CN102266859A

CN102266859A - 菜花状及表面附氧化物的多晶硅原料的清洗方法及装置

Info

Publication number: CN102266859A
Application number: CN2011102090259A
Authority: CN
Inventors: 周罗洪; 李义; 王达山
Original assignee: YINGKOU JOLAR TECHNOLOGY Corp
Current assignee: YINGKOU JOLAR TECHNOLOGY Corp
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2011-12-07

Abstract

本发明涉及一种菜花状料及表面附有氧化物的多晶硅料的清洗装置，包括酸洗池、溢流池和超声波溢流清洗池，溢流池由隔板分隔成至少两个水池，每个水池的底部具有排水口，隔板上沿有溢流开口；超声波清洗池包括清洗水池和超声波发生器，清洗水池内装有清洗液并具有循环补水装置，还具有对清洗液加热的加热装置。本发明还涉及一种多晶硅硅料的清洗方法：将原材料破碎处理后第一次酸洗；溢流漂洗；第二次酸洗；溢流漂洗；超声溢流漂洗；甩干、烘干；酸洗液采用氢氟酸、硝酸混合溶液。本发明装置方法清洗的菜花状料及表面附有氧化物的多晶硅料表面非常洁净，缝隙里不存在氧化物和其他杂质，标准程序下能达到投炉铸锭或拉晶的生产要求。

Description

菜花状及表面附氧化物的多晶硅原料的清洗方法及装置

技术领域

本发明涉及多晶硅原料清洗装置技术领域，尤其是一种菜花状料及表面附有氧化物的多晶硅原料的清洗装置及清洗方法。

背景技术

硅半导体耐高电压、耐高温、与其他半导体材料相比，体积小、效率高、寿命长、可靠性强、性能稳定，因而是最理想的太阳能电池材料，硅基太阳能电池占太阳能电池总量的80％以上。如果按照每生产1W太阳能电池需用硅材料17g计算，2010年全世界太阳能级硅材料需求达到8000吨。

太阳能级硅料的纯度要求在6N左右，低于半导体工业用硅10-12N的纯度要求，所以太阳能级硅料主要来自于半导体工业硅的废料和次品。随着全球太阳能电池产业的迅猛发展，太阳能硅料的来源已经无法满足其日益增长的需求，太阳能级硅来源出现了巨大的缺口。

为了节约硅原料，要把多晶硅废料处理后再利用。CN200610010654公开了一种冶金级硅的酸洗方法：1)、将粉碎好后的硅粉物料先使用浓度为1-6mol/l的盐酸进行酸浸处理，浸出温度40-80℃，浸出时间为0.5-2天，然后用蒸馏水清洗2-5次，再真空抽滤将硅粉与浸出液进行分离；2)、将分离出的硅粉物料用硝酸浓度为0.5-6mol/l，温度40-80℃，二次浸出0.5-2天，然后使用蒸馏水清洗2-5次后进行真空抽滤分离将硅粉与浸出液进行分离；3)、最后再采用浓度为1-5mol/l的氢氟酸，温度40-80℃，浸泡0.5-1天，然后用蒸馏水清洗3-8次后真空抽滤，将硅粉物料与浸出液进行分离。

CN200910025729公开了一种多晶硅硅料的清洗方法：将多晶硅硅料置于混合酸液中进行避光浸泡1-10分钟，混合酸液的温度为30-35℃，后捞取，用纯水冲洗，再经超声冲洗、压缩空气鼓泡后烘干；混合酸液的配比为硝酸∶氢氟酸∶冰乙酸的溶液体积比为57∶18∶25，硝酸浓度为68-72％，氢氟酸浓度为38-41％，冰乙酸浓度为99.8-99.9％。

CN200610050725公开了一种硅料清洁方法：硅料沉浸于氢氟酸和硝酸混合酸溶液中；捞取浸渍后的硅料，用纯水多级冲洗；将冲洗后的硅料浸泡于纯水；测定纯水浸泡液的电导率；捞取硅料，烘干；氢氟酸的浓度为40％-49％，硝酸浓度为65-68％，体积比1∶8-12。

