TWI465577B - 純化鋁之方法及使用純化之鋁純化矽之方法 - Google Patents

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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
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Description

純化鋁之方法及使用純化之鋁純化矽之方法
本發明係關於一種純化鋁之方法及使用純化之鋁純化矽之方法。
太陽能電池近來藉由其將太陽光轉換為電能之能力而被利用為能量來源。於此種光伏電池中幾乎完全使用矽作為半導體材料。近來於使用太陽能電池上之明顯限制係將矽純化為太陽能級(SG)矽之成本。以近來能量需求與供應限制之觀點看來，對於以更有成本效率之方法純化冶金級矽(或任何具有雜質大於太陽能級之矽)成太陽能級矽有巨大需求。
公司及研究團體已致力於製造精練冶金級(UMG)矽。許多製程受限於難以減少硼的含量。舉例而言，經由鋁溶劑純化矽之製程之利用受限於所使用之鋁的純度。於鋁中自然產生之硼的量係相對的低且可自初級生產者之網站之鑄件種類中篩選。此可一般地提供具有0.6ppmw範圍之硼含量之鋁。雖然其足以製造0.4ppmw範圍之矽結晶，對於製造不經歷退化之崩潰電壓之太陽能電池而言此種程度之硼仍被認為太高。有進一步向下改良硼含量之可能，但此方法存在其自身之挑戰。
本發明提公用以純化鋁之方法。方法包含：(a)自鋁及選自鈦、釩、鋯、鉻及其組合中之金屬添加劑形成熔融液體；(b)允許雜質形成於熔融液體中，其中雜質包含金屬添加劑與硼之反應產物；(c)選擇性地自熔融液體移除至少一部份之雜質；(d)冷卻熔融液體以形成固化之鋁；及(e)選擇性地移除包含至少一部份之雜質之固化之鋁的一部份；其中進行至少一可選步驟以提供純化之鋁。
本發明亦提供用以純化鋁之方法。方法包含：(a)自鋁及鈦形成熔融液體；(b)允許雜質形成於熔融液體中，其中雜質包含鈦與硼之反應產物；(c)選擇性地自熔融液體移除至少一部份之雜質；(d)冷卻熔融液體以形成固化之鋁；及(e)選擇性地移除包含至少一部份之雜質之固化之鋁的一部份；其中進行至少一可選步驟以提供純化之鋁。
本發明亦提供用以純化矽之方法。方法包含：(a)自矽及鋁形成熔融液體，其中鋁包含少於約0.55ppmw之硼；(b)冷卻熔融液體以形成矽結晶及母液；及(c)分離矽結晶及母液。
本文所述之製程採用化學反應以達成鋁中硼程度的減少。在這樣做的時候，金屬添加劑(例如鈦)以硼反應以形成含硼雜質(例如TiB2粒子)。若熔融鋁浴(aluminum bath)以金屬添加劑(例如鋁)進行處理，則可形成含硼雜質(例如TiB2粒子)，且可自大部份的鋁物理性分離。舉例而言，含硼雜質(例如TiB2粒子)可沉澱於浴的底部，並可接著自大部份的鋁物理性分離。此可有效地減少鋁中硼之程度，例如低於約0.2ppmw。此減少硼之影響於後續純化矽之製程中可為顯而易見的。其被認為不會對太陽能電磁 造成不良影響，因此其代表在利用金屬添加劑(例如鈦)移除硼時具有額外之優勢。在最終矽結晶之最後之硼程度可因此被降低，而不引進當存在於後續之矽純化製程步驟中時具有負面屬性之雜質。
本發明提供純化鋁之方法及/或利用純化之鋁作為金屬溶劑以純化矽。利用此種方法，可獲得具有相對低量之硼的純化之材料(例如鋁或矽)。在純化之材料中可獲得更加一致之雜質濃度。可獲得品質更加一致之純化之材料。可獲得可用以產生較高品質產品之純化矽結晶之作業。方法可以相對低成本之方式執行，同時利用材料為相對成本經濟的。物質(例如，像是鈦之金屬添加劑)可在純化鋁之製程期間中被引入，其中物質對於太陽能電池不具有任何顯著或明顯的不良影響。物質(例如，像是TiB2之含硼物質)可在純化鋁的期間中形成，其中物質不移除之任何殘餘的量，對於太陽能電池不具有任何顯著或明顯的不良影響。較低純度之起始鋁在純化矽中可用作為金屬溶劑。使用較低純度之起始鋁可降低成本並獲得更大之原料供應。較低純度之起始矽可用於矽之純化中。使用較低純度之起始矽可降低成本並獲得更大之原料供應。純化之矽結晶之作業可以相對成本經濟之方式完成。
100、200、300‧‧‧用以純化鋁之方法
101、202、301‧‧‧鋁
102‧‧‧金屬添加劑
104、204、304‧‧‧加熱
106、206、306‧‧‧熔融液體
108、308‧‧‧可選性地移除雜質
110、310‧‧‧純化熔融體
112、208、312‧‧‧冷卻
114、314‧‧‧固化之鋁
116、316‧‧‧可選性地移除一部份固化之鋁
118、318‧‧‧純化固化之鋁
201‧‧‧矽
210‧‧‧矽結晶加母液
212‧‧‧分離
214‧‧‧矽結晶
216‧‧‧母液
302‧‧‧鈦
第1圖係為說明純化鋁之方法之方塊流程圖。
第2圖係為說明純化矽之方法之方塊流程圖。
第3圖係為說明純化鋁之方法之方塊流程圖。
以下詳細之描述包含參照形成詳細說明之一部份的附隨圖式。圖式藉由描繪之方式呈現可實現發明之具體實施例。於本文中亦可稱為範例之此些實施例，係足夠詳細地描述以使領域內之習知技術者得以實施本發明。實施例可被結合、可利用其他實施例、或可為結構及邏輯上之改變而不脫離本發明之範疇。因此，以下之詳細描述非限制之意義，且本發明之範疇係由附隨之申請專利範圍及其均等物定義。
於此文件中，詞語「一(a)」或「一(an)」係用以包含一個或多於一個，而除非另外表示，否則詞語「或(or)」係用以表示非獨占「或(or)」。另外，認為本文中採用之不另外定義之措辭和用語僅用於描述之目的而非為限制。另外，雖然透過參照單獨地整合，本文中參照之所有的出版物、專利案及專利文件皆藉參照全部整合於本文中。於本文件與藉參照整合之文件間發生不一致之用法時，於整合之參考文件中之用法應被認為係此文件之補充，對於不可調節之不一致，優先採用本文件之用法。
於本文所述之製造方法中，除非特別描述時間或操作順序，否則步驟可以任何順序執行而不脫離發明之原則。於執行第一步驟，接著依序執行許多其他步驟之影響之申請專利範圍中之描述應係表示第一步驟在任何其他步驟前執行，但是其他步驟可以任何適合之順序執行，除非順序被更進一步地描述於其他步驟中。舉例而言，主張描述「步驟A、步驟B、步驟C、步驟D及步驟E」之元素應被解釋為表示先執行步驟A、最後執行步驟E，而步驟B、步驟C及步驟D可在步驟A及步驟E間以任何順序執行，且該順序仍落入主張之程序之字面範圍。給定之步驟或步驟之子集亦可重複。
另外，除非以申請專利範圍語言明確描述，否則可同時執行特定步驟。舉例而言，主張執行X之步驟與主張執行Y之步驟可在一個操作中同時進行，且所產生之程序將落入主張之程序之字面範圍。
定義
