CN1409691A - 冶金级硅的精炼 - Google Patents

冶金级硅的精炼 Download PDF

Info

Publication number
CN1409691A
CN1409691A CN00816904A CN00816904A CN1409691A CN 1409691 A CN1409691 A CN 1409691A CN 00816904 A CN00816904 A CN 00816904A CN 00816904 A CN00816904 A CN 00816904A CN 1409691 A CN1409691 A CN 1409691A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon
calcium
molten
added
molten silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN00816904A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1231416C (zh
Inventor
B·塞卡洛利
K·弗里斯塔德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Norway Solar Energy Co
Original Assignee
ELLEKEM Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ELLEKEM Co filed Critical ELLEKEM Co
Publication of CN1409691A publication Critical patent/CN1409691A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1231416C publication Critical patent/CN1231416C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/037—Purification
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种纯化冶金级硅的方法，其中将含钙的化合物在硅从熔炉放出之前或之后加到熔融硅中。在较高的冷却速率下铸造硅和使其固化，将固化的硅碾碎，并使其经受由两个浸提步骤组成的纯化过程。在第一个浸提步骤中，硅用FeCl3或FeCl3和HCl的水溶液处理，使硅分解，在第二个浸提步骤中硅用HF或HF/HNO3的水溶液处理。加入到熔融硅中的含钙化合物的量必须提供熔融硅中0.3－0.95％重量的钙，和熔融硅中铝和铁的重量比通过加铝到熔融硅中控制在0.5－2.0。

Description

冶金级硅的精炼
发明领域
本发明涉及从冶金级硅生产高纯硅的方法。
背景技术
冶金级硅含有某些金属和非金属杂质，这些杂质使冶金级硅不适宜用于太阳能电池。非金属杂质如硼和磷主要通过选择适当的生产硅金属的原料可被减少，但该法对于最重要的金属杂质铁、铝、锰、铜和镍等而言仅能减少到一定程度。可是高纯度的原料极昂贵，因此希望设法获得一种简单而便宜的纯化方法，通过该法可将金属杂质除去和/或减少到如此低的程度，以使精制硅适于生产太阳能电池。
已知许多金属杂质是在硅金属结晶期间排出的，而且这些杂质将沿着硅的晶粒边界结晶，或是作为金属间化合物或作为硅化物。尤其是铁和铝属于这种情况。因此硅的纯化可以通过如此进行结晶来完成，以使这些杂质可被集中和除去，例如用晶体拉伸、区域熔融或类似的方法，或通过应用一种不浸蚀硅金属的酸把杂质溶解。
晶体拉伸以及区域熔融是很有效的纯化方法，但极其昂贵，并且在得到令人满意的太阳能电池质量之前需要至少两次纯化冶金级硅。
由US No.4,539,194可知一种方法，其中熔融的硅与1-10％重量的钙熔合，然后固化的合金以两个步骤浸提。在第一个浸提步骤中，是应用一种FeCl3和HCl的水溶液，该溶液把硅分解为小的硅颗粒。在第二个浸提步骤中，是应用一种HF和HNO3的水溶液。通过这一方法，对于铁和铝二者得到了充分的纯化，而且对于磷也得到了某种程度的纯化。然而，US No.4,539,194的方法有某些缺陷。例如较大量的钙加到硅中是昂贵的，因为在熔合期间钙的损失高并随着硅中钙量的增加而增加。此外，在两个浸提步骤中控制浸提反应是困难的，因为硅烷和H2气体的反应是高放热的可引起自然和爆炸。最后，硅中高量的钙招致极细颗粒硅形式硅的高损失，这是在两个浸提步骤后进行的清洗步骤中损失的。
发明公开
现已令人惊异地发现，通过加入较少量的钙可得到良好的纯化效果，尤其是对铁，条件是在欲精制的冶金级硅中铝和铁之间的重量比维持在某些限度内。同时发现，将要精炼的硅中低量的钙导致细颗粒硅的较低损失。
因此，本发明涉及一种纯化冶金级硅的方法，其中将含钙的化合物在硅从熔炉放出之前或之后加到熔融的硅中，然后在较高的冷却速率下铸造硅并固化，将固化的硅碾碎并经过由两个浸提步骤组成的纯化过程，在第一个浸提步骤中将硅用FeCl3或FeCl3和HCl的水溶液处理，这使得硅分解，而在第二个浸提步骤中用HF或HF/HNO3的水溶液对硅进行处理，该法的特征在于，加入到熔融硅中含钙化合物的量需要在熔融硅中提供0.3-0.95％重量的钙，而且在熔融硅中铝和铁的重量比通过加铝到熔融硅中调节到0.5-2.0。
铝和铁的重量比优选调节到0.6-1.2。
已令人惊异地发现，用本发明的方法可得到纯化硅中的铁含量与按照US No.4,539,194的方法处理的硅中的铁含量同样低，即使加到熔融硅中的钙量大大低于按照US No.4,539,194的方法。此外，对于发生在两个浸提步骤中的反应，得到了改进的控制，这是因为形成的硅烷的量大大减少，因而减低了爆炸的可能性。按照本发明的方法给出了改进的硅产率，因为已证实细颗粒形式的硅损失随钙含量的降低而减少。
发明的详细说明
实施例1
不同数量的钙和铝加到熔融的冶金级硅中。
合金在铸模中于较高冷却速率下浇铸。将固化的合金碾碎为颗粒尺寸低于120mm，而对某些合金而言颗粒尺寸小于30mm。这些合金的化学组成以及铝和铁的含量比示于表1。
表1中的2和3号合金是按照本发明的方法制成的，而表1中的1号和4号合金具有的铝和铁的重量比超出本发明的范围。
表1
  元素   Feppmw   Alppmw  Al/Fe    Cappmw   Tippmw    Pppmw     Bppmw
合金1   2980   660  0.22    9200   140    39     7
合金2   2100   1300  0.62    8500   120    52     7
合金3   2410   1850  1.18    9200   180    38     7
合金4   2280   5860  2.57    10200   170    40     7
然后将合金用FeCl3和HCl的水溶液在第一浸提步骤中浸提。来自第一浸提步骤中未溶解的硅用水洗涤，然后用5％HF溶液进行第二浸提步骤。来自第二浸提步骤的固体硅用水洗涤。
分析纯化硅合金的杂质，结果示于表2。
表2
元素  Feppmw  Alppmw   Cappmw   Tippmw   Pppmw     Bppmw
合金1  82   52   450   10   24     6
合金2  50   70   310   ＜10   16     8
合金3  55   162   441   7   20     6
合金4  75   210   255   11   20     6
由表2可看出，2号和3号合金的杂质去除大大好于1号和4号合金，1号和4号合金中Al/Fe重量比分别低于和高于2号和3号合金。