多晶硅沉积速度太快时，硅棒表面容易生长为菜花状，多晶硅料表面还附有氧化物。若要生产符合标准的太阳能级的硅片，必须将菜花料和附有氧化物的硅料清洗干净。但是由于硅料缝隙深度较大时，清洗工作非常困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术的不足，本发明提供一种菜花状料及表面附有氧化物的多晶硅料的清洗装置，满足菜花状及表面附有氧化物的多晶硅料的去除残余酸的清洗要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种菜花状及表面附有氧化物的多晶硅原料的清洗装置，包括酸洗池、溢流池和超声波溢流清洗池，其特征在于：所述的溢流池由至少一个隔板依次分隔成至少两个水池，每个水池的底部具有排水口，相邻的两个水池之间的隔板的上沿具有溢流开口；所述的超声波清洗池包括清洗水池和设置在清洗水池内的超声波发生器，清洗水池内装有清洗液并具有循环补水装置，所述的超声波发生器设置在清洗水池的两相对的侧壁和底部，还具有对清洗液加热的加热装置。

作为优选，所述的溢流池为由两个隔板依次分隔成的三个水池。

为防止水池相互污染，所述的两个隔板上的溢流开口高度不同。

为实现自动恒温，所述的加热装置为由温控开关控制启闭的加热管。

本发明还提供了一种多晶硅原料清洗方法：将原材料破碎处理后进行第一次酸洗，氢氟酸与硝酸的体积比为2-3∶1；将第一次酸洗后的原料溢流漂洗，即先放入溢流池水流最下游方向的水池洗，漂洗一段时间后逐渐将原料放入水流最上游的水洗池；PH试纸测水流最上游水洗池中原料的表面酸碱度，呈中性时取出进行第二次酸洗，氢氟酸与硝酸的体积比为1∶5-6；第二次酸洗后的原料进行溢流漂洗；超声溢流漂洗；甩干、烘干；氢氟酸的浓度为48％-50％，硝酸的浓度为67-70％，浓度单位均为ml/ml。

第一次酸洗的目的是加强氧化程度，使硅料表面腐蚀更厉害，特别是在硅料质量不好的情况下，可以使硅料表面腐蚀彻底；第二次酸洗的目的是将硅料表面氧化物洗净；由于采用了溢流漂洗的方法，使水能得到充分利用，到达同样漂洗效果时节约了大量水资源。

作为优选，第一次酸洗时间为30-40min；第一次酸洗后进行溢流漂洗，水流速为10-20吨/小时，常温下进行；第二次酸洗时间为30-40min；第二次酸洗后进行溢流漂洗，时间为30-40min；超声溢流漂洗的时间为1-2小时，温度55-65℃。

通过控制清洗温度和时间，使硅料表面的氧化层、金属等杂质清洗更加完全，并在尽可能清洗完全的基础上尽可能降低能耗。

使用本发明的装置和方法能有效去除菜花状及表面附有氧化物的多晶硅原料表面的氧化层，油污、表面金属杂质，所得回收硅料电阻稳定、纯度大于6N，标准程序下能达到投炉铸锭或拉晶的生产要求，与其他酸洗方法相比硅棒拉制成品率提高3-5％。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的菜花状及表面附有氧化物的多晶硅料的清洗装置中所述溢流池的主视结构示意图；

图2是本发明的菜花状及表面附有氧化物的多晶硅料的清洗装置中所述溢流池的立体结构示意图；

图3是本发明的菜花状及表面附有氧化物的多晶硅料的清洗装置中所述超声波溢流清洗池的俯视结构示意图；

图4是本发明的菜花状及表面附有氧化物的多晶硅料的清洗装置中所述超声波溢流清洗池的立体结构示意图；

图中：1.溢流池，11.隔板，12.排水口，13.溢流开口，2.超声波溢流清洗池，21.超声波发生器，22.侧壁，23.底部，24.加热装置。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1清洗装置及使用方法

图1图2图3图4是本发明一种菜花状及表面附有氧化物的多晶硅原料的清洗装置，包括酸洗池、溢流池1和超声波溢流清洗池2，溢流池1为由两个隔板11依次分隔成的三个水池，每个水池的底部具有排水口12，相邻的两个水池之间的隔板11的上沿具有溢流开口13，两个隔板11上的溢流开口13高度不同；超声波清洗池2包括清洗水池和设置在清洗水池内的超声波发生器21，清洗水池内装有清洗液并具有循环补水装置，超声波发生器21设置在清洗水池的两相对的侧壁22和底部23，还具有对清洗液加热的加热装置24。

加热装置24为由温控开关控制启闭的加热管。

菜花状及表面附有氧化物的多晶硅料经酸洗池清洗后采用溢流池1和超声波清洗池2去除酸洗时残留的酸液。

使用溢流池1溢流漂洗原料时，向三个水池中溢流开口13最高(即水位最高)的水池中通入纯水，注满后不停地向旁边的水池溢流，清洗原料时先放入水位低的水池清洗，再逐步用高水位水池清洗。达到充分清洗原料酸液的目的，并能节省宝贵水资源。