如用於本文中，「純化(purifying)」表示自一或多個外來或污染物質物離分離一物質。相反地，「雜質(impurities)」或「雜質(impurity)」表示不想要之一或多個外來或污染物質。
如用於本文中，「熔融體(molten)」或「熔融液體(molten liquid)」表示被融在一起的一或多個物質。
如用於本文中，「熔化(melting)」表示加熱一或多個固體物質至使其轉變為液體之點(稱為熔點(melting point))或其上。因此，「熔化(melting)」表示當暴露於足夠的熱之下，物質自固體改變為液體。
如用於本文中，「鋁(aluminum)」表示具有符號為Al且原子數為13之化學元素。此詞語包含金屬鋁或元素鋁(Al0)或其合金。鋁將一般地被用作為金屬溶劑。
如用於本文中，「金屬溶劑(solvent metal)」表示一或多個金屬或其合金，其經由加熱可有效地溶解矽，產生熔融液體。適合之例示性金屬溶劑包含，例如鋁或其合金，及選擇性之銅、錫、鋅、銻、銀、鉍、鎘、鎵、銦、鎂、鉛及其合金中的至少之一。
如用於本文中，「合金(alloy)」表示二或多個元素之勻相混合 物，其中至少一個為金屬，且產生之材料具有金屬特性。產生之金屬物質通常具有與其成分不同之特性(有時明顯不同)。
如用於本文中，「鈦(titanium)」表示具有符號為Ti且原子數為22之化學元素。此詞語包含金屬鈦或元素鈦(Ti0)及其合金。鈦將藉由與含硼雜質錯合，一般地用以自金屬溶劑(例如鋁)中移除硼。
如用於本文中，「釩(vanadium)」表示具有符號為V且原子數為23之化學元素。此詞語包含金屬釩或元素釩(V0)及其合金。釩將藉由與含硼雜質錯合，一般地用以自金屬溶劑(例如鋁)中移除硼。
如用於本文中，「鋯(zirconium)」表示具有符號為Zr且原子數為40之化學元素。此詞語包含金屬鋯或元素鋯(Zr0)及其合金。鋯將藉由與含硼雜質錯合，一般地用以自金屬溶劑(例如鋁)中移除硼。
如用於本文中，「鉻(chromium)」表示具有符號為Cr且原子數為24之化學元素。此詞語包含金屬鉻或元素鉻(Cr0)及其合金。鉻將藉由與含硼雜質錯合，一般地用以自金屬溶劑(例如鋁)中移除硼。
如用於本文中，「反應產物(reaction product)」表示就由二或更多個物質之化學反應形成之化合物。鈦與硼之例示性化學產物包含二硼化鈦(TiB2)。
如用於本文中，「配位錯合物(coordination complex)」、「金屬錯合物(metal complex)」或「錯合物(complex)」表示原子 或離子(一般為金屬，例如鈦、釩、鋯或鉻)鍵結至排列於周圍之分子或陰離子(包含，例如硼)，其又被稱為配位體或錯合劑。許多含金屬化合物包括配位錯合物。
如用於本文中，「固化(solidifying)」表示使一或多個液體物質(例如熔融液體)冷卻至其轉化為固體之點(稱為熔點)下之製程。因此，「固化」表示物質經由冷卻自液體轉化為固體。
如用於本文中，「移除(removing)」表示將一物質自其他物質(例如自混合物移除固體或液體)分離或自其他部份分離一部份之物質(例如自固體之其他部份移除一部份之固體)之製程。製程可採用任何領域之習知技術者已知之技術，例如傾析混合物、自混合物撇去一或多種液體、離心混合物、自混合物過濾固體、裁剪固體以移除其之一部份或其結合。
如用於本文中，「硼(boron)」表示具有符號為B且原子數為5之化學元素。此詞語包含含有硼之化合物(即包含B3+、B2+或B+之含硼化合物)及其結合。
如用於本文中，「矽(silicon)」表示具有符號為Si且原子數為14之化學元素。此詞語包含金屬或元素矽(Si0)及其合金。
如用於本文中，「冶金級矽(metallurgical grade silicon)」表示相對地純(例如，至少約96.0wt.%)之矽。
如用於本文中，「結晶(crystalline)」包含原子於固體中週期地幾何排列。因此，「矽結晶」表示具有矽原子於固體中週期地幾何排列之矽。
如用於本文中，「接觸(contacting)」表示觸碰、使接觸或直接相鄰之動作。
如用於本文中，「傾析(decanting)」或「傾析(decantation)」包含留下沉澱物或沉渣地倒出液體，從而分離液體與沉澱物或沉渣。
如用於本文中，「過濾(filtering)」或「過濾(filtration)」表示藉由使進料通過多孔材質之陶瓷或金屬片材，保留固體並使液體流過以分離固體及液體之機械方法。此可以重力、壓力或真空(吸力)完成。過濾有效地自液體分離出沉澱物及/或沉渣。
參照第1圖，呈現根據一些實施例，用以純化鋁之方法之方塊流程圖100之範例。熔融液體106係自加熱104鋁101及金屬添加劑102形成。雜質可選擇性地自熔融液體106移除108以提供純化之熔融體110。冷卻112熔融液體106及熔融體110以提供固化之鋁114。一部份之固化之鋁114可被選擇性地移除116以提供純化之固體鋁118。
熔融液體116係自加熱104鋁101及金屬添加劑102形成。進行鋁101及金屬添加劑102之加熱，以達到將有效地形成熔融液體106之溫度。舉例而言，溫度可為至少約650℃。
可採用任何適合份量之金屬添加劑102，金屬添加劑102提供之量有效地提供可自熔融液體106被有效地移除之雜質。舉例而言，相對於鋁101，可採用至少約200ppmw之金屬添加劑102。
金屬添加劑102將一般地被用以自金屬溶劑(例如鋁101)移除雜質(例如含硼雜質)。因此，鋁101可自硼純化，使至少一些硼自鋁 101中被移除。舉例而言，鋁101可包含至少約0.30ppmw之硼。
含硼雜質將一般地包含金屬添加劑102與硼之反應產物，像是例如二硼化鈦(TiB2)。額外之雜質包含形成自金屬添加劑、硼及出現於熔融液體中或接觸熔融液體之額外物質之反應產物之雜質。額外之雜質包含形成自硼及出現於熔融液體中或接觸熔融液體之額外物質之反應產物之雜質，其中生成之反應產物被金屬添加劑102結晶化或配位。存在於熔融液體中或與熔融液體接觸之例示性物質包含，例如氧。
鋁101與金屬添加劑102可一起存在於鋁101中。於此種實施例中，鋁101將包含明顯且顯著數量之金屬添加劑102。或者，鋁101與金屬添加劑102可分開、同時或連續地添加。於此種實施例中，熔融液體106可自鋁101形成，且可隨後地添加金屬添加劑102。或者，熔融液體106可自金屬添加劑102形成，且鋁101可被隨後添加。或者熔融液體106可自鋁101及金屬添加劑102形成，且其可被一起加熱。於如上述任何適合之方法中，熔融液體106係自加熱104鋁101及金屬添加劑102而形成。
雜質被允許形成於熔融液體106中，其可被選擇性地移除108。於具體實施例中，雜質將朝向裝有熔融液體106之容器底部移動。於此種實施例中，雜質可被例如以傾析或過濾選擇性地移除108。