Claims (2)

1.纯化冶金级硅的方法，其中含钙化合物是在硅从熔炉放出之前或之后加到熔融硅中，然后在较高的冷却速率下铸造和固化硅，将固化的硅碾碎并经受由两个浸提步骤组成的纯化过程，在第一个浸提步骤中用FeCl3或FeCl3和HCl的水溶液处理硅，使硅分解，而在第二个浸提步骤中用HF或HF/HNO3的水溶液处理硅，其特征在于，加到熔融硅中的含钙化合物的量必须在熔融硅中提供0.3-0.95％重量的钙，和熔融硅中铝和铁的重量比通过把铝加到熔融硅中调节成0.5-2.0。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于铝和铁的重量比控制在0.6-1.2。
CNB008169047A 1999-12-08 2000-11-08 冶金级硅的纯化方法 Expired - Lifetime CN1231416C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO19996022 1999-12-08
NO19996022A NO313132B1 (no) 1999-12-08 1999-12-08 Fremgangsmåte for rensing av silisium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1409691A true CN1409691A (zh) 2003-04-09
CN1231416C CN1231416C (zh) 2005-12-14

Family

ID=19904078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB008169047A Expired - Lifetime CN1231416C (zh) 1999-12-08 2000-11-08 冶金级硅的纯化方法

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6861040B1 (zh)
EP (1) EP1254074B1 (zh)
JP (1) JP4035323B2 (zh)
CN (1) CN1231416C (zh)
AT (1) ATE277866T1 (zh)
AU (1) AU1560701A (zh)
BR (1) BR0016239B1 (zh)
CA (1) CA2393511C (zh)
DE (1) DE60014441T2 (zh)
ES (1) ES2223616T3 (zh)
NO (1) NO313132B1 (zh)
WO (1) WO2001042136A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100579902C (zh) * 2007-07-06 2010-01-13 昆明理工大学 一种制备超冶金级硅的方法
US7811356B2 (en) 2004-07-14 2010-10-12 Sharp Kabushiki Kaisha Method of purifying metal
CN102369158A (zh) * 2009-09-23 2012-03-07 埃尔凯姆太阳能公司 生产高纯硅的方法
WO2017096563A1 (zh) * 2015-12-09 2017-06-15 季国平 一种硅的工业提纯方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20081085A1 (it) * 2008-06-16 2009-12-17 N E D Silicon S P A Metodo per la preparazione di silicio di grado metallurgico di elevata purezza.
WO2010148484A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-29 The Governing Council Of The Universtiy Of Toronto Method of removal of impurities from silicon
DE102009034317A1 (de) 2009-07-23 2011-02-03 Q-Cells Se Verfahren zur Herstellung durchbruchsicherer p-Typ Solarzellen aus umg-Silizium
DE102009046265A1 (de) * 2009-10-30 2011-05-19 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Verfahren zur Aufarbeitung von Sägerückständen aus der Produktion von Silizium-Wafern
US8900341B2 (en) 2010-05-20 2014-12-02 Dow Corning Corporation Method and system for producing an aluminum—silicon alloy
CN102602935B (zh) * 2012-03-05 2014-03-12 矽明科技股份有限公司 一种高钙除磷的硅的清洗方法
WO2014004392A1 (en) 2012-06-25 2014-01-03 Silicor Materials Inc. Method to purify aluminum and use of purified aluminum to purify silicon
CN104583124A (zh) 2012-06-25 2015-04-29 希利柯尔材料股份有限公司 用于纯化硅的方法
NO339608B1 (no) * 2013-09-09 2017-01-09 Elkem Solar As Multikrystallinske silisiumingoter, silisiummasterlegering, fremgangsmåte for å øke utbyttet av multikrystallinske silisiumingoter for solceller

