WO2009036686A1 - Procédé de fabrication de silicium polycristallin pour une pile solaire - Google Patents

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WO2009036686A1
WO2009036686A1 PCT/CN2008/072312 CN2008072312W WO2009036686A1 WO 2009036686 A1 WO2009036686 A1 WO 2009036686A1 CN 2008072312 W CN2008072312 W CN 2008072312W WO 2009036686 A1 WO2009036686 A1 WO 2009036686A1
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silicon
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Shaoguang Li
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Shaoguang Li
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    • 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
    • H01L31/182—Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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    • 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

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of purification of silicon, and particularly relates to a method for producing polycrystalline silicon for solar cells by using an electron beam furnace and a plasma furnace to smelt to remove impurities in industrial silicon.
  • Solar cells can directly convert solar energy into DC power by using the photoelectric voltaic effect, which provides humans with inexhaustible clean and renewable energy, and has excellent development prospects.
  • silicon cells the most widely used is silicon cells.
  • the silicon material that can be used to make solar silicon cells must have a silicon content of 6N (ie, 99.9999%) or more, wherein the carbon and oxygen contents must be below 0.5 ⁇ 1ppmw, and other impurities such as boron, phosphorus, iron, aluminum and titanium are contained. It must be reduced to below O.Olppmw to ensure the required photoelectric conversion efficiency.
  • the methods for producing solar grade high-purity silicon in various countries all use the Siemens method or the modified Siemens method, that is, chemical vapor deposition (CVD).
  • This type of method is to treat industrial silicon with hydrochloric acid into trichlorosilane (or silicon tetrachloride), purify the above trichlorosilane (or silicon tetrachloride), and then in the Siemens reactor (or fluid bed).
  • High-purity polycrystalline silicon is obtained by reduction vapor deposition using high-purity hydrogen.
  • This type of method uses a thermal chemical vapor deposition process, which has many process steps and long time, which increases energy consumption, material consumption and cost. And trichlorosilane and silicon tetrachloride are highly toxic.
  • the technology disclosed in the above patent documents has the following problems: (1) The content of impurities in the product, especially the main impurities B and P, cannot meet the solar level standard; (2) the technical parameters of the process, especially its important technical parameters. It is uncertain, at least that its technology is not fully disclosed; (3) The scale of the examples is very small, indicating that its technology has not yet reached the level of industrial production.
  • the object of the present invention is to provide a method for manufacturing polycrystalline silicon for solar cells by physical metallurgy technology, which can control the content of impurities in silicon, especially the main impurities such as B and P, to below O.Olppmw;
  • the environment does not produce chemical pollution, is safe and reliable, and is particularly suitable for large-scale application in China.
  • step (1) The solid silicon monoxide obtained in step (1) is placed in a high vacuum furnace and heated to a temperature above 1400 ° C to cause the following reaction:
  • step (3) After grinding the silicon powder obtained in step (2), immerse it in concentrated nitric acid and stir for more than 1 hour to dissolve the impurities such as boron and phosphorus, filter the acid solution, rinse with water for more than 1 hour, and then heat. drying;
  • step (3) placing the silicon powder obtained in step (3) in a high-vacuum electron beam furnace, and melting at a pressure lower than 10 - 5 Torr to further remove the remaining impurity phosphorus. And solidifying the molten silicon into an ingot;
  • step (6) Cut off the concentrated portion of the directional solidified ingot obtained in step (5) to obtain solar grade polycrystalline silicon with a purity of 6N or more.
  • the pressure in the vacuum chamber of the heating furnace is lower than 10 - 4 Torr, preferably at a heating temperature of 1250 to 1300 ° C, and after the reaction, it is rapidly cooled to room temperature at 1180 to 1200 ° C.
  • the pressure in the vacuum chamber of the heating furnace is lower than 10 - 5 Torr, and the heating temperature is preferably 1450 to 1500 ° C.
  • the acid immersion time is 1 to 4 hours
  • the water rinsing time after acid immersion is 2 to 6 hours
  • the mixture is stirred, preferably in the vacuum chamber during drying.