雜質被允許形成於熔融液體106中。於冶金化學中習知技術者的理解顯而易見的是，於熔融液體106中形成雜質之製程中，物質尚未被建造。相反地，存在於熔融液體106(來自鋁101)中之至少 一部份之含硼雜質將於熔融液體106中錯合。含硼雜質將轉變為可選擇性地自熔融液體106中被移除之新的含硼雜質(例如金屬添加劑與硼之反應產物)。
於具體實施例中，進行自熔融液體106移除至少一部份雜質108之選擇性步驟。於其他具體實施例中，不執行自熔融液體106移除至少一部份雜質108之選擇性步驟。
熔融液體106可被冷卻112以形成固化之鋁114。或者，純化之熔融體110可被冷卻112以形成固化之鋁114。冷卻112可以任何適合之方式進行，以獲得提供之固化之鋁114。舉例而言，冷卻112可於約室溫(約20℃)下進行一段相當長之時間。
經由冷卻112，固化之鋁114之一部份可選擇性地被移除116。於其中雜質將朝向裝有熔融液體106之容器底部移動之具體實施例中，固化之鋁114之底部部份可被移除(即包含大量雜質之固化之鋁114之部份)。固化之鋁之該部份可藉由任何適合之方式移除。舉例而言，固化之鋁114之該部份可被機械性地移除，例如以切割固化之鋁114。
或者，於雜質將朝向裝有熔融液體106之容器側邊移動之此種具體實施例中，可移除固化之鋁114之側邊部份(即包含大量雜質之固化之鋁114之部份)。雜質朝向裝有熔融液體106之容器側邊之移動之完成，可例如藉由旋轉或離心裝有熔融液體106之容器。
或者，於雜質將朝向裝有熔融液體106之容器頂部移動之此種具體實施例中，可移除固化之鋁114之頂部部份(即包含大量雜質之 固化之鋁114之部份)。雜質朝向裝有熔融液體106之容器頂部之移動之完成，可例如藉由引入將導致雜質漂浮或升起至熔融液體106之表面之物質至熔融液體106。
於具體實施例中，進行移除固化之鋁116之一部份之選擇性步驟。於其他具體實施例中，不進行移除固化之鋁116之一部份之選擇性步驟。
於具體實施例中，進行自熔融液體108移除至少一部份之雜質之選擇性步驟，並進行移除固化之鋁116之一部份之選擇性步驟。
於具體實施例中，可進行一次純化鋁100之方法。於其他具體實施例中，用以純化鋁100之方法可進行二或更多次(例如，2、3或4)。
純化鋁100之方法提供與起始鋁101相比，相對純之純化之固體鋁118。純化之鋁118可接著被用作為，例如用以純化矽之金屬溶劑(參見第2圖)。舉例而言，用以純化鋁100之方法提供純化自硼之純化之固體鋁118，因此至少一些硼被從起始鋁101移除。因此，存在於起始鋁101中之明顯且顯著數量之硼可被移除以提供純化之固體鋁118。
參照第3圖，根據一些實施例，呈現用以純化鋁之方法之方塊流程圖300之範例。熔融液體306係自加熱304鋁301及鈦302形成。雜質可自熔融液體306被選擇性地移除309以提供純化之熔融體310。冷卻熔融液體306及純化之熔融體310，以提供固化之鋁314。可選擇性地移除316固化鋁314之一部份以提供純化之固體鋁318。
熔融液體306係自加熱304鋁301及鈦302形成。進行鋁301及鈦302之加熱以達到將有效形成熔融液體306之溫度。舉例而言，溫度可為至少約650℃。
可採用任何適合份量之鈦302，鈦302提供之量有效地提供可自熔融液體306被有效地移除之雜質。舉例而言，相對於鋁301，可採用至少約200ppmw之鈦302。
鈦302將一般地被用以自金屬溶劑(例如鋁301)移除雜質(例如含硼雜質)。因此，鋁301可自硼純化，使至少一些硼自鋁301中被移除。舉例而言，鋁301可包含至少約0.30ppmw之硼。
含硼雜質將一般地包含鈦302與硼之反應產物，像是，例如二硼化鈦(TiB2)。額外之雜質包含形成自鈦、硼及出現於熔融液體中或接觸熔融液體之額外物質之反應產物之雜質。額外之雜質包含形成自硼及出現於熔融液體中或接觸熔融液體之額外物質之反應產物之雜質，其中生成之反應產物被鈦302結晶化或配位。存在於熔融液體中或與熔融液體接觸之例示性物質包含，例如氧。
鋁301與鈦302可一起存在於鋁301中。於此種實施例中，鋁301將包含明顯且顯著數量之鈦302。或者，鋁301與鈦302可分開、同時或連續地添加。於此種實施例中，熔融液體306可自鋁301形成，且可隨後地添加鈦302。或者，熔融液體3106可自鈦302形成，且鋁301可被隨後添加。或者熔融液體306可自鋁301及鈦302形成，且其可被一起加熱。於如上述任何適合之方法中，熔融液體306係自加熱304鋁301及鈦302而形成。
雜質被允許形成於熔融液體306中，其可被選擇性地移除308。於具體實施例中，雜質將朝向裝有熔融液體306之容器底部移動。於此種實施例中，雜質可被選擇性地移除308，例如以傾析或過濾。
雜質被允許形成於熔融液體306中。於冶金化學中習知技術者的理解顯而易見的是，於熔融液體306中形成雜質之製程中，物質尚未被建造。相反地，存在於熔融液體306(來自鋁301)中之至少一部份之含硼雜質將於熔融液體306中錯合。含硼雜質將轉變為可選擇性地自熔融液體306中被移除之新的含硼雜質(例如鈦與硼之反應產物)。
於具體實施例中，進行自熔融液體306移除至少一部份之雜質308之選擇性步驟。於其他具體實施例中，不執行自熔融液體306移除至少一部份之雜質308之選擇性步驟。
熔融液體306可被冷卻312以形成固化之鋁314。或者，純化之熔融體310可被冷卻312以形成固化之鋁314。冷卻312可以任何適合之方式進行，以獲得提供之固化之鋁314。舉例而言，冷卻312可於約室溫(約20℃)下進行一段相當長之時間。
經由冷卻312，固化之鋁314之一部份可選擇性地被移除316。於其中雜質將朝向裝有熔融液體306之容器底部移動之具體實施例中，固化之鋁314之底部部份可被移除(即包含大量雜質之固化之鋁314之部份)。固化之鋁之該部份可藉由任何適合之方式移除。舉例而言，固化之鋁314之該部份可被機械性地移除，例如以切割固化之鋁314。
或者，於雜質將朝向裝有熔融液體306之容器側邊移動之此種具體實施例中，可移除固化之鋁314之側邊部份(即包含大量雜質之固化之鋁314之部份)。雜質朝向裝有熔融液體306之容器側邊之移動之完成，可例如藉由旋轉或離心裝有熔融液體306之容器。
或者，於雜質將朝向裝有熔融液體306之容器頂部移動之此種具體實施例中，可移除固化之鋁314之頂部部份(即包含大量雜質之固化之鋁314之部份)。雜質朝向裝有熔融液體306之容器頂部之移動之完成，可例如藉由引入將導致雜質漂浮或升起至熔融液體306之表面之物質至熔融液體306。
於具體實施例中，進行移除固化之鋁316之一部份之選擇性步驟。於其他具體實施例中，不進行移除固化之鋁316之一部份之選擇性步驟。
於具體實施例中，進行自熔融液體308移除至少一部份之雜質之選擇性步驟，並進行移除固化之鋁316之一部份之選擇性步驟。
於具體實施例中，可進行一次純化鋁300之方法。於其他具體實施例中，用以純化鋁300之方法可進行二或更多次(例如，2、3或4)。
