[發(fā)明專利]一種濕法去除冶金級硅中雜質(zhì)B的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210539824.7
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN102992326A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 謝克強;馬文會;麥毅;魏奎先;周陽;伍繼君;呂國強;朱文杰;劉大春;楊斌;戴永年
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學
• 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(fā)明涉及冶金法制備太陽能級硅中濕法冶金法去除冶金級硅中B的方法，屬于冶金技術領域。

背景技術

隨著化石能源的枯竭和對環(huán)境影響的日益加劇，尋找新的環(huán)境友好的可替代能源成為擺在當今時代的一個緊迫任務，太陽能因具有無污染、普遍存在和永不枯竭的特點，被寄予厚望，成為世界各國研究的重點。利用太陽能雖然有多種方式，但是光伏發(fā)電無疑是最具影響的方式。高純硅是光伏發(fā)電的基礎性材料，光伏電池大多數(shù)使用的都是高純度的多晶硅或單晶硅。

能用于光伏發(fā)電的高純硅純度要求大于6N，其中雜質(zhì)B?的含量必須小于0.3×10^-6。B含量過高將使太陽能電池電阻率過低，并產(chǎn)生光致衰減，影響太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。B由于分凝系數(shù)比較大，在硅基體中較為分散，屬于難去除雜質(zhì)。目前，國內(nèi)外針對這一難去除雜質(zhì)的處理較多，從原理和工藝來看，方法較多，可分為吹氣造渣、高溫等離子體氧化、合金定向凝固和濕法除B等。

吹氣造渣除B是在高溫下氣體和熔渣與硅液中的B發(fā)生氧化反應，B生成易揮發(fā)的化合物排出或者以氧化物進入熔渣。Kondo?Jiro等[Kondo?Jiro，Okazawa?Kensuke.?Method?for?removing?boron?from?silicon:US，20070180949[P].2007-09-08]采用Ar氣載H₂、H₂O和O₂等組成的反應氣體，在1685-2500K的高溫范圍內(nèi)，B從25×10^-6降至了5×10^-6。Fujiwara?Hiroyasu等[Fujiwam?Hiroyasu，et?a1．Silicon?purifying?method，slag?for?purifying?silicon，and?purified?silicon:US,20050139148[P].2003-06-30]采用含Ar30%的水蒸氣與造渣劑CaO、SiO₂同時通入，并攪拌硅液，B從7.4×10^-6降低到了0.8×10^-6。日本新日鐵公司[Ho?Nobuaki．Method?for?producing?high?purity?silicon：US,?20080241045[P].?2008-10?-02]在熔融硅中先加入氧化劑，一定時間間隔后，再將預熔后的助渣劑加入，并加入冷卻材料、吹入冷卻氣體，最終使硅中的B含量降至了0.2×10^-6以下。單純吹氣氧化除B效果并不理想，選擇合適的造渣劑，合理分配進氣和造渣制度，除B效果較好。吹氣造渣除B要求原料中B含量要處在較低水平，B含量高，一次操作難達到要求，需要多次反復。吹氣造渣除B長時間反復進行，氣流部件容易受損，造渣劑用量增大，硅易氧化。

高溫等離子體氧化除B主要利用等離子體產(chǎn)生的高溫，改變吹入的工作氣體，將硼氧化，生成揮發(fā)性氣體排出。馬文會等[Wu?Jijun，Ma?Wenhui，Wei?Kuixian,et?al．Removing?boron?from?metallurgical?grade?silicon?by?vacuum?oxidation?refining?[C]∥Proc-?eedings?of?the?8th?Vacuum?Metallurgy?and?Surface?Engineering?Conference.?Shenyang,?2007:51]采用Ar-O₂等離子體，在2286～2320K范圍內(nèi)精煉10min后，硅中的B含量由40×10^-6降低到了2×10^-6。與吹氣造渣法相比，等離子體工藝因產(chǎn)生高溫，使B較易揮發(fā)，除B效果更好，但工藝較復雜，成本較高，而且等離子弧熱量集中，加熱不均勻。