CN103364259A

CN103364259A - 石蜡浴加热挥硅检测多晶硅中杂质的预处理方法

Info

Publication number: CN103364259A
Application number: CN2013102855349A
Authority: CN
Inventors: 谭毅; 刘瑶; 刘鑫业
Original assignee: Qingdao Longsheng Crystal Silicon Technology Co Ltd
Current assignee: Qingdao Longsheng Crystal Silicon Technology Co Ltd
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明涉及一种多晶硅杂质检测预处理方法，具体涉及一种石蜡浴加热挥硅检测多晶硅中杂质的预处理方法，将多晶硅样品加入PTFE烧杯中，依次加入甘露醇、氢氟酸和硝酸，反应至多晶硅样品完全消解，然后在水浴加热锅中加入石蜡，将PTFE烧杯放入石蜡中加热挥硅、酸度调节后定容，最后检测多晶硅中的杂质含量。本发明的优点在于：（1）由于可以最大限度的保留硼元素，可以使多晶硅中硼元素其它杂质元素同时检测，不需要再单独对硼元素检测；（2）PTFE烧杯内液体受热均匀，易于精确控制挥硅温度；（3）硼元素保留作用明显，硼元素的回收率可从80～82%提升至95%以上；（4）方法简单易于操作，缩短了检测时间及检测成本。

Description

石蜡浴加热挥硅检测多晶硅中杂质的预处理方法

技术领域

本发明涉及一种多晶硅杂质检测预处理方法，具体涉及一种石蜡浴加热挥硅检测多晶硅中杂质的预处理方法。

背景技术

目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，但人均能源消费水平还很低。随着经济和社会的不断发展，我国能源需求将持续增长，针对目前的能源紧张状况，世界各国都在进行深刻的思考，并努力提高能源利用效率，促进可再生能源的开发和应用，减少对进口石油的依赖，加强能源安全。

作为可再生能源的重要发展方向之一的太阳能光伏发电近年来发展迅猛，其所占比重越来越大。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，中国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW。预计到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。预计2030年之前，中国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。

硅作为太阳能电池的最理想原料，其中的杂质主要有铁、铝、钙等金属杂质和硼、磷等非金属杂质，而这些杂质元素会降低硅晶粒界面处光生载流子的复合程度，而光生载流子的复合程度又决定了太阳能电池的光电转换效率，所以有效的去除这些杂质在太阳能电池的应用方面有着至关重要的作用。

目前，实验室对多晶硅的杂质检测前处理过程中，具体过程如下：将多晶硅样品加入烧杯中，依次加入甘露醇、氢氟酸和硝酸，反应至多晶硅样品完全消解，然后低温挥硅、酸度调节后定容，最后检测多晶硅中的杂质含量。

专利CN101685048B公开了一种多晶硅纯度检测方法和装置，介绍到在多晶硅杂质检测过程中，也是采用多羟基化合物络合多晶硅样品，在应用氢氟酸和硝酸的混合体系消解，消解过程中是在密闭环境下进行，避免了生成三氟化硼造成硼元素的损失。但是在挥硅过程中，是在消解余热的条件下自然挥硅，这样就会带来两个问题，一是挥硅有效时间短，随着余热的散发，后续的挥硅温度低，难以保证挥硅的有效性；二是一开始挥硅温度过高，氟硼酸还是会分解为三氟化硼易挥发使硼元素严重损失。

另外，除了上述专利所述技术手段，还常用电加热板直接加热烧杯底部做挥硅处理，通过热传导将热量传递给液体，导致液体间存在温度梯度，液体温度分布不均匀，无法精确控制挥硅温度。由于烧杯底部温度过高，氟硼酸分解为三氟化硼易挥发，使硼元素严重损失，导致检测结果的准确度严重偏低，结果无实际意义，因此通常需要再单独对硼元素进行检测，费时费力。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明提供一种石蜡浴加热挥硅检测多晶硅中杂质的预处理方法，能够在较低的温度，均匀的温度分布下做挥硅处理，有效保留硼元素。

本发明所述的一种石蜡浴加热挥硅检测多晶硅中杂质的预处理方法，将多晶硅样品加入PTFE烧杯中，依次加入甘露醇、氢氟酸和硝酸，反应至多晶硅样品完全消解，然后低温挥硅、酸度调节后定容，最后检测多晶硅中的杂质含量，低温挥硅步骤按照以下方法进行：在水浴加热锅中加入石蜡，然后将PTFE烧杯放入石蜡中加热。