純化鋁300之方法提供與起始鋁301相比，相對純之純化之固體鋁318。純化之鋁318可接著被用作為，例如用以純化矽之金屬溶劑(參見第2圖)。舉例而言，用以純化鋁300之方法提供純化自硼之純化之固體鋁318，因此至少一些硼被從起始鋁301移除。因此，存在於起始鋁301中之明顯且顯著數量之硼可被移除以提供純化 之固體鋁318。
參照第2圖，根據一些實施例，呈現用以純化矽之方法之方塊流程圖200。熔融液體206係自矽201及鋁202形成。冷卻208熔融液體206以提供矽結晶及母液210。分離矽結晶與母液210以提供矽結晶214及母液216。
熔融液體206係自矽201及鋁202形成。進行鋁202及矽201之加熱204以達到將有效形成熔融液體206之溫度。舉例而言，可進行鋁202及矽201之加熱以達到至少約1420℃之溫度。
用於加工之矽201可自許多來源產生。矽201可為來自於例如太陽能面板之製造、半導體晶圓或成錠的報廢或廢棄之矽。通常矽201係漿料的一部份。漿料可包含水、聚乙二醇(PEG)、碳化矽、鐵、鋁、鈣、銅和其他污染物。矽201可自漿料移除(例如分離)並乾燥以移除多餘的水。粉末可經由離心沉澱或其他製程而自漿料分離。添加水至漿料可降低比重以有助於改進沉澱或離心。矽201可經過更進一步的加工以移除污染物，例如像是經由酸處理。舉例而言，可使用鹽酸以將像是鐵之金屬溶出矽粉末之表面。可使用氫氟酸、鹽酸、硝酸或其結合以將二氧化矽溶出粉末之表面或溶解粉末之表面。或者，可使用氫氧化鉀、氫氧化鈉或其結合以溶解粉末之表面。粉末亦可以磁分離製程處理以移除鐵及其他磁性物質。
或者，於具體實施例中，採用之矽201可為自先前純化過程中獲得之矽結晶214。具體而言，用以純化矽200之方法可提供矽結晶214。矽結晶214可接著被用於(用作為矽201)用以純化矽200之後 續方法中。此可進行一或多次(例如二、三或四)。
具體而言，矽201可包含冶金級(MG)矽。或者，矽201之等級或品質可低於冶金級(MG)矽。採用較不純的矽(例如等級或品質低於冶金級(MG)矽的矽)可節省成本，同時允許不可行或實用之矽之使用。
熔融液體206可自矽201及鋁202形成。矽201可於浸沉(submersion)下加熱204，因此限制或防止矽與氧環境接觸。藉由限制與氧之接觸，矽201具有較少的機會反應以形成不想要之二氧化矽產物。藉由於熔化中浸沉矽201，不需要昂貴及繁瑣的步驟，像是例如必須使用真空或是惰性氣體大氣。另外，在接觸矽與鋁之前，矽201可先以酸處理、磁分離、真空熔解、乾燥或其結合進行預處理。一或多個此些步驟可幫助像是鐵之污染物的移除。
熔融液體206可自矽201與鋁202形成，像是藉由使用旋轉脫氣機、熔融金屬泵、旋轉爐或感應電流以供給成一個漩渦。矽201可實質上乾燥並持續地供給至漩渦中，從而限制與氧之接觸。矽201可像是藉由設置設定高切剪力之混合器而被切剪成單顆粒。熔化可在浸沉下產生於熔融浴中。舉例而言，浴可為在液相溫度之下且高於固相溫度，因此其可更容易地對粉末進行更多的切剪且因為浴增加之黏度，更簡單地保持粉末浸沉於浴中。爐耐火材料可為低污染，像是以於材料中具有一點點甚至沒有磷或硼。熔融二氧化矽及/或熔融氧化鋁可為一個可接受的耐火材料的範例。同樣地，如果使用的旋轉脫氣裝置或熔融金屬泵，其亦可以具小的磷或硼之材料製造，以最小化污染。
矽201與鋁202可藉由利用溶體紊流(melt turbulence)保持浸沉。融化可於溫度維持高於固相溫度之混合條件下產生。熔化提供熔融液體206。
矽201與金屬溶劑(例如鋁202)可各以任何適合之量或比例存在，提供之熔融液體206可被有效地形成(於加熱204後)。舉例而言，可採用約20wt.%至約50wt.%的矽201，而鋁202可用作為金屬溶劑，以約50wt.%至約80wt.%。利用矽廢物流，矽201可以約20wt.%至約90wt.%或更多地存在。鋁202可接著以例如小於約10wt.%至約80wt.%之比例用作為金屬溶劑。矽201可用作為矽的唯一來源，或可用作為加入製程中之矽的百分比。藉由改變製程中所使用之矽的量及種類，可改變或控制所得之純化矽之化學。
鋁202將一般地用作為金屬溶劑以自矽201移除雜質。利用相對純的鋁202(然而相對的並不貴)通常是有利的，特別是在太陽能工業。因此，在用以純化矽之方法中採用之鋁202可為如本文中所述(參見第1圖及第3圖)之純化之固體矽118。舉例而言，鋁202可包含高達約0.75ppmw之硼。
鋁202與矽201可一起存在。具體而言，熔融液體206可自可一起加熱以形成熔融液體206之鋁202及矽201形成。另外，鋁202與矽201可分別可分開、同時或連續地添加。或者，熔融液體206可自鋁202形成，且可隨後地添加矽201。或者，熔融液體206可自矽201形成，且鋁202可被隨後添加。於如上所述之任何適合之方法中，熔融液體206係自加熱204鋁202及矽201而形成。
熔融液體206可被冷卻208以形成矽結晶及母液210。冷卻208可以任何適合之方式進行，獲得提供之矽結晶及母液210。舉例而言，冷卻208可以適合之溫度進行，例如於約室溫(20℃)下進行一段相當長之時間。另外，冷卻208可以適合之速率進行，例如高達約150℃/小時。
經由冷卻208，矽結晶及母液201可被分離，以提供分離之矽結晶214及母液216。分離可利用任何適合之技術進行，例如傾析(例如自矽結晶倒出母液)及/或過濾。
如上所述，熔融液體206可冷卻208以提供矽結晶214及母液216。於一實施例中，熔融液體206可冷卻208而無任何明顯或顯著的熔融液體206之攪拌。或者，熔融液體206可在攪拌熔融液體206時冷卻208。不受任何特定理論的拘束，認為在冷卻208期間，攪拌可提供相對高純度之可能難以濾出之相對小之矽結晶。於具體實施例中，少量的混合可提供約1mm(厚度)、約5mm(寬度)、約5mm(長度)之矽結晶。
另外，熔融液體206可冷卻208至任何適當且適合之溫度(像是於液相與固相溫度之間)，於母液216中獲得提供之矽結晶。舉例而言，熔融液體206可冷卻208至約585-1400℃之溫度。
熔融液體206可以任何適當之速率冷卻208於母液216中獲得提供之矽結晶。舉例而言，熔融液體206可以高達約150℃/小時之速率冷卻208。
熔融液體206可於任何適合及適當之時間期間中冷卻208，於母液216中獲得提供之矽結晶。舉例而言，熔融液體206可以至少約2 小時之時間期間中冷卻208。
矽結晶214及母液216可被分離212。分離212可以任何適合且適當之方式進行。舉例而言，分離212可藉由自矽結晶214倒出母液216進行。或者，分離212可以自熔融液體206濾出及/或過濾矽結晶214進行。或者，分離212可採用離心來進行。
