采用带加热炉身的交流电弧炉碳热还原二氧化硅生产高纯度硅

为了生产价廉的太阳能级高纯度硅,基于用二氧化硅碳热还原成金属硅的热力学研究,开发出了一台交流电弧炉。炉子的特点是有封闭型炉身和带有电弧电极和加料喷管的炉缸。作为还原剂用的碳球团从炉顶加入炉内,二氧化硅粉被加到炉缸内温度最高区域内。在炉身下部,反应 SiO_2+C→SiO+CO 和 SiO十2C→SiC+CO 所产生的 SiO 和 SiC,由反应 SiO+SiC→2Si+CO 而得到 Si。熔融的 Si 积蓄在炉缸中并从出铁口排出。炉子的生产率约为2kg/h,硅收得率一般为83%。分析表明,硅中杂质 B<0.1ppmw(百万分之一,重量,以下同),Fe<12ppmw,其他元素<5ppmw,用此种硅脱碳提纯和单方向凝固之后制造的单晶太阳电池的光电转化率是16.5%,此值与用半导体级硅制成太阳电池的光电转化率相等。