[發(fā)明專利]去除多晶硅中雜質(zhì)硼的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310380179.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN104418326A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚毅;李佳艷;游小剛;郭素霞;石爽;廖嬌;秦世強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B33/037
• 分類號(hào): C01B33/037
• 代理公司: 大連非凡專利事務(wù)所 21220
• 代理人: 高學(xué)剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多晶硅的提純方法，特別是一種去除多晶硅中雜質(zhì)硼的方法。

背景技術(shù)

太陽能級(jí)多晶硅材料是制造太陽能電池最重要的基礎(chǔ)原材料，隨著全球低碳經(jīng)濟(jì)的崛起，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)迎來了巨大的發(fā)展空間。目前，世界范圍內(nèi)制備太陽能電池用多晶硅材料已形成規(guī)模化生產(chǎn)，常見的制備技術(shù)包括：

改良西門子法：西門子法是以鹽酸（或氫氣、氯氣）和冶金級(jí)工業(yè)硅為原料，由三氯氫硅，進(jìn)行氫還原的工藝。西門子法是現(xiàn)在國外較為成熟的技術(shù)，并且已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)。該法已發(fā)展至第三代，現(xiàn)在正在向第四代改進(jìn)。現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的第三代改良西門子工藝可實(shí)現(xiàn)完全閉環(huán)生產(chǎn)，氫氣、三氯氫硅硅烷和鹽酸均被循環(huán)利用，規(guī)模也在1000噸/年以上。但其綜合電耗高達(dá)170kw·h/kg，并且生產(chǎn)呈間斷性，無法在Si的生產(chǎn)上形成連續(xù)作業(yè)。

硅烷法：是以氟硅酸（H2SiF6）、鈉、鋁、氫氣為主要原材料制取硅烷（SiH4），然后通過熱分解生產(chǎn)多晶硅的工藝。該法基于化學(xué)工藝，能耗較大，與西門子方法相比無明顯優(yōu)勢(shì)。

流態(tài)化床法：是以SiCl4（或SiF4）和冶金級(jí)硅為原料，生產(chǎn)多晶硅的工藝。粒狀多晶硅工藝法是流態(tài)化床工藝路線中典型的一種。但是該工藝的技術(shù)路線正在調(diào)試階段，也就是說其技術(shù)并不成熟。

冶金法：以定向凝固等工藝手段，去除金屬雜質(zhì)；采用等離子束熔煉方式去除硼；采用電子束熔煉方式去除磷、碳，從而得到生產(chǎn)成本低廉的太陽能級(jí)多晶硅。這種方法能耗小，單位產(chǎn)量的能耗不到西門子法的一半，現(xiàn)在日本、美國、挪威等多個(gè)國家從事冶金法的研發(fā)，其中以日本JFE的工藝最為成熟，已經(jīng)投入了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；冶金法制備多晶硅主要是指使用先進(jìn)熔煉制造設(shè)備、通過冶金熔煉的手段制備高純的多晶硅材料，熔煉方法主要有真空熔煉法、等離子束熔煉法、電子束熔煉法等，并輔助以定向凝固、區(qū)域重熔、表面造渣、氣氛控制等各種精煉工藝和手段來制備高純多晶硅，之后再經(jīng)切片處理得到高純硅片。但是在切片過程中由于無法避免地存在部分高純硅損失的問題，因此大大提高了太陽能電池的制造成本。

綜上所述，現(xiàn)在雖然有多種處理多晶硅的方法，但均存在著不同的缺陷和不足，因此現(xiàn)在需要一種能夠解決上述問題的去除多晶硅中雜質(zhì)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，提出一種工藝穩(wěn)定，周期短、效率高，節(jié)約能源，且可有效控制成本的去除多晶硅中雜質(zhì)硼的方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種去除多晶硅中雜質(zhì)硼的方法，其特征在于：所述的方法包括按照以下步驟進(jìn)行：首先將需要去除雜質(zhì)的多晶硅片進(jìn)行電化學(xué)腐蝕處理，形成多孔硅片，然后將多孔硅片進(jìn)行穩(wěn)定化處理，經(jīng)穩(wěn)定化處理后的多孔硅片置于電子束熔煉爐的樣品臺(tái)上，設(shè)置真空腔室的真空度為2-5×10^-2Pa，電子槍室的真空度為1-4×10^-3Pa，在30KV的壓力條件下以30mA的電子束流轟擊多孔硅3min，電子束注入結(jié)束后，用NaOH溶液清洗多孔硅片，然后用去離子水清洗，直至去離子水呈中性，最終獲得硼含量小于0.0001%的高純多晶硅片。

所述的電子束流為圓形波。

所述的NaOH溶液的摩爾濃度為0.1mol/L，利用NaOH溶液對(duì)多孔硅片進(jìn)行清洗的時(shí)間為15-25min。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明所公開的多晶硅的處理方法，采用電子束注入的方式對(duì)多孔硅中的雜質(zhì)硼進(jìn)行去除，與傳統(tǒng)的熱處理方法相比，具有快速熱處理與電場(chǎng)效應(yīng)的雙重作用，能夠?qū)⒍嗑Ч柚械碾s質(zhì)硼去除到0.0001%以下的程度，以達(dá)到太陽能電池用硅材料的使用要求；其顯著特點(diǎn)是利用本方法能夠?qū)⑽醇兓亩嗑Ч枨衅M(jìn)行提純處理，獲得高純多晶硅片，這樣可以避免傳統(tǒng)的先期提純處理后的高純多晶硅在后期切割處理時(shí)所產(chǎn)生的損失，因此可以說這種多晶硅的處理方法具有生產(chǎn)效能高、成本低、利與工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于在本領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，其市場(chǎng)前景十分廣闊。

具體實(shí)施方式

下面將說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例一

多孔硅的制備：取雜質(zhì)含量較高的多晶硅片，其直徑為100mm，厚度為500um，晶向?yàn)?lt;100>，將其置于樣品臺(tái)上鉑電極陰極與鉑電極陽極之間，按體積比1:1注入HF酸與乙醇，使其混勻成電化學(xué)腐蝕溶液，之后于100mA/cm²電流密度下，在電化學(xué)腐蝕溶液中將多晶硅片腐蝕40min后，形成多孔硅片；