於一具體實施例中，可採用獲得之矽結晶214或重複使用矽201於後續之純化中。可進行多次之重複使用(例如1、2、3、4或5)以提供具有必要純度水平之矽結晶214。因此，用以純化矽200以提供矽結晶214之方法可進行一次。於另外的實施例中，用以純化矽200以提供矽結晶214之方法可進行二或更多(例如2、3、4或5)次。
方法係用以純化矽200以提供與矽201相比，相對純之矽結晶214。矽結晶214可接著被用於或不用於後續之純化，例如於太陽能電池之製造中，其可於隨後用於太陽能面板之製造中。用以純化矽200之方法提供自硼純化之矽結晶214，使至少一部份之硼被自起始矽201移除。舉例而言，矽結晶214可包含少於0.55ppmw之硼。另外，可移除存在於起始矽200中高達約85%之硼以提供矽結晶214。產生之矽結晶214將因此相對地純。舉例而言，矽結晶214可包含至少約65wt.%之矽。
以下提供之特定範圍、數值及實施例僅用於說明之目的而不相反地限制揭露之如藉由申請專利範圍定義之技術特徵。不論是否如此明確描述，以下提供之特定範圍、數值及實施例包含各揭露之範圍、數值及實施例所有的集合及子集合。
特定範圍、數值及實施例
金屬添加劑102可包含鈦、釩、鋯、鉻或其組合。於具體實施例中，金屬添加劑102可包含釩、鋯、鉻或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鈦、鋯、鉻或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鈦、釩、鉻或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鈦、釩、鋯或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鈦、釩或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鈦、鋯或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鈦、鉻或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含釩、鋯或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含釩、鉻或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鋯、鉻或其組合。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鈦。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含釩。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鋯。於其他具體實施例中，金屬添加劑102可包含鉻。
於具體實施例中，可進行鋁101與金屬添加劑102之加熱以達到至少約750℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁101與金屬添加劑102之加熱以達到至少約950℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁101與金屬添加劑102之加熱以達到約650℃至約1750℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁101與金屬添加劑102之加熱以達到約700℃至約1670℃之溫度。
於具體實施例中，相對於鋁101，可採用至少約500ppmw之金屬添加劑102。於其他具體實施例中，相對於鋁101，可採用至少約 1,000ppmw之金屬添加劑102。於其他具體實施例中，相對於鋁101，可採用至少約1,200ppmw之金屬添加劑102。
於具體實施例中，鋁101可包含至少約0.35ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁101可包含至少約0.40ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁101可包含至少約0.45ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁101可包含至少約0.50ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁101可包含至少約0.55ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁101可包含至少約0.60ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁101可包含約0.30ppmw至約0.70ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁101可包含約0.40ppmw至約0.60ppmw之硼。
於具體實施例中，冷卻112可以至少約20℃之溫度進行。於其他具體實施例中，冷卻112可以約0℃至約60℃之溫度進行。於其他具體實施例中，冷卻112可以約15℃至約40℃之溫度進行。於其他具體實施例中，冷卻112可以高達約500℃/小時、高達約250℃/小時、高達約125℃/小時、高達約100℃/小時、高達約75℃/小時之速率進行。
於具體實施例中，純化之固體鋁118可包含少於約0.55ppmw之硼。於其他具體實施例中，純化之固體鋁118可包含少於約0.40ppmw之硼。於其他具體實施例中，純化之固體鋁118可包含少於約0.25ppmw之硼。於其他具體實施例中，純化之固體鋁118可包含少於約0.20ppmw之硼。
於具體實施例中，可移除存在於起始鋁101中之至少約25wt.%之硼以提供純化之固體鋁118。於其他具體實施例中，可移除存在 於起始鋁101中之至少約35wt.%之硼以提供純化之固體鋁118。於其他具體實施例中，可移除存在於起始鋁101中之至少約50wt.%之硼以提供純化之固體鋁118。於其他具體實施例中，可移除存在於起始鋁101中之至少約65wt.%之硼以提供純化之固體鋁118。
於具體實施例中，可進行鋁301與鈦302之加熱以達到至少約750℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁301與鈦302之加熱以達到至少約950℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁301與鈦302之加熱以達到約650℃至約1750℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁301與鈦302之加熱以達到約700℃至約1670℃之溫度。