  • the pressure in the vacuum chamber is 10 _ 2 Torr
  • the baking temperature is 100 to 200 ° C
  • the holding time is 1 hour or more.
  • the crucible used in the electron beam furnace is a water-cooled copper crystallizer, and a coil for electromagnetic stirring is attached to the outside of the crucible wall.
  • the method for producing polycrystalline silicon for solar cells according to the present invention is as follows (5) In the middle ion furnace melting, the furnace is filled with nitrogen gas or filled with nitrogen and hydrogen gas, and the crucible is a water-cooled copper crystallizer, and an electromagnetic stirring coil is installed outside the crucible. .
  • the technical point of the present invention is to completely abandon the "current route” of the existing Siemens method (ie, chemical vapor deposition method), "an alternative route”, and skillfully adopt a combination of disproportionation reaction of silicon monoxide, acid leaching separation and vacuum smelting. , removing metal impurities, phosphorus and boron in stages to obtain solar grade polycrystalline silicon with a purity of more than 6N. Since the invention eliminates the Siemens method, it is no longer necessary to use highly toxic SiCl 4 , SiHCl 3 and flammable and explosive SiH 4 , 3 ⁇ 4 in the entire process, which makes environmental protection problems and production safety problems available. A good solution is greatly beneficial to the promotion and application in China to meet the growing demand for polysilicon in China's photovoltaic industry.
  • Step 1 Using chemically pure industrial silicon with a purity of more than 99.68% and high-purity quartz powder with a SiO 2 content of 99.98% as raw materials, the two are ground into fine powder and placed in a vacuum furnace with a pressure lower than 10 _ 4 Torr. The temperature is raised to 1250 ° C, and kept for 1 to 3 hours to obtain gaseous silicon monoxide, the temperature is slowly lowered to 1180 ° C, and then quenched to room temperature to obtain a solid silicon monoxide;
  • a silicon oxide solid placed in a vacuum furnace pressure is below 10_ 5 torr and heated to 1450 ° C, incubated 1 ⁇ 3 hours at which time the furnace silicon monoxide disproportionation reaction occurs molten silicon And solid silica. After separating the silicon melt from the solid silica, the temperature is slowly lowered to obtain a silicon powder;
  • Step 3 Grind the silicon powder, sieve it, pour it into concentrated nitric acid solution, sieve 100 mesh, and put silicon powder in Stir in concentrated nitric acid for 1 ⁇ 2 hours, filter off the acid solution, rinse the mixture in a running water tank and stir it for 3 ⁇ 4 hours. After draining, put it in a low vacuum furnace (pressure is 10 _ 2 Torr) Heating and baking, the holding time is 1 ⁇ 2 hours, and the temperature is 100 ⁇ 150 °C;
  • Ho step four the silicon powder after drying in a vacuum oven electron beam in a water-cooled copper crucible, at a pressure lower than the melting 10_ 5 torr vacuum condition, is disposed outside the crucible electromagnetic coil, while smelting, while the silicon was subjected to Stirring, electron beam furnace smelting time is 15 ⁇ 30 minutes, casting into ingot and cooling to room temperature;
  • Ho step five the impurity rich fraction after the ingot is removed, placed in a plasma furnace, evacuated until the furnace pressure is lower than the width of the door after closing diffusion pump 10_ 5 Torr, again charged into the furnace of high purity Nitrogen is smelted, and the smelting time is 1 to 2 hours. While smelting, electromagnetic stirring is performed, and finally directional solidification is performed to obtain a high-purity silicon ingot;
  • Step 6 The silicon ingot obtained by directional solidification is removed from the surface layer and the upper impurity concentration portion to obtain solar grade high-purity silicon having a purity of 6N.
