损耗率；酸用量较少。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供的清洗废弃硅材料的方法，包括以下步骤：

a)为了更好的发挥酸洗的作用，优选先将硅材料放入超声波清洗机中，最好再加入少许洗涤剂，使洗涤剂配合超声波效果，将部分杂质(切割过程中产生的污染如砂浆等)由硅材料表面冲刷剥离掉。具体可将超声波清洗机调至功率为20千瓦，清洗25min～40min。

然后取出硅材料用毛巾将硅材料表面擦干净，部分残留在硅材料表面较大块的杂质可以被毛巾擦去，这样避免在后续的酸洗过程中大块杂质附着在硅材料表面而使酸液无法渗透，造成硅材料清洗不干净，影响质量。

将擦干净的硅材料装入用于清洗的耐酸花篮中，硅材料的装入量应控制在花篮体积的1/3～2/3，装的过多会影响硅材料的浸泡清洗效果，在装料过程中硅材料之间应尽可能避免重叠，以免影响浸泡清洗效果。按比例配制好稀酸溶液，浸泡时硅材料需完全浸没，不能超过稀酸溶液的液面。稀酸溶液为稀氢氟酸或稀盐酸，优选采用稀氢氟酸，腐蚀杂质的同时能除去原有的二氧化硅层。由于没有硝酸存在，硅材料在清洗过程中不会被氧化生成氧化硅，因此稀氢氟酸也就不会与硅直接发生反应，只是利用稀氢氟酸的腐蚀特性，将硅材料表面的杂质腐蚀除去，该反应平稳，基本不产生热量，不发生氧化反应，避免因氧化而对硅材料产生污染，提高了硅材料的质量，硅材料损耗率低；且反应时由于不产生热量，氢氟酸挥发少。相比硝酸和氢氟酸的混酸清洗，由于没有了硝酸，不会产生有毒有害的氮化物。

稀氢氟酸的质量体积百分比浓度可为25％～35％，优选为30％。浸泡30秒～60秒，在放料和取料过程中必须注意安全，按要求穿戴好各种劳保用品，严格按照操作手册进行操作，注意轻拿轻放。

b)在稀酸溶液中浸泡结束后，将硅材料用高纯水清洗干净，去除酸液和剩余的微量杂质。清洗用水的质量直接关系到硅材料的质量，必须严格控制水中的杂质尤其是重金属杂质的含量，防止硅材料受到二次污染，因此要使用高纯水进行清洗。

c)将硅材料干燥，具体为用离心机将硅材料脱水甩干，再放进烘箱烘干。先使用离心机脱水能显著防止硅材料烘干后产生水印，提高硅材料的成品率，还可降低硅材料在烘箱中的时间提高工作效率。

本工艺能有效地去除硅材料表面的杂质，边皮料、多晶棒、头料和尾料都可以用该方法进行清洗，清洗后的硅材料的损耗率低，质量好，变废为宝，可作为硅原料进行重新利用。

以上对本发明所提供的一种清洗硅材料的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种清洗硅材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将硅材料在稀氢氟酸或稀盐酸溶液中浸泡；

b)将浸泡过的硅材料用高纯水清洗干净；

c)将硅材料干燥。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述a)之前先将硅材料用超声波清洗，擦去硅材料表面大块杂质。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述a)为将硅材料在稀氢氟酸溶液中浸泡。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述稀氢氟酸的质量体积百分比浓度为25％～35％。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述稀氢氟酸的质量体积百分比浓度为30％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述c)具体为先用离心机将硅材料脱水甩干，再烘干。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述硅材料为边皮料、多晶棒、头料或尾料。