太陽(yáng)能級(jí)多晶硅冶金法提純研究.pdf

1、面臨全球性傳統(tǒng)能源干涸和石油價(jià)格不斷上漲的危機(jī),太陽(yáng)能作為可再生潔凈能源受到了極大關(guān)注。太陽(yáng)能光伏技術(shù),即將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)是太陽(yáng)能利用的重要途徑。多晶硅是太陽(yáng)能光伏轉(zhuǎn)換的主要原材料,占太陽(yáng)能光伏電池總成本的50％左右。因此,降低多晶硅的生產(chǎn)成本是普及太陽(yáng)能光伏的基本前提。
　　本論文針對(duì)某企業(yè)既定的多晶硅提純路線,研究其中涉及的兩個(gè)重要問(wèn)題:一是針對(duì)冶金級(jí)硅采用感應(yīng)爐造渣除硼后的硅、渣分離問(wèn)題,探討高溫熔融分離的可行性及技

2、術(shù)條件;二是針對(duì)除硼后的硅粉進(jìn)行濕法浸出,探討各種酸、堿及其組合工藝脫除硅中夾雜的工藝參數(shù)。
　　硅與渣的高溫熔分實(shí)驗(yàn)考察了熔化溫度、保溫時(shí)間、硅液出爐溫度、爐內(nèi)氣氛以及內(nèi)襯材料對(duì)分離的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,熔融溫度1620℃,保溫時(shí)間2.5h,出爐溫度200℃時(shí),能較好地實(shí)現(xiàn)硅和渣的分離。工業(yè)生產(chǎn)中可通過(guò)設(shè)計(jì)特殊構(gòu)造的爐窯在高溫下實(shí)現(xiàn)渣與硅的分別放出。
　　濕法浸出過(guò)程主要考察了浸出劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度、反應(yīng)時(shí)間、硅粉粒度等參數(shù)

3、對(duì)硅粉中雜質(zhì)的去除效率的影響。分別采用了三種酸洗工藝:一是單一鹽酸;二是堿洗—混酸組合工藝;三是王水浸出。
　　單一鹽酸酸洗實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鹽酸酸洗能降低硅中雜質(zhì)含量,依據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)各自最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件,獲得工業(yè)生產(chǎn)中最佳條件為鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%,反應(yīng)溫度70℃,反應(yīng)時(shí)間5h,硅粉顆粒120目(120μm)。Fe和Ca去除率達(dá)到80%以上,Al的去除率達(dá)到60%以上,非金屬雜質(zhì)B的去除率為15%左右。單一鹽酸雜質(zhì)去除效果有限,但

4、處理方法簡(jiǎn)單。
　　堿洗—混酸酸洗實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%,HNO311%,5%HF和5%HCl組成的混酸的綜合作用下,Fe和Ca去除率90%左右,Al為60%左右,B為20%左右,堿洗—混酸酸洗除雜效果很好,但工序相對(duì)復(fù)雜。
　　王水浸出實(shí)驗(yàn)表明:王水去除硅粉中雜質(zhì)的效果很好,Ca的去除率94%左右,Al為80%左右,Fe為70%左右,B為26%左右。但王水環(huán)境污染嚴(yán)重。
　　酸洗除雜后的較純硅粉后續(xù)采用