RU2008140743A

RU2008140743A - Способ получения кремния для фотоэлементов и других применений

Info

Publication number: RU2008140743A
Application number: RU2008140743/15A
Authority: RU
Inventors: Стивен АМЕНДОЛА (US); Стивен АМЕНДОЛА
Original assignee: РЕСК ИНВЕСТМЕНТС ЭлЭлСи (US); РЕСК ИНВЕСТМЕНТС ЭлЭлСи
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2010-04-20
Also published as: US8568683B2; US20070217988A1; IL193964A; KR101450346B1; RU2441839C2; EP2001797A2; AU2007226533A1; JP5615542B2; CN101426722A; BRPI0709288A2; MX2008011655A; CN101426722B; ZA200807787B; US20110176984A1; CA2646180A1; KR20080108543A; US7922989B2; WO2007106860A2; WO2007106860A3; AU2007226533B2

Abstract

1. Способ получения кремния, имеющего высокую чистоту, подходящего для фотогальванических элементов, включающий восстановление оксида кремния предварительно очищенного в водном растворе с углеродсодержащим агентом, где предварительно очищенный оксид кремния имеет малое количество бора, подходящее для фотогальванических элементов. ! 2. Способ по п.1, где оксид кремния получают через очищающий способ, используя водный раствор водорастворимой формы оксида кремния, где водный раствор фильтруют для удаления твердых примесей и обрабатывают бор-специфической хелатообразующей смолой. ! 3. Способ по п.2, где бор-специфическая хелатообразующая смола является ионообменной смолой, имеющей функциональную группу N-меглумина. ! 4. Способ по п.2, где переходный металл, кальций или магний добавляют в водный раствор водорастворимой формы оксида кремния перед фильтрацией. ! 5. Способ по п.2, где водный раствор водорастворимой формы оксида кремния обрабатывают молибдатной солью или молибдатной солью обработанной анионной смолой. ! 6. Способ по п.1, где водорастворимая форма оксида кремния является щелочным силикатом. ! 7. Способ по п.1, где углеродсодержащий агент является существенно свободным от бора и фосфора. ! 8. Способ по п.7, где углеродсодержащий агент получают из горючего газа. ! 9. Способ по п.8, где горючий газ является природным газом, метаном, этаном, ацетиленом, этиленом, пропаном, пропеном, алленом, бутан, широкими фракциями легких углеводородов или вообще любыми газами C1-C4, которые являются существенно свободными от бора и фосфора. ! 10. Способ по п.7, где углерод получают из углевода, крахмала или другого углеродсодержащего

Claims

1. Способ получения кремния, имеющего высокую чистоту, подходящего для фотогальванических элементов, включающий восстановление оксида кремния предварительно очищенного в водном растворе с углеродсодержащим агентом, где предварительно очищенный оксид кремния имеет малое количество бора, подходящее для фотогальванических элементов.

2. Способ по п.1, где оксид кремния получают через очищающий способ, используя водный раствор водорастворимой формы оксида кремния, где водный раствор фильтруют для удаления твердых примесей и обрабатывают бор-специфической хелатообразующей смолой.

3. Способ по п.2, где бор-специфическая хелатообразующая смола является ионообменной смолой, имеющей функциональную группу N-меглумина.

4. Способ по п.2, где переходный металл, кальций или магний добавляют в водный раствор водорастворимой формы оксида кремния перед фильтрацией.

5. Способ по п.2, где водный раствор водорастворимой формы оксида кремния обрабатывают молибдатной солью или молибдатной солью обработанной анионной смолой.

6. Способ по п.1, где водорастворимая форма оксида кремния является щелочным силикатом.

7. Способ по п.1, где углеродсодержащий агент является существенно свободным от бора и фосфора.

8. Способ по п.7, где углеродсодержащий агент получают из горючего газа.

9. Способ по п.8, где горючий газ является природным газом, метаном, этаном, ацетиленом, этиленом, пропаном, пропеном, алленом, бутан, широкими фракциями легких углеводородов или вообще любыми газами C1-C4, которые являются существенно свободными от бора и фосфора.

10. Способ по п.7, где углерод получают из углевода, крахмала или другого углеродсодержащего материала.