於具體實施例中，相對於鋁301，可採用至少約500ppmw之鈦302。於其他具體實施例中，相對於鋁301，可採用至少約1,000ppmw之鈦302。於其他具體實施例中，相對於鋁301，可採用至少約1,200ppmw之鈦302。
於具體實施例中，鋁301可包含至少約0.35ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁301可包含至少約0.40ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁301可包含至少約0.45ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁301可包含至少約0.50ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁301可包含至少約0.55ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁301可包含至少約0.60ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁301可包含約0.30ppmw至約0.70ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁301可包含約0.40ppmw至約0.60ppmw之硼。
於具體實施例中，冷卻312可以至少約20℃之溫度進行。於其他 具體實施例中，冷卻312可以約0℃至約60℃之溫度進行。於其他具體實施例中，冷卻312可以約15℃至約40℃之溫度進行。於其他具體實施例中，冷卻312可以高達約500℃/小時、高達約250℃/小時、高達約125℃/小時、高達約100℃/小時、高達約75℃/小時之速率進行。
於具體實施例中，純化之固體鋁318可包含少於約0.55ppmw之硼。於其他具體實施例中，純化之固體鋁318可包含少於約0.40ppmw之硼。於其他具體實施例中，純化之固體鋁318可包含少於約0.25ppmw之硼。於其他具體實施例中，純化之固體鋁318可包含少於約0.20ppmw之硼。
於具體實施例中，可移除存在於起始鋁301中之至少約25wt.%之硼以提供純化之固體鋁318。於其他具體實施例中，可移除存在於起始鋁301中之至少約35wt.%之硼以提供純化之固體鋁318。於其他具體實施例中，可移除存在於起始鋁301中之至少約50wt.%之硼以提供純化之固體鋁318。於其他具體實施例中，可移除存在於起始鋁301中之至少約65wt.%之硼以提供純化之固體鋁318。
於具體實施例中，矽201可包含冶金級(MG)矽。於其他具體實施例中，矽201可為等級或質量低於冶金級(MG)矽的矽。於其他具體實施例中，矽201可為低於約98wt.%之純度。於其他具體實施例中，矽201可為低於約95wt.%之純度。於其他具體實施例中，矽201可為低於約90wt.%之純度。於其他具體實施例中，矽201可為低於約85wt.%之純度。於其他具體實施例中，矽201可為低於約80wt.%之純度。於其他具體實施例中，矽201可為低於約75wt.%之純度。於其他具體實施例中，矽201可為低於約70wt.% 之純度。於其他具體實施例中，矽201可為低於約65wt.%之純度。於其他具體實施例中，矽201可為低於約60wt.%之純度。
於具體實施例中，可進行鋁202與矽201之加熱204以達到至少約1450℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁202與矽201之加熱204以達到至少約1500℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁202與矽201之加熱204以達到至少約1550℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁202與矽201之加熱204以達到至少約1600℃之溫度。於其他具體實施例中，可進行鋁202與矽201之加熱204以達到至少約1700℃之溫度。
於具體實施例中，鋁202可包含高達每一百萬(重量)幾千(例如4000)部份之硼。於此種實施例中，粗鋁可為得自，例如電力工業之「回收」鋁。此種鋁將因為加入硼以自鋁移除像是鈦之物質而包含相對大量之硼。於其他具體實施例中，鋁202可包含高達約3ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁202可包含高達約0.60ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁202可包含高達約0.55ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁202可包含高達約0.50ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁202可包含高達約0.45ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁202可包含高達約0.40ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁202可包含高達約0.25ppmw之硼。於其他具體實施例中，鋁202可包含高達約0.20ppmw之硼。
於具體實施例中，可於至少約10℃之溫度進行冷卻208。於其他具體實施例中，可於至少約15℃之溫度進行冷卻208。於其他具體實施例中，可於高達約50℃之溫度進行冷卻208。於其他具體實施例中，可於高達約40℃之溫度進行冷卻208。於其他具體實 施例中，可於約10℃至約50℃之溫度進行冷卻208。於其他具體實施例中，可於約15℃至約40℃之溫度進行冷卻208。
於具體實施例中，可以高達約125℃/小時之速率進行冷卻208。於其他具體實施例中，可以高達約100℃/小時之速率進行冷卻208。於其他具體實施例中，可以高達約75℃/小時之速率進行冷卻208。
於具體實施例中，熔融液體206可冷卻208接近但是高於固相溫度(例如高於固相溫度約200℃中、高於固相溫度約125℃中或高於固相溫度約50℃中)。於其他具體實施例中，熔融液體206可冷卻208至約700℃至約750℃之溫度。於其他具體實施例中，熔融液體206可冷卻208至固相溫度之上但液相溫度之下。於其他具體實施例中，熔融液體206可冷卻208至液相溫度之下。
於具體實施例中，熔融液體206可以高達約100℃/小時之速率冷卻208。於其他具體實施例中，熔融液體206可以高達約50℃/小時之速率冷卻208。於其他具體實施例中，熔融液體206可以高達約20℃/小時之速率冷卻208。