优选按照以下步骤进行：

（1）称取多晶硅样品0.1-0.5g于PTFE烧杯中；

（2）将质量分数为1%的甘露醇溶液0.3-1.0ml加入PTFE烧杯使样品浸润；

（3）将质量分数为49%的氢氟酸3.0-5.0ml加入PTFE烧杯中；

（4）然后加入质量分数为70%的硝酸2.0～4.0ml，反应至样品完全消溶；

（5）在水浴加热锅中加入石蜡，控制加热温度至80～90℃，然后将PTFE烧杯放入石蜡中，加热1～2小时；

（6）当挥发至干燥后，加入质量分数为70%的硝酸溶解残渣，并定容后调节酸度至5%，检测杂质含量，操作结束。

其中，优选采用ICP-AES或ICP-MS检测多晶硅样品中的杂质含量。

本发明的预处理过程中，加入甘露醇的作用是使其与样品中的硼元素发生络合反应，尽可能的保留硼元素存在。加入氢氟酸和硝酸的混合体系，与多晶硅作用发生消解反应，使多晶硅样品由固态变成液态。定容后调节酸度至5%，是为了使其符合仪器检测条件。

在挥硅过程中，如果直接采用水浴加热方式也能达到温度分布均匀的作用，但是由于氢氟酸受热容易挥发，挥发后很容易溶解到水浴中，从而污染了整个水浴加热环境。石蜡的溶点为47°C～64°C，化学性质稳定，采用石蜡浴作为加热环境，控制加热温度为80～90℃，PTFE烧杯中的液体受热均匀，不会发生氟硼酸分解为三氟化硼造成硼元素损失的情况，从而最大限度的保留了硼元素。

本发明的优点在于：（1）由于可以最大限度的保留硼元素，可以使多晶硅中硼元素其它杂质元素同时检测，不需要再单独对硼元素检测；（2）PTFE烧杯内液体受热均匀，易于精确控制挥硅温度；（3）硼元素保留作用明显，硼元素的回收率可从80～82%提升至95%以上；（4）方法简单易于操作，缩短了检测时间及检测成本。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

按照以下步骤检测多晶硅样品中的杂质含量：

（1）称取多晶硅样品0.3g于PTFE烧杯中；

（2）将质量分数为1%的甘露醇溶液0.4ml加入PTFE烧杯使样品浸润；

（3）将质量分数为49%的氢氟酸4.0ml加入PTFE烧杯中；

（4）然后加入质量分数为70%的硝酸2.0ml，反应至样品完全消溶；

（5）在水浴加热锅中加入石蜡，控制加热温度至85℃，然后将PTFE烧杯放入石蜡中，加热1.5小时；

（6）当挥发至干燥后，加入质量分数为70%的硝酸溶解残渣，加入量为完全溶解残渣即可，然后定容后调节酸度至5%，采用ICP-AES或ICP-MS检测多晶硅样品中的杂质含量，操作结束。

实施例2：

按照以下步骤检测多晶硅样品中的杂质含量：

（1）称取多晶硅样品0.5g于PTFE烧杯中；

（2）将质量分数为1%的甘露醇溶液0.8ml加入PTFE烧杯使样品浸润；

（3）将质量分数为49%的氢氟酸5.0ml加入PTFE烧杯中；

（4）然后加入质量分数为70%的硝酸3.5ml，反应至样品完全消溶；

（5）在水浴加热锅中加入石蜡，控制加热温度至90℃，然后将PTFE烧杯放入石蜡中，加热2小时；

（6）当挥发至干燥后，加入质量分数为70%的硝酸溶解残渣，加入量为完全溶解残渣即可，然后容后调节酸度至5%，采用ICP-AES或ICP-MS检测多晶硅样品中的杂质含量，操作结束。

Claims

1.一种石蜡浴加热挥硅检测多晶硅中杂质的预处理方法，将多晶硅样品加入PTFE烧杯中，依次加入甘露醇、氢氟酸和硝酸，反应至多晶硅样品完全消解，然后低温挥硅、酸度调节后定容，最后检测多晶硅中的杂质含量，其特征在于低温挥硅步骤按照以下方法进行：在水浴加热锅中加入石蜡，然后将PTFE烧杯放入石蜡中加热。

2.根据权利要求1所述的石蜡浴加热挥硅检测多晶硅中杂质的预处理方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）称取多晶硅样品0.1-0.5g于PTFE烧杯中；

（3）将质量分数为49%的氢氟酸3.0-5.0ml加入PTFE烧杯中；

3.根据权利要求1或2所述的石蜡浴加热挥硅检测多晶硅中杂质的预处理方法，其特征在于采用ICP-AES或ICP-MS检测多晶硅样品中的杂质含量。