[發(fā)明專利]太陽能級(jí)硅的制備方法及其微波熔煉爐

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810796651.4
• 申請(qǐng)日: 2018-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN108823635B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羊?qū)?/a>;庹開正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇斯力康科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B29/06
• 分類號(hào): C30B29/06;C30B28/06;C01B33/037
• 代理公司: 51220 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 唐邦英

本發(fā)明公開了太陽能級(jí)硅的制備方法及其微波熔煉爐，解決了現(xiàn)有的太陽能級(jí)硅的物理冶煉法能耗高、對(duì)于金屬雜質(zhì)較高的金屬硅原料的提純效果有限的問題。本發(fā)明包括以下步驟：選取金屬硅、粉碎，加入造渣劑裝入石英坩堝，并置于可水平旋轉(zhuǎn)的微波熔煉爐中進(jìn)行真空熔煉，保溫熔煉過程中對(duì)微波熔煉爐進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，最后分段關(guān)閉磁控管控制金屬硅逐步凝固，最后將所得硅錠遠(yuǎn)離微波熔煉爐中心的端部以及與坩堝粘黏的部分去除、清洗、干燥、包裝得到太陽能級(jí)硅。本發(fā)明還公開了一種用于制備上述太陽能級(jí)硅的微波熔煉爐。本發(fā)明具有制備的太陽能級(jí)硅的純度高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能級(jí)硅的制備方法，具體涉及太陽能級(jí)硅的制備方法及其微波熔煉爐。

背景技術(shù)

隨著全球性的能源危機(jī)、環(huán)境惡化、以及近年來聯(lián)合國對(duì)各國溫室氣體排放量的限制，發(fā)展可再生能源技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)基本政策。太陽能光伏技術(shù)是可再生能源技術(shù)中的主要組成部分之一，近年來全球光伏產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展。

目前絕大部分太陽能電池是晶體硅太陽能電池。用于制備太陽能電池的單晶硅片和多晶硅片均以太陽級(jí)多晶硅(硅含量高于99.9999％或6N級(jí))或更高純度的高純多晶硅為原料，這些用于太陽能電池的較高純度的多晶硅也常常被通稱為多晶硅(Polysilicon)。

由于光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)多晶硅的巨大需求，全球多晶硅的價(jià)格一直居高不下，而且貨源供應(yīng)也較緊張。純度較低的太陽能級(jí)硅(純度為98％～99.5％左右)是制備多晶硅的原材料

太陽能級(jí)硅經(jīng)過適當(dāng)工藝提純后可得到多晶硅。太陽能電池用多晶硅主要采用化學(xué)提純和物理提純兩種方法進(jìn)行生產(chǎn)，其中化學(xué)提純方法主要有西門子法、硅烷熱分解法、流化床法等，物理提純法主要有區(qū)熔法、直拉單晶法、定向凝固鑄錠法等。其中，工藝較為成熟的是西門子法。但西門子法或改良西門子法一直存在技術(shù)復(fù)雜、投資大、能耗高等缺點(diǎn)，而且關(guān)鍵技術(shù)仍掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國家的企業(yè)手中，存在技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷的情況。

作為制備太陽能電池的主要材料，高純硅材料的質(zhì)量和成本問題一直困擾著我國光伏行業(yè)的發(fā)展，所以，國內(nèi)外眾多企業(yè)在多晶硅的生產(chǎn)工藝領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究和探索。特別是近些年，對(duì)采用物理冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的研究與應(yīng)用工作成為了這一領(lǐng)域的熱點(diǎn)，冶煉法這種物理方法被認(rèn)為是一種效果好的方法，它主要利用了雜質(zhì)在金屬硅的液態(tài)和固態(tài)中的溶解度不一樣，即所謂的分凝系數(shù)不同，通過定向凝固方法將雜質(zhì)集中在端部，最后切除端部從而達(dá)到去除雜質(zhì)的目的，但是在該方法中，B的分凝系數(shù)大，不好去除，且當(dāng)金屬雜質(zhì)的含量比較高時(shí)，仍存在不好去除的問題，且能耗較高，因此，有必要對(duì)該方法及其使用的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的太陽能級(jí)硅的物理冶煉法能耗高、對(duì)于金屬雜質(zhì)較高的金屬硅原料的提純效果有限。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

太陽能級(jí)硅的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：選取金屬硅、粉碎，并均勻混入造渣劑形成混合物；

步驟二：將混合物裝入石英坩堝，并置于可水平旋轉(zhuǎn)的微波熔煉爐中；

步驟三：對(duì)石英坩堝中的原料進(jìn)行微波加熱，在加熱過程的同時(shí)用真空泵抽真空；

步驟四：當(dāng)溫度上升到保溫熔煉溫度時(shí)，關(guān)閉真空泵，關(guān)閉真空泵與微波熔煉爐連接的通氣管一上的閥門一，并拔下真空泵的通氣管，并開啟注入保護(hù)氣氛，注入完成后關(guān)閉保護(hù)氣體的通氣管二上的閥門二，拔下保護(hù)氣體的通氣管二，并開啟旋轉(zhuǎn)裝置；

步驟五：金屬硅在微波熔煉爐中在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行保溫熔煉；

步驟六：從微波熔煉爐的中心向兩端分段斷開磁控管的電源，使石英坩堝中的硅液體逐漸降溫凝固并鑄錠；