11. Способ по п.9, где углерод получают способом включающим разложение на составляющие углевода в воде; очистку получающегося раствора; удаление воды; и пиролизацию очищенного углевода для получения углерода.

12. Способ по п.11, где пиролизацию проводят для получения степени графитизации приблизительно 40-45%.

13. Способ по п.12, где желательную степень графитизации получают смешением различных углеродных форм.

14. Способ по п.7, где углерод обрабатывают хлором для удаления B и P.

15. Способ по п.7, где предварительно очищенный оксид кремния находится в кристаллической форме.

16. Способ по п.7, где предварительно очищенный оксид кремния и/или углерод находится в брикетированной форме.

17. Способ по п.7, где предварительно очищенный оксид кремния и углерод получают со-осаждением так, чтобы оксид кремния и углерод были однородно смешаны.

18. Способ по п.1, где предварительно очищенный оксид кремния имеет содержание бора приблизительно 5 частей на миллион или меньше.

19. Способ по п.1, где предварительно очищенный оксид кремния имеет содержание бора приблизительно 1 часть на миллион или меньше.

20. Способ по п.1, где способ очистки проводят в основном условии.

21. Способ по п.7, где реакцию восстановления выполняют, используя облицовку в дуговой печи с закрытой дугой, где формируют расплавленный кремний высокой чистоты.

22. Способ по п.21, где печь изготавливают из тугоплавких материалов с крайне низким содержанием бора и фосфора.

23. Способ по п.21, где печь использует высокочистые графитовые нагревательные стержни для электродов.

24. Способ по п.21, где печь имеет нижний слив для удаления расплавленного кремния высокой чистоты от низа.

25. Способ по п.21, где внешняя часть печи в точке расплавленной кремниевой выгрузки имеет инертную газовую камеру, чтобы позволить расплавленному кремнию охлаждаться в инертном газе так, чтобы кремний не реагировал с кислородом в атмосфере.

26. Способ по п.21, где расплавленный кремний дополнительно обрабатывают редкоземельным металлом для удаления углерода, кислорода, азота, бора и других примесей из кремния.

27. Способ получения высокочистого кремния, включающий:

(a) получение водного силикатного раствора;

(b) фильтрование раствора;

(c) прохождение фильтрата через бор-специфическую колонку ионной смолы;

(d) преобразование силиката до оксида кремния;

(e) восстановление оксида кремния углеродом, имеющим малое содержание бора и фосфора в печи; и

(f) охлаждение полученного кремния высокой чистоты.

28. Способ по п.21, дополнительно включающий преобразование низко чистого оксида кремния, песка, кварца или других содержащих оксид кремния материалов или кремния или монооксида кремния в щелочной силикат.

29. Способ по п.27, где углерод получают пиролизацией углевода.

30. Способ получения высокочистого кремния, имеющего малые содержания B и P, включающий:

(a) получение водного раствора силиката;

(b) необязательное добавление переходного металла, кальция или магния;

(c) фильтрование раствора;

(d) пропускание отфильтрованного через бор-специфическую колонку ионной смолы;

(e) удаление воды; и

(f) преобразование полученной соли силиката до оксида кремния.

31. Способ по п.30, дополнительно включающий обработку водного раствора силиката анионообменной смолой, которая является предварительно обработанной аммоний молибдатом или вольфраматом.

32. Способ по п.1, где продукт является высокочистым карбидом кремния.

33. Способ по п.1, где продукт является высокочистым монооксидом кремния.

34. Способ по п.1, где углеродсодержащий агент имеет содержание бора приблизительно 1 часть на миллион или меньше.

35. Способ по п.1, где восстанавливающий агент является активным очищенным металлом, таким как алюминий или магний вместо углерода.

36. Способ очистки кремния низкого сорта до кремния высокой чистоты, подходящего для фотогальванических элементов включающий:

(a) преобразование кремния низкого сорта в водорастворимую форму;

(b) очистку водорастворимой формы оксида кремния в водном растворе;

(c) преобразование очищенной водорастворимой формы оксида кремния до оксида кремния; и

(d) преобразование полученного оксида кремния до высокочистого кремния.