  • Step 1 Using chemically pure industrial silicon with a purity of more than 99.68% and high-purity quartz powder with a SiO 2 content of 99.98% as raw materials, the two are ground into fine powder and placed in a vacuum furnace with a pressure lower than 10 _ 4 Torr. The temperature is raised to 1300 ° C, and the temperature is maintained for 2 to 4 hours to obtain gaseous silicon monoxide, the temperature is slowly lowered to 1180 ° C, and then quenched to room temperature to obtain a solid silicon monoxide;
  • Step 2 The solid silicon monoxide is placed in a vacuum furnace with a pressure lower than 10 -6 Torr, heated to 1500 ° C, and kept for 2 to 4 hours. At this time, the silicon monoxide in the furnace undergoes a bismuth reaction to form molten silicon. And solid state Silica.
  • Step 3 grinding the silicon powder, sieving it, pouring it into concentrated nitric acid solution, meshing 150 mesh, and silicon powder in concentrated nitric acid 2 ⁇ 4 hours stirring, the acid was filtered off, the filtrate after rinsing was placed in water bath and stirring time is 4 ⁇ 6 hours, drained and placed in a low vacuum oven (10_ pressure of 2 torr) was heated drying Bake, holding time is 2 ⁇ 4 hours, temperature is 150 ⁇ 200 °C;
  • Step 4 The dried silicon powder is placed in a water-cooled copper crucible of a vacuum electron beam furnace, and smelted under a vacuum of less than 10 -6 Torr, and an electromagnetic coil is placed outside the crucible, while smelting and silicon liquid are performed.
  • Stirring, electron beam furnace smelting time is 20 ⁇ 30 minutes, casting into ingot and cooling to room temperature;
  • Ho step five the impurity rich fraction after the ingot is removed, placed in a plasma furnace, evacuated until the furnace pressure is below 10_ 6 Torr wide diffusion pump door closed, again charged into the furnace 50%
  • the high-purity nitrogen gas and the 50% high-purity hydrogen gas are smelted, and the smelting time is 1 hour, while smelting, electromagnetic stirring is performed, and finally directional solidification is performed to obtain a high-purity silicon ingot;
  • Step 6 The silicon ingot obtained by directional solidification is removed from the surface layer and the upper impurity concentration portion to obtain solar grade high-purity silicon having a purity of 6N.
  • Step 1 Using chemically pure industrial silicon with a purity of more than 99.68% and high-purity quartz powder with a SiO 2 content of 99.98% as raw materials, the two are ground into fine powder and placed in a vacuum furnace with a pressure lower than 10 _ 4 Torr. The temperature is raised to 1250 ⁇ 1300 ° C, and the temperature is kept for 2 to 4 hours to obtain gaseous silicon monoxide, the temperature is slowly lowered to 1180 to 1200 ° C, and then quenched to room temperature to obtain a solid silicon monoxide;
  • a silicon oxide solid placed in a vacuum oven 10_ pressure is below 5 torr and heated to 1450 ⁇ 1500 ° C, incubated 2 to 3 hours at which time the furnace silicon monoxide disproportionation reaction occurs Molten silicon and solid silica. After separating the silicon melt from the solid silica, slowly lowering the temperature to obtain silicon Powder
  • Step 3 Grind the silicon powder, sieve it, pour it into concentrated nitric acid solution, sieve 200 mesh, stir the silicon powder in concentrated nitric acid for 1 ⁇ 2 hours, filter off the acid solution, and place the filtered material in the flow tank. rinsed and stirring time is 4 ⁇ 6 hours, drained and placed in a low vacuum oven (10_ pressure of 2 torr) heating and baking, holding time of 3 to 4 hours at a temperature of 150 ⁇ 200 ° C;
  • Step 4 The dried silicon powder is placed in a water-cooled copper crucible of a vacuum electron beam furnace, and smelted under a vacuum of less than 10 -6 Torr, and an electromagnetic coil is placed outside the crucible, while smelting and silicon liquid are performed.
  • Stirring, electron beam furnace smelting time is 30 ⁇ 60 minutes, casting into ingot and cooling to room temperature;
  • Ho step five the impurity rich fraction after the ingot is removed, placed in a plasma furnace, evacuated until the furnace pressure is below 10_ 6 Torr wide diffusion pump door closed, the furnace is charged again 60%
  • the high-purity nitrogen gas and the 40% high-purity hydrogen gas are smelted, and the smelting time is 1 to 2 hours, while smelting, electromagnetic stirring is performed, and finally directional solidification is performed to obtain a high-purity silicon ingot;
  • Step 6 The silicon ingot obtained by directional solidification is removed from the surface layer and the upper impurity concentration portion to obtain solar grade high-purity silicon having a purity of 6N.