於具體實施例中，熔融液體206可於至少約2小時之時間期間中冷卻208。於具體實施例中，熔融液體206可於至少約4小時之時間期間中冷卻208。於具體實施例中，熔融液體206可於至少約8小時之時間期間中冷卻208。於具體實施例中，熔融液體206可於至少約12小時之時間期間中冷卻208。於具體實施例中，熔融液體206可於至少約24小時之時間期間中冷卻208。於具體實施例中，熔融液體206可於至少約48小時之時間期間中冷卻208。
於具體實施例中，矽結晶214可包含少於約0.50ppmw之硼。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含少於約0.45ppmw之硼。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含少於約0.40ppmw之硼。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含少於約0.35ppmw之硼。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含少於約0.30ppmw之硼。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含少於約0.25ppmw之硼。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含少於約0.20ppmw之硼。
於具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少25wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少30wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少35wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少40wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少45wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少50wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少55wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少60wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少65wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少70wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少75wt.%之硼以提供矽結晶214。於其他具體實施例中，可移除存在於起始矽201中之至少80wt.%之硼以提供矽結晶214。
於具體實施例中，矽結晶214可包含至少約70wt.%之矽。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含至少約75wt.%之矽。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含至少約80wt.%之矽。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含至少約85wt.%之矽。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含至少約90wt.%之矽。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含至少約95wt.%之矽。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含至少約96wt.%之矽。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含至少約97wt.%之矽。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含至少約98wt.%之矽。於其他具體實施例中，矽結晶214可包含至少約99wt.%之矽。
以下提供之具體列舉之實施例[1]至[38]係僅用於說明之目的而不相反地限制揭露之如藉由申請專利範圍定義之技術特徵。此些列舉之實施例包含描述於此之所有集合、子集合及多重參照(例如多重附屬)集合。
列舉之實施例
[1.]用以純化鋁之方法，方法包含：(a)自鋁及選自鈦、釩、鋯、鉻及其組合中之金屬添加劑形成熔融液體；(b)允許雜質形成於熔融液體中，其中雜質包含金屬添加劑與硼之反應產物；(c)選擇性地自熔融液體移除至少一部份之雜質；(d)冷卻熔融液體以形成固化之鋁；及(e)選擇性地移除包含至少一部份之雜質之固化之鋁的一部份；其中進行至少一可選步驟以提供純化之鋁。
[2.]如實施例[1]所述之方法，其中移除至少一些硼，從而純化之鋁與於步驟(a)中之鋁相比，包含較少的硼。
[3.]如實施例[1]-[2]中之任一所述之方法，其中純化之鋁包含少於約0.55ppmw之硼。
[4.]如實施例[1]-[2]中之任一所述之方法，其中純化之鋁包含少於約0.40ppmw之硼。
[5.]如實施例[1]-[2]中之任一所述之方法，其中純化之鋁包含少於約0.25ppmw之硼。
[6.]如實施例[1]-[5]中之任一所述之方法，其中熔融液體係於至少約650℃之溫度下形成。
[7.]如實施例[1]-[6]中之任一所述之方法，其中相對於鋁，採用至少約200ppmw之金屬添加劑。
[8.]如實施例[1]-[6]中之任一所述之方法，其中相對於鋁，採用至少約500ppmw之金屬添加劑。
[9.]如實施例[1]-[6]中之任一所述之方法，其中相對於鋁，採用至少約1,000ppmw之金屬添加劑。
[10.]如實施例[1]-[9]中之任一所述之方法，其中金屬添加劑包含鈦。
[11.]如實施例[1]-[10]中之任一所述之方法，其中於步驟(a)中之鋁包含至少約0.40ppmw之硼。
[12.]如實施例[1]-[10]中之任一所述之方法，其中於步驟(a) 中之鋁包含至少約0.40ppmw至約0.60ppmw之硼。
[13.]如實施例[1]-[12]中之任一所述之方法，其中包含金屬添加劑與硼之反應產物之雜質包含二硼化鈦(TiB2)。
[14.]如實施例[1]-[13]中之任一所述之方法，其中部份固化之鋁之移除可機械性地進行。