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200621A (en) * 1978-07-18 1980-04-29 Motorola, Inc. Sequential purification and crystal growth
IT1100218B (it) 1978-11-09 1985-09-28 Montedison Spa Procedimento per la purificazione di silicio
US4312847A (en) * 1979-05-24 1982-01-26 Aluminum Company Of America Silicon purification system
DE2933164A1 (de) * 1979-08-16 1981-02-26 Consortium Elektrochem Ind Verfahren zum reinigen von rohsilicium
NO152551C (no) 1983-02-07 1985-10-16 Elkem As Fremgangsmaate til fremstilling av rent silisium.
US4612179A (en) * 1985-03-13 1986-09-16 Sri International Process for purification of solid silicon
US4798659A (en) * 1986-12-22 1989-01-17 Dow Corning Corporation Addition of calcium compounds to the carbothermic reduction of silica
RU2097320C1 (ru) 1993-11-01 1997-11-27 Институт металлургии Уральского отделения РАН Способ получения порошка кремния повышенной частоты

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7811356B2 (en) 2004-07-14 2010-10-12 Sharp Kabushiki Kaisha Method of purifying metal
CN101018877B (zh) * 2004-07-14 2010-12-15 夏普株式会社 精制金属的方法
CN100579902C (zh) * 2007-07-06 2010-01-13 昆明理工大学 一种制备超冶金级硅的方法
CN102369158A (zh) * 2009-09-23 2012-03-07 埃尔凯姆太阳能公司 生产高纯硅的方法
CN102369158B (zh) * 2009-09-23 2014-05-14 埃尔凯姆太阳能公司 生产高纯硅的方法
WO2017096563A1 (zh) * 2015-12-09 2017-06-15 季国平 一种硅的工业提纯方法

Also Published As

Publication number Publication date
BR0016239A (pt) 2002-08-27
EP1254074A1 (en) 2002-11-06
AU1560701A (en) 2001-06-18
NO996022D0 (no) 1999-12-08
NO313132B1 (no) 2002-08-19
BR0016239B1 (pt) 2009-08-11
JP2003516295A (ja) 2003-05-13
WO2001042136A1 (en) 2001-06-14
ATE277866T1 (de) 2004-10-15
CN1231416C (zh) 2005-12-14
EP1254074B1 (en) 2004-09-29
DE60014441D1 (de) 2004-11-04
DE60014441T2 (de) 2005-01-20
CA2393511C (en) 2007-03-20
JP4035323B2 (ja) 2008-01-23
NO996022L (no) 2001-06-11
CA2393511A1 (en) 2001-06-14
ES2223616T3 (es) 2005-03-01
US6861040B1 (en) 2005-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1231416C (zh) 冶金级硅的纯化方法
CA1212816A (en) Method for production of pure silicon
CN102807220B (zh) 一种硅的提纯方法
US20220177316A1 (en) Method for purifying silicon by means of phase separation dealloying reaction
JP2024026145A (ja) トリクロロシランを調製するためのシリコン顆粒、及び関連する製造方法
CN109970068A (zh) 利用高熵合金提纯多晶硅的方法
CA2744802C (en) Method for producing high purity silicon
JPH10273313A (ja) 多結晶シリコン鋳塊の製造方法
CN115896653B (zh) 一种高强度铝合金圆杆的连铸连轧装置及方法
US8187564B2 (en) Process for producing boron added purified silicon
CN102586605A (zh) 含铝的镁合金废旧料的回收方法
JPH11314911A (ja) 多結晶シリコンインゴットの製造方法
CN114150179A (zh) 一种无氧铜材料、无氧铜材料产品及其制备方法
CN107324341B (zh) 一种利用铝和氧气去除工业硅中杂质硼的方法
JP2000327488A (ja) 太陽電池用シリコン基板の製造方法
CN101863476B (zh) 一种去除硅中硼元素的方法
JP4309675B2 (ja) チタン合金の製造方法
CN111252769A (zh) 一种太阳能多晶硅的制备方法
CN103223481A (zh) 高纯高活性铝豆制备方法及设备
CN115504476A (zh) 一种利用回收硅泥生产高纯硅的方法
CN115976352A (zh) 一种利用回收铝制备变形铝合金的方法
CN104837577A (zh) 含硅的铝合金铸块的制造方法
CN113106278A (zh) 一种用于铝合金钎焊生产用焊液的制备方法
CN115896482A (zh) 一种高纯金属锆的制备方法
CN115353111A (zh) 一种再生n型硅材料中硼杂质的去除方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180712

Address after: Kristiansand

Patentee after: Norway solar energy company

Address before: Oslo

Patentee before: Ellekem Co.

TR01 Transfer of patent right
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20051214

CX01 Expiry of patent term