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Description

一种太阳能电池用多晶硅制造方法 技术领域
本发明属于硅的纯化的技术领域， 具体涉及到一种利用电子束炉和等离 子体炉熔炼以去除工业硅中的杂质制造太阳能电池用多晶硅的方法。
背景技术
太阳能电池可利用光电伏打效应将太阳能直接转换为直流电能， 这可为 人类提供取之不尽的清洁的、 可再生的能源， 具有极为美好的发展前景。 在 太阳能电池中， 目前应用最广的是硅电池。 而能用于制造太阳能硅电池的硅 材料， 其硅含量必须在 6N (即 99.9999%) 以上， 其中碳、 氧含量必须在 0.5〜lppmw 以下， 其它杂质硼、 磷、 铁、 铝、 钛含量都必须降至 O.Olppmw 以下， 这样才能确保所需的光电转换效率。
目前， 世界各国生产太阳能级高纯硅的方法多采用西门子法或改良西门 子法， 即化学气相沉积 （CVD) 法。 这类方法是将工业硅用盐酸处理成三氯 氢硅（或四氯化硅）， 提纯上述三氯氢硅（或四氯化硅）后， 再在西门子反应 器 （或流态床） 中用高纯氢还原气相沉积得到高纯多晶硅。 这类方法采用的 是热化学气相沉积工艺， 工艺流程环节多、 时间长， 增加了能耗、 物耗和成 本。 且三氯氢硅和四氯化硅均有剧毒， 一旦泄漏， 对环境会产生严重污染； 这一工艺对操作、 管理人员素质要求很高， 稍有失误， 无论是盐酸、 三氯氢 硅、 四氯化硅或氢气泄漏， 都会酿成重大事故， 故在我国推广有相当大的难 近年来， 日本的川崎制铁株式会社、 昭和电工株式会社和美国的陶氏康 宁公司提出了用冶金法生产太阳能级高纯硅的构想， 如 ZL96198989.0; ZL98105942.2; ZL98109239.3; ZL95197920.5; CN87104483 和 CN1890177A。 但上述专利文件中所公开的技术存在如下问题： （1 ) 产品中的杂质含量， 特 别是主要杂质 B、 P还不能达到太阳能级标准； （2) 工艺的技术参数， 特别 是其重要技术参数尚不确定， 至少是其技术未予以充分公开； （3 ) 实施例的 规模都很小， 这表明其技术仍未达到工业化生产的水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种用物理冶金技术实现工业化生产的太阳能电池 用多晶硅制造方法， 它可以使硅中的杂质含量， 特别是 B、 P等主要杂质含 量控制在 O.Olppmw以下； 并且对环境不产生化学污染， 安全、 可靠， 特别 适合于在我国大规模地推广应用。
本发明所提出的太阳能电池用多晶硅制造方法， 其特征在于它由如下六 个歩骤组成：
(一）将二氧化硅和工业硅置于真空炉中， 加热到温度 1100°C以上， 使 两者发生如下反应：
Si02 + Si = 2SiO
生成气态一氧化硅， 再快速冷凝后得到固体一氧化硅；
(二） 将歩骤 （一） 所得到的固体一氧化硅置于高真空炉中， 加热到温 度 1400°C以上， 使其发生如下反应：
2SiO =Si + Si02
生成硅熔液和二氧化硅， 保温 1小时以上， 将生成的硅熔液和二氧化硅分离 后， 再缓慢降温得到硅粉； (三） 将歩骤 （二）所得到的硅粉磨细后， 用浓硝酸浸泡并进行搅拌 1 小时以上， 溶解其中的杂质硼和磷， 滤去酸液后用水冲洗 1小时以上， 再加 热烘干；