[15.]如實施例[1]-[13]中之任一所述之方法，其中部份固化之鋁之移除可以切割固化之鋁進行。
[16.]如實施例[1]-[15]中之任一所述之方法，其中鋁及金屬添加劑可一起存在於步驟(a)之鋁中。
[17.]如實施例[1]-[15]中之任一所述之方法，其中金屬添加劑被添加至步驟(a)之鋁中、被添加至熔融液體或其結合中。
[18.]如實施例[1]-[17]中之任一所述之方法，其中包含金屬添加劑與硼之反應產物之雜質包含金屬添加劑、硼及出現於熔融液體中或接觸熔融液體之額外物質之反應產物。
[19.]如實施例[1]-[17]中之任一所述之方法，其中進行自熔融液體移除至少一部份雜質之可選步驟。
[20.]如實施例[1]-[17]中之任一所述之方法，其中不進行自熔融液體移除至少一部份雜質之可選步驟。
[21.]如實施例[1]-[17]中之任一所述之方法，其中進行移除包含至少一部份雜質之一部份固化之鋁之可選步驟。
[22.]如實施例[1]-[17]中之任一所述之方法，其中不進行移除 包含至少一部份雜質之一部份固化之鋁之可選步驟。
[23.]如實施例[1]-[17]中之任一所述之方法，其中進行自熔融液體移除至少一部份雜質之可選步驟，並進行移除包含至少一部份雜質之一部份固化之鋁之可選步驟。
[24.]如實施例[1]-[23]中之任一所述之方法，其可進行二或更多次。
[25.]一種用以純化矽之方法，方法包含：(a)自鋁及矽形成熔融液體，其中鋁包含少於約0.55ppmw之硼；(b)冷卻熔融液體以形成矽結晶及母液；及(c)分離矽結晶及母液。
[26.]如實施例[25]所述之方法，其中鋁包含如同實施例[1]-[24]所述之純化鋁或固化鋁。
[27.]如實施例[25]所述之方法，其中鋁包含少於約0.25ppmw之硼。
[28.]如實施例[25]所述之方法，其中鋁包含少於約0.10ppmw之硼。
[29.]如實施例[25]-[28]中之任一所述之方法，其中矽結晶包含少於約0.40ppmw之硼。
[30.]如實施例[24]-[27]中之任一所述之方法，其中矽結晶包含少於約0.25ppmw之硼。
[31.]如實施例[25]-[28]中之任一所述之方法，其中矽結晶包 含約0.20ppmw之硼。
[32.]如實施例[25]-[31]中之任一所述之方法，其中於步驟(a)中，矽為冶金級(MG)矽。
[33.]如實施例[24]-[31]中之任一所述之方法，其中於步驟(a)中，採用約20wt.%至約50wt.%的矽。
[34.]如實施例[25]-[32]中之任一所述之方法，其中於步驟(a)中，採用約50wt.%至約80wt.%的鋁。
[35.]如實施例[25]-[34]中之任一所述之方法，其中於步驟(b)中，熔融液體係以小於約75℃/小時之速率冷卻。
[36.]如實施例[25]-[35]中之任一所述之方法，其中於步驟(b)中，熔融液體係於至少約2小時之時間期間中冷卻。
[37.]如實施例[25]-[36]中之任一所述之方法，其中步驟(c)係以自矽結晶倒出母液進行。
[38.]如實施例[25]-[37]中之任一所述之方法，其中矽結晶包含至少約65wt.%的矽。
[39.]如實施例[25]-[38]中之任一所述之方法，其進行二或更多次。
範例
範例1：
以下圖表說明獲得一段時間之矽薄片樣品中，存在於矽薄片中之硼水平。
100‧‧‧用以純化鋁之方法
101‧‧‧鋁
102‧‧‧金屬添加劑
104‧‧‧加熱
106‧‧‧熔融液體
108‧‧‧可選性地移除雜質
110‧‧‧純化熔融體
112‧‧‧冷卻
114‧‧‧固化之鋁
116‧‧‧可選性地移除一部份固化之鋁
118‧‧‧純化固化之鋁

Claims (10)

  1. 一種用以純化鋁之方法，該方法包含：(a)自一起始鋁及選自鈦、釩、鋯、鉻及其組合中之一金屬添加劑形成一熔融液體；(b)允許一雜質形成於該熔融液體中，其中該雜質包含該金屬添加劑與存在於該起始鋁中的硼之一反應產物；(c)選擇性地自該熔融液體移除至少一部份之該雜質；(d)冷卻該熔融液體以形成一固化之鋁；以及(e)選擇性地移除包含至少一部份之該雜質之該固化之鋁的一部份；其中進行(c)或(e)中至少一可選步驟以提供一純化之鋁，其中移除存在於該起始鋁中之至少約25wt.%之硼以提供該純化之鋁。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該純化之鋁包含少於約0.55ppmw之硼。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熔融液體係於至少約650℃之溫度下形成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中相對於鋁，採用至少約200ppmw之該金屬添加劑，其中該金屬添加劑包含鈦。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中於步驟(a)中之該起始鋁包含約0.40ppmw至約0.60ppmw之硼。
  6. 一種用以純化矽之方法，該方法包含：(a)自一起始鋁及選自鈦、釩、鋯、鉻及其組合中之一金屬添加 劑形成一熔融液體；(b)允許一雜質形成於該熔融液體中，其中該雜質包含該金屬添加劑與存在於該起始鋁中的硼之一反應產物；(c)選擇性地自該熔融液體移除至少一部份之該雜質；(d)冷卻該熔融液體以形成一固化之鋁；以及(e)選擇性地移除包含至少一部份之該雜質之該固化之鋁的一部份；其中進行(c)或(e)中至少一可選步驟以提供包含少於約0.55ppmw之硼的一純化之鋁，(f)自矽及該純化之鋁形成一熔融液體；(g)冷卻該熔融液體以形成一矽結晶及一母液；及(h)分離該矽結晶及該母液。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該純化之鋁包含少於約0.25ppmw之硼。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該矽結晶包含少於約0.40ppmw之硼。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中：於步驟(f)中，矽為冶金級(MG)矽，採用約20wt.%至約50wt.%的矽，採用約50wt.%至約80wt.%的鋁；於步驟(g)中，該熔融液體係以小於約75℃/小時之速率冷卻，該熔融液體係於至少約2小時之時間期間冷卻；及步驟(h)係以自該矽結晶倒出該母液來進行。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該矽結晶包含至少約65wt.%的矽。
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