[發(fā)明專利]多晶硅原料低能耗提純制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710052244.4
• 申請日: 2007-05-22
• 公開（公告）號: CN101122046A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 羅應明;郭力
• 申請（專利權）人: 晶湛（南昌）科技有限公司
• 主分類號: C30B13/00
• 分類號: C30B13/00;C30B29/06
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發(fā)明涉及一種降低太陽能電池多晶硅原料提純能耗的方法，特別涉及一種多晶硅原料低能耗提純制備方法。

背景技術

國際上電子級高純(＞11N)多晶硅原料制備的主流技術是西門子法即三氯氫硅(SiHCl₃)還原法和硅烷(SiH₄)熱分解法，該工藝利用干燥氯化氫在沸騰床中與冶金硅粉反應：

Si(s)+3HCl(g)＝SiHCI₃(g)+H₂(g)(放熱)

生成的SiHCI₃與PCI₃和BCl₃在相對揮發(fā)度上有較大差異(它們的沸點分別為31.8℃，74℃和13℃，能有效地用精餾提純。最后在1100℃用H₂還原SiHCI₃，是前面氯化反應的逆過程：

SiHCI₃(g)+H₂(g)→Si(s)+3HCl(g)

反應析出固態(tài)的硅，擊碎后便成為塊狀多晶硅。這樣就可以得到純度為99.9999999％的多晶硅原料，換句話說，也就是平均十億個硅原子中才有一個雜質原子。

同時世界各國還有使用改良西門子法(即俄羅斯法)、硅烷法、流態(tài)化床法、冶金法，其中改良西門子法占全球產量的80％以上。但無一例外無論采用那一種工藝方法，平均提純每公斤多晶硅原料耗電都在250---400度左右，高能耗，高投入低產出是多晶硅原料成本高居不下的主要原因，嚴重制約了太陽能電池的普及使用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種多晶硅原料低能耗提純制備方法，它是通過對連熔爐的改造，來達到降低能耗的目的。

本發(fā)明是這樣來實現的，其制備方法如下，首先將經還原處理的金屬硅粉碎，再用王水、氫氟酸等酸洗，酸洗后送入連熔爐熔融，連熔爐中間通入冷卻水管，進行水冷卻，采用充氮隔離空氣，使爐內溫度形成水平溫度梯度和垂直溫度梯度，從而達到多晶硅原料提純目的，并大幅度降低能耗和大幅度提升產能；從連熔爐出來的硅材料進入區(qū)熔爐，使區(qū)熔爐內形成區(qū)間溫度梯度，運用熱趨法排除硅碴，即可得到99.9999％純度的硅。

本發(fā)明的優(yōu)點是：利用傳統(tǒng)工藝設備連熔爐進行改造，使爐內形成水平溫度梯度和垂直溫度梯度，大幅度降低能耗和提升產能；其工藝步驟少，操作簡單，適用于所有的連熔爐。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的連熔爐工作示意圖；

在圖中，1、硅材料入口??2、冷卻水管??3、爐體??4、射頻??5、熔融硅??6、硅碴出口??7、硅材料出口

具體實施方式

本發(fā)明制備方法如下，首先將經還原處理后的金屬硅粉碎，再用王水、氫氟酸等酸洗，酸洗后送入連熔爐熔融，連熔爐中間通入冷卻水管，進行水冷卻，采用充氮隔離空氣，使爐內溫度形成水平溫度梯度和垂直溫度梯度，從而達到多晶硅原料提純目的并大幅度降低能耗和大幅度提升產能；從連熔爐出來的硅材料進入區(qū)熔爐，使區(qū)熔爐內形成區(qū)間溫度梯度，運用熱趨法排除硅碴，即可得到99.9999％純度的硅。

如圖1所示，本發(fā)明對連熔爐進行改造，使連熔爐溫度形成水平梯度和垂直溫度梯度，酸洗后的硅材料從硅材料入口1進入，經射頻4加熱溶融成為熔融硅5，爐體3上下溫度成梯度，1410℃-1450℃，水平溫度成梯度，分別為1500℃，1460℃，1430℃，1410℃，各區(qū)間溫度不同，經冷卻水管2水冷卻后，硅碴從硅碴出口6流出，硅材料從硅材料出口7流出，再進入區(qū)熔爐內。