(四） 将歩骤 （三） 所得到的硅粉置于高真空电子束炉中， 在低于 10—5 托 （Torr) 的压强下进行熔炼， 以进一歩的除去其中剩余的杂质磷， 并将熔 融硅定向凝固成锭；
(五） 将歩骤 （四） 得到的铸锭中杂质浓集的部分去掉， 剩余的铸锭再 在等离子炉中熔炼， 并施加交变电磁场对硅熔液进行搅拌以进一歩的除去剩 余的杂质硼和铁， 然后进行定向凝固；
(六） 将歩骤 （五） 得到的定向凝固铸锭中杂质浓集的部分切掉， 即可 得到纯度达 6N以上的太阳能级多晶硅。
本发明的太阳能电池用多晶硅制造方法歩骤 （一） 中加热炉真空室压强 低于 10—4托，优选加热温度为 1250〜1300°C，反应后在 1180〜1200°C下急冷至 室温。
本发明的太阳能电池用多晶硅制造方法歩骤 （二） 中加热炉真空室压强 低于 10—5托， 优选加热温度为 1450〜1500°C。
本发明的太阳能电池用多晶硅制造方法歩骤 （三） 中， 酸浸时间为 1〜4 小时， 酸浸后用水冲洗时间为 2〜6小时， 并加以搅拌， 烘干时最好在真空室 里进行， 真空室压强为 10_2托,烘烤温度为 100〜200°C， 保温时间为 1小时以 上。
本发明的太阳能电池用多晶硅制造方法歩骤 （四） 中电子束炉所使用的 坩埚为水冷铜结晶器坩埚， 坩埚壁外安装有电磁搅拌用线圈。 本发明的太阳能电池用多晶硅制造方法歩骤 （五） 中等离子炉熔炼时， 炉内充入氮气， 或者充入氮气加氢气， 其坩埚为水冷铜结晶器坩埚， 坩埚外 安装有电磁搅拌用线圈。
本发明的技术要点是完全摈弃了现有西门子法 (即化学气相沉积法:)的 "现行路线"， "另辟蹊径"， 巧妙地采用一氧化硅歧化反应、酸浸分离和真空 熔炼相结合的手段， 分阶段地去除金属杂质、 磷和硼， 以制取纯度达到 6N 以上的太阳能级多晶硅。 由于本发明摈弃了西门子法， 在整个工艺流程中， 不再需要使用剧毒的 SiCl4、 SiHCl3和易燃、 易爆的 SiH4 、 ¾， 这就使环 保问题和生产安全问题都能得到很好的解决， 大大有利于在我国推广应用， 以满足我国光伏产业对多晶硅日益增长的需求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的太阳能电池用多晶硅的制造方法作进一歩的 说明与补充。
实施例 1
歩骤一： 采用纯度达 99.68%以上的化学纯工业硅和 Si02含量达 99.98% 的高纯石英粉作原料， 将两者磨成细粉放进压强低于 10_4托的真空炉内， 升 温到 1250°C， 保温 1〜3小时， 得到气态的一氧化硅， 将温度缓慢地降到 1180 °C， 然后急冷至室温， 得到固体的一氧化硅；
歩骤二：将固体的一氧化硅置于压强低于 10_5托的真空炉内，加热到 1450 °C， 保温 1〜3小时， 此时， 炉内一氧化硅发生岐化反应生成熔融硅和固态的 二氧化硅。 将硅熔液与固体二氧化硅分离后， 再缓慢降温得到硅粉；
歩骤三： 将硅粉磨细、 过筛后倒入浓硝酸液中， 筛孔 100目， 将硅粉在 浓硝酸中搅拌 1〜2小时，滤去酸液，把滤后物置于流水槽中冲洗并进行搅拌， 时间为 3〜4小时， 沥干后， 置于低真空炉 （压强为 10_2托） 加热烘烤， 保温 时间为 1〜2小时， 温度为 100〜150°C ;