使用超声波清洗池2时，清洗水池内通入纯水，并不停补充新的纯水，将用溢流池1漂洗后的原料放入超声波清洗池2，两侧壁22和底部23的超声波发生器21同时工作，去除原料中的残余酸，加热装置24对清洗液加热，控制清洗液温度为60℃±5℃，在这个温度环境下，维持2小时左右清洗效果最好。

实施例2清洗方法

将原材料破碎处理后进行第一次酸洗，氢氟酸与硝酸的体积比为2∶1，酸洗时间为30min；将第一次酸洗后的原料溢流漂洗，即先放入溢流池水流最下游方向的水池洗，漂洗一段时间后逐渐将原料放入水流最上游的水洗池，水流速为10吨/小时，常温下进行；PH试纸测水流最上游水洗池中原料的表面酸碱度，呈中性时取出进行第二次酸洗，氢氟酸与硝酸的体积比为1∶5，酸洗时间为30min；第二次酸洗后的原料进行溢流漂洗，时间为30min；超声溢流漂洗，时间为1小时，温度55℃；甩干、烘干；氢氟酸的浓度为48％，硝酸的浓度为67％。

所得回收硅料电阻稳定、纯度大于6N，与其他酸洗方法相比硅棒拉制成品率提高3％

实施例3清洗方法

将原材料破碎处理后进行第一次酸洗，氢氟酸与硝酸的体积比为3∶1，酸洗时间为40min；将第一次酸洗后的原料溢流漂洗，即先放入溢流池水流最下游方向的水池洗，漂洗一段时间后逐渐将原料放入水流最上游的水洗池，水流速为20吨/小时，常温下进行；PH试纸测水流最上游水洗池中原料的表面酸碱度，呈中性时取出进行第二次酸洗，氢氟酸与硝酸的体积比为1∶6，酸洗时间为40min；第二次酸洗后的原料进行溢流漂洗，时间为40min；超声溢流漂洗，时间为2小时，温度65℃；甩干、烘干；氢氟酸的浓度为50％，硝酸的浓度为70％。

所得回收硅料电阻稳定、纯度大于6N，与其他酸洗方法相比硅棒拉制成品率提高5％。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种菜花状及表面附有氧化物的多晶硅原料的清洗装置，包括酸洗池、溢流池(1)和超声波溢流清洗池(2)，其特征在于：所述的溢流池(1)由至少一个隔板(11)依次分隔成至少两个水池，每个水池的底部具有排水口(12)，相邻的两个水池之间的隔板(11)的上沿具有溢流开口(13)；

所述的超声波清洗池(2)包括清洗水池和设置在清洗水池内的超声波发生器(21)，清洗水池内装有清洗液并具有循环补水装置，所述的超声波发生器(21)设置在清洗水池的两相对的侧壁(22)和底部(23)，还具有对清洗液加热的加热装置(24)。

2.如权利要求1所述的菜花状及表面附有氧化物的多晶硅原料的清洗装置其特征是：所述的溢流池(1)为由两个隔板(11)依次分隔成的三个水池。

3.如权利要求2所述的菜花状及表面附有氧化物的多晶硅原料的清洗装置其特征是：所述的两个隔板(11)上的溢流开口(13)高度不同。

4.如权利要求1所述的菜花状及表面附有氧化物的多晶硅原料的清洗装置其特征是：所述的加热装置(24)为由温控开关控制启闭的加热管。

5.一种多晶硅原料的清洗方法：将原材料破碎处理后进行第一次酸洗，氢氟酸与硝酸的体积比为2-3∶1；将第一次酸洗后的原料溢流漂洗，即先放入溢流池水流最下游方向的水池洗，漂洗一段时间后逐渐将原料放入水流最上游的水洗池；PH试纸测水流最上游水洗池中原料的表面酸碱度，呈中性时取出进行第二次酸洗，氢氟酸与硝酸的体积比为1∶5-6；第二次酸洗后的原料进行溢流漂洗；超声溢流漂洗；甩干、烘干；氢氟酸的浓度为48％-50％，硝酸的浓度为67-70％，浓度单位均为ml/ml。

6.权利要求5所述的多晶硅原料的清洗方法，其特征是第一次酸洗时间为30-40min；第一次酸洗后进行溢流漂洗，水流速为10-20吨/小时，常温下进行；第二次酸洗时间为30-40min；第二次酸洗后进行溢流漂洗，时间为30-40min；超声溢流漂洗的时间为1-2小时，温度55-65℃。