[發明專利]一種半連續熔鹽電解制備太陽級多晶硅材料的方法及裝置

有效

• 申請號: 201310066137.2
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103173780A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 賈明;田忠良;湯依偉;李劼;賴延清
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C25B1/00
• 分類號: C25B1/00;C30B30/02;C30B29/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

1.一種半連續熔鹽電解制備太陽級多晶硅材料的方法，其特征在于，

將硅氧化物原料先經過熔鹽電解槽電解制得Si/M熔融合金；制得的Si/M熔融合金轉移至水平精煉電解槽中精煉后獲得Si/M陰極合金；所得Si/M陰極合金再通過電化學分離制得多晶硅陽極泥；將多晶硅陽極泥經洗滌后，真空干燥，即得太陽級多晶硅；其中，熔鹽電解槽中制得的Si/M熔融合金以熔融狀態從熔鹽電解槽底部流入水平精煉電解槽底部，并直接作為水平精煉電解槽的陽極，以Si/M合金為陰極，通電電解后，在水平精煉電解槽陰極收集沉積硅并合金化得到Si/M陰極合金；所述水平精煉電解槽的陽極和陰極都設置在底層，并通過隔板隔斷，上部通過電解質連通；所述的M為比硅正電性的金屬。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔鹽電解槽的電解過程是以碳素材料為陽極，Si/M熔融合金為電解陰極，通電電解，在陰極收集還原沉積硅并合金化。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的電化學分離是以金屬M為陰極，水平精煉電解槽中精煉獲得的Si/M陰極合金為陽極，M在陰極沉積，Si以多晶硅陽極泥形式沉積。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述Si/M熔融合金和Si/M陰極合金的密度大于熔鹽電解槽中電解質的密度；熔點低于電解溫度。

5.如權利要求1～4任一項所述的方法，其特征在于，M為Cu、Ag、Fe中一種。

6.如權利要求1～3任一項所述方法，其特征在于，所述Si/M熔融合金中硅含量在10～50wt%之間變化；所述Si/M合金中的硅含量在10～50wt%之間變化。

7.如權利要求1～3任一項所述的方法，其特征在于，所述熔鹽電解槽和水平精煉電解槽的電解質為（1～100%）N₃AlF₆-（0～99%）N’₂SiF₆-（0～40%）N’’F_x；其中，N和N’選自Na、K或Li中的一種或幾種，N’’為Al、Mg、Ca、Ba、Na、K或Li中的一種或幾種。

8.如權利要求7所述方法，其特征在于，所述的電解質中還包括含量0～50wt%的含硅化合物；所述的含硅化合物選自SiO₂、Li₂SiF₆、Na₂SiF₆、K₂SiF₆、Li₂SiO₃、Na₂SiO₃、K₂SiO₃、CaSiO₃、MgSiO₃、BaSiO₃、Mg₂SiO₄或Be₂SiO₄中的一種或幾種。

9.如權利要求3所述方法，其特征在于，所述的電化學分離是在水溶液中進行；所述水溶液的溶質為金屬氯鹽和鹽酸混合物、金屬硝酸鹽和硝酸混合物、或者金屬硫酸鹽和硫酸混合物；所述的水溶液中金屬離子的濃度為10～100g/L，酸濃度為0.1～2mol/L；所述的金屬離子與Si/M陰極合金中的M相同。

10.一個用于連續生產如權利要求1所述Si/M陰極合金的電解裝置，包括熔鹽電解槽和水平精煉電解槽，其特征在于，熔鹽電解槽和水平精煉電解槽通過隔板a隔斷，隔板底部設有連通熔鹽電解槽和水平精煉電解槽的通道；水平精煉電解槽底層設有陽極和陰極，并通過隔板b隔斷，上部連通。