歩骤四： 将烘干后的硅粉置于真空电子束炉的水冷铜坩埚中， 在压强低 于 10_5托真空条件下熔炼， 坩埚外安置有电磁线圈， 边冶炼、 边对硅液进行 搅拌， 电子束炉熔炼时间为 15〜30分钟， 浇铸成锭并冷却至室温；
歩骤五： 将铸锭中杂质富集的部分去掉后， 置于等离子炉中， 先抽真空， 待炉内压强低于 10_5托后关闭扩散泵阔门，再向炉内充入高纯氮气进行熔炼， 熔炼时间 1〜2小时， 边冶炼、 边进行电磁搅拌， 最后定向凝固得到高纯硅铸 锭；
歩骤六： 将定向凝固得到的硅锭， 车去其表面层和上层杂质浓集部位， 便得到纯度达到 6N的太阳能级高纯硅。
由于我国目前尚无冶金法太阳能级多晶硅的技术标准， 上述高纯硅只好 参照国家标准 GB /T12963— 1996所规定的方法进行检验， 其结果符合该标 准的技术要求。
实施例 2
歩骤一： 采用纯度达 99.68%以上的化学纯工业硅和 Si02含量达 99.98% 的高纯石英粉作原料， 将两者磨成细粉放进压强低于 10_4托的真空炉内， 升 温到 1300°C， 保温 2〜4小时， 得到气态的一氧化硅， 将温度缓慢地降到 1180 °C， 然后急冷至室温， 得到固体的一氧化硅；
歩骤二：将固体的一氧化硅置于压强低于 10_6托的真空炉内，加热到 1500 °C， 保温 2〜4小时， 此时， 炉内一氧化硅发生岐化反应生成熔融硅和固态的 二氧化硅。 将硅熔液与固体二氧化硅分离后， 再缓慢降温得到硅粉； 歩骤三： 将硅粉磨细、 过筛后倒入浓硝酸液中， 筛孔 150目， 将硅粉在 浓硝酸中搅拌 2〜4小时，滤去酸液，把滤后物置于流水槽中冲洗并进行搅拌， 时间为 4〜6小时， 沥干后， 置于低真空炉 （压强为 10_2托） 加热烘烤， 保温 时间为 2〜4小时， 温度为 150〜200°C ;
歩骤四： 将烘干后的硅粉置于真空电子束炉的水冷铜坩埚中， 在压强低 于 10_6托真空条件下熔炼， 坩埚外安置有电磁线圈， 边冶炼、 边对硅液进行 搅拌， 电子束炉熔炼时间为 20〜30分钟， 浇铸成锭并冷却至室温；
歩骤五： 将铸锭中杂质富集的部分去掉后， 置于等离子炉中， 先抽真空， 待炉内压强低于 10_6托后关闭扩散泵阔门， 再向炉内充入 50%的高纯氮气和 50%的高纯氢气进行熔炼， 熔炼时间 1小时， 边冶炼、 边进行电磁搅拌， 最 后定向凝固得到高纯硅铸锭；
歩骤六： 将定向凝固得到的硅锭， 车去其表面层和上层杂质浓集部位， 便得到纯度达到 6N的太阳能级高纯硅。
实施例 3
歩骤一： 采用纯度达 99.68%以上的化学纯工业硅和 Si02含量达 99.98% 的高纯石英粉作原料， 将两者磨成细粉放进压强低于 10_4托的真空炉内， 升 温到 1250〜1300°C， 保温 2〜4小时， 得到气态的一氧化硅， 将温度缓慢地降 到 1180〜1200°C， 然后急冷至室温， 得到固体的一氧化硅；
歩骤二： 将固体的一氧化硅置于压强低于 10_5托的真空炉内， 加热到 1450〜1500°C， 保温 2〜3 小时， 此时， 炉内一氧化硅发生岐化反应生成熔融 硅和固态的二氧化硅。 将硅熔液与固体二氧化硅分离后， 再缓慢降温得到硅 粉；
歩骤三： 将硅粉磨细、 过筛后倒入浓硝酸液中， 筛孔 200目， 将硅粉在 浓硝酸中搅拌 1〜2小时，滤去酸液，把滤后物置于流水槽中冲洗并进行搅拌， 时间为 4〜6小时， 沥干后， 置于低真空炉 （压强为 10_2托） 加热烘烤， 保温 时间为 3〜4小时， 温度为 150〜200°C ;
