[發明專利]一種提純硅的物理方法

無效

• 申請號: 200810039100.X
• 申請日: 2008-06-18
• 公開（公告）號: CN101607711A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 王武生
• 申請（專利權）人: 上海奇謀能源技術開發有限公司
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種提純硅的方法，特別是涉及一種提純硅的物理方法。

技術背景

現在隨著太陽能電池的應用越來越廣泛，用于制作太陽能電池的材料硅的需求量越來越大。但粗硅產品由于里面含有較多的雜質，目前還不能直接用于制作太陽能電池。如何利用半導體廢料越來越重要。雖然現在也有一些其它技術提純方法，如中國專利局于2007.07.11公開的專利申請號200610166374.6發明名稱《一種硅的提純方法》發明技術，該項發明解決目前硅提純過程中消耗電力巨大，產量都有很大限制，而且生產成本居高不下的問題，但最終仍然要采用化學方法，轉化成硅烷進行提純，化學方法污染環境、能耗高、工藝復雜。因此，現在急需一種工藝簡單、能耗低、對環境污染小的物理方法。

發明內容

本發明的目的在于克服上述缺點，提供一種效率高、工藝簡單、成本低的提純硅的物理方法。

為此，本發明提供了一種提純硅的物理方法，所述方法是利用硅與其中雜質的熔點和沸點的不同以及在不同壓力、不同溫度下的蒸發量的不同，通過加熱對粗硅進行蒸餾，將硅與其中的雜質進行分離，從而提高硅的純度的方法。將粗硅原料放置在加熱器里，通過加熱的方式使原料處于氣體蒸發狀態，通過對氣體的分餾將雜質去除。所述加溫過程是在分餾塔中進行。由于硅的沸點很高，在常壓了難以蒸發，所以在真空狀態下蒸發，所述分餾塔與真空設備相連。

在本發明提供的另一種提純硅的物理方法中，所述溫度在除去熔點低于硅的雜質時，溫度是高于硅的熔點而低于的硅的沸點，如在除去雜質磷、砷時，在這種情況下磷、砷會從熔化的粗硅原料中蒸發而硅則留在加熱器里。又如除去雜質銻也是一樣，所述溫度高于銻的沸點小于硅的沸點，在這種溫度下銻變成蒸汽蒸發掉了。這種情況下可以采用常壓。當然，也可以在真空狀態下蒸發，但必須保證在此種條件下的真空度硅不會蒸發，以便于分離雜質。

在本發明提供的另一種提純硅的物理方法中，在除去低溫雜質后，如果所述雜質的熔點高于硅的熔點時，所述溫度高于硅的熔點而低于雜質的熔點。在處理高溫雜質時所述壓力是真空狀態并且在所述分留塔里上部安裝硅冷卻板。這樣，粗硅原料被加熱成蒸汽，在硅冷卻板上結晶成純硅，而高溫雜質由于熔點高、沸點高還殘留在加熱器里。

本發明提供的另一種提純硅的物理方法中，如果不采用上述分步除去雜質提純的方法，也可以直接在所述分餾塔上安裝了不同雜質的餾分出口，一次進行蒸餾，根據不同雜質的熔點、沸點的不同，在不同的餾分出口進行回收，而高溫雜質保留在加熱器里。在所述硅的餾分出口處安裝了硅冷卻板，將經過分餾提純后的硅收集。得到的硅如果純度達不到產品要求，可以再次進行二次分餾。

本發明提供的空腔陶瓷器產品的成型方法與現有方法相比具有以下優點：

1.環境污染少：由于分餾是物理分離方法，沒有進行化學反應，所以污染少；

2.能耗低：由于是在真空中直接進行蒸發，所以能耗少；

3.成本低：減少了化學藥品的使用，降低了生產成本。

下面通過附圖描述本發明的實施例，可以更清楚地理解本發明的構思、方法。

附圖說明

附圖1是本發明提供的一種提純硅的物理方法的一個分步提純的實施例的示意圖。

具體實施方式

參照附圖1，附圖1是本發明提供的一種提純硅的物理方法的一個分步提純的實施例的示意圖：在蒸餾罐3里安裝了加熱器1，粗硅原料2放置在加熱器1里，在上方安裝了硅冷卻板6，蒸餾罐3的頂部連接真空管道5，真空管道5與真空泵4相連。當處理沸點低于硅的雜質時，如砷，不放置硅冷卻板6，這樣雜質在加熱器1里受熱后直接從上部排出；此時，不連接真空管道。當處理熔點高于硅的雜質，如硼(硼的熔點是2300℃，硅的熔點是1410℃)，控制加熱器1的溫度使硅熔化而硼不熔化，在蒸餾罐3里放置硅冷卻板6，開啟真空泵4，這樣由于在真空的條件下，硅的沸點下降變成硅蒸汽，硅蒸汽與硅冷卻板6相遇，溫度下降，硅蒸汽在冷卻板上結晶，從而與雜質分離，使硅純度提高，達到硅提純的目的。

上面所述實施例是對本發明進行說明，并非對本發明進行限定。本發明要求保護的構思、方法和范圍，都記載在本發明的權利要求書中。