歩骤四： 将烘干后的硅粉置于真空电子束炉的水冷铜坩埚中， 在压强低 于 10_6托真空条件下熔炼， 坩埚外安置有电磁线圈， 边冶炼、 边对硅液进行 搅拌， 电子束炉熔炼时间为 30〜60分钟， 浇铸成锭并冷却至室温；
歩骤五： 将铸锭中杂质富集的部分去掉后， 置于等离子炉中， 先抽真空， 待炉内压强低于 10_6托后关闭扩散泵阔门， 再向炉内充入 60%的高纯氮气和 40%的高纯氢气进行熔炼， 熔炼时间 1〜2小时， 边冶炼、 边进行电磁搅拌， 最后定向凝固得到高纯硅铸锭；
歩骤六： 将定向凝固得到的硅锭， 车去其表面层和上层杂质浓集部位， 便得到纯度达到 6N的太阳能级高纯硅。

Claims

权利 要 求
1、一种太阳能电池用多晶硅制造方法，其特征在于它由如下六个歩骤组 成：
(一） 将二氧化硅和工业硅置于真空炉中， 加热到温度 1100°C以上， 使两者发生如下反应：
Si02 + Si = 2SiO
生成气态一氧化硅， 再快速冷凝后得到固体一氧化硅；
(二） 将歩骤 （一） 所得到的固体一氧化硅置于高真空炉中， 加热到 温度 1400°C以上， 使其发生如下反应：
2SiO =Si + Si02
生成硅熔液和二氧化硅， 保温 1小时以上， 将生成的硅熔液和二氧化硅分离 后， 再缓慢降温得到硅粉；
(三）将歩骤 （二）所得到的硅粉磨细后， 用浓硝酸浸泡并进行搅拌 1小时以上， 滤去酸液后用水冲洗 1小时以上， 再加热烘干；
(四）将歩骤（三）所得到的硅粉置于高真空电子束炉中，在低于 10—5 托的压强下进行熔炼， 并将熔融硅定向冷却成锭；
(五） 将歩骤 （四） 得到的铸锭中杂质浓集的部分去掉， 剩余的铸锭 再在等离子炉中熔炼， 并施加交变电磁场对硅熔液进行搅拌， 然后进行定向 凝固；
(六） 将歩骤 （五） 定向凝固铸锭中杂质浓集的部分切掉， 即可得到
2、按权利要求 1所述的太阳能电池用多晶硅制造方法，其特征在于所说 的歩骤（一）中加热炉真空室压强应低于 10_4托，优选加热温度为 1250〜1300 °C， 反应后在 1180〜1200°C下急冷至室温。
3、按权利要求 1所述的太阳能电池用多晶硅制造方法，其特征在于所说 的歩骤（二）中加热炉真空室压强应低于 10_5托，优选加热温度为 1450〜1500 °C。
4、按权利要求 1所述的太阳能电池用多晶硅制造方法，其特征在于所说 的歩骤 （三） 中酸浸时间为 1〜4小时， 酸浸后用水冲洗的时间为 2〜6小时， 冲洗时， 硅粉要加以搅拌， 烘干时最好在真空室中进行， 真空室压强为 10_3 托， 烘烤温度为 100〜200°C， 保温时间为 1小时以上。
5、按权利要求 1所述的太阳能电池用多晶硅制造方法， 其特征在于所说 的歩骤 （四） 中电子束炉使用的坩埚为水冷铜结晶器坩埚， 坩埚壁外安装有 电磁搅拌用线圈。
6、按权利要求 1所述的太阳能电池用多晶硅制造方法，其特征在于所说 的歩骤 （五） 中等离子炉熔炼时， 炉内充入氮气， 或者氮气加氢气， 其坩埚 为水冷铜结晶器坩埚， 坩埚壁外安装有电磁搅拌用线圈。
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