造渣氧化精炼提纯冶金级硅研究进展

冶金级硅是生产晶体硅太阳能电池的重要原材料,需精炼处理以降低其中的杂质含量.造渣氧化精炼是一种相对能耗低,耗时少的冶金级硅提纯技术,对新能源时代太阳能的发展具有重要影响.本文对目前造渣氧化精炼冶金级硅制备太阳能级硅的最新研究进展作了较为全面的阐述,详细介绍了国内外研究人员利用CaO-SiO2,CaO-SiO2-CaF2,CaO-SiO2-Al2O3,CaO-SiO2-Na2O等渣系氧化精炼去除冶金级硅中杂质的方法、工艺和效果;其中更着重介绍了最难去除元素之一—硼的去除,分析了这些渣系的应用特点和研究现状;最后对造渣精炼的优缺点进行了简要的总结并对其发展趋势做了展望.     

冶金级硅氧化精炼提纯制备太阳能级硅研究进展

综述了目前冶金级硅氧化精炼制备太阳能级硅的研究进展,详细介绍了熔渣精炼、吹气氧化精炼和热等离子体精炼的方法和装置以及杂质的去除效果。研究发现:上述氧化精炼方法对硅中杂质元素Al、Ca、Cu、B、P等具有很好的去除效果;熔渣和吹气氧化精炼对Fe不明显,须借助于定向凝固方法才能彻底的去除;吹气氧化精炼和等离子体精炼对硅中B的去除效果十分明显,可使其降低至0.1ppmw以下,这为当前冶金法提纯制备太阳能级硅在技术和工艺上提供了很好的思路;通过氧化精炼,硅中杂质元素完全可以达到太阳能级硅的要求。本文提出,吹气氧化精炼(或等离子体精炼)与定向凝固精炼联合使用并形成规模化和连续化精炼装置是加快我国太阳能级硅产业化进程最切实可行的办法和措施。     

精炼法提纯冶金硅至太阳能级硅的研究进展

随着光伏市场需求不断增加,满足光伏电池技术经济指标要求的硅材料出现严重短缺,低成本提纯冶金硅至太阳能级硅工艺技术越来越受到广泛重视,成为研究开发热点.综述了近年来国外有关基于定向凝固原理开发的精炼法提纯冶金硅至太阳能级硅的技术成果,并进行了比较分析,展望了应用前景.     

合金熔剂精炼法制备太阳能级硅的研究进展

冶金法作为制备太阳能级硅的低成本技术,受到了光伏行业的广泛关注。其工艺主要包括酸洗、造渣、定向凝固、真空精炼、熔剂精炼等。其中,熔剂精炼由于操作温度低、杂质去除效率高,被视为最有可能实现大规模产业应用的低成本冶金技术之一。近年来,熔剂精炼法提纯太阳能级硅的研究发展迅速,科研工作者已经较系统地研究了Si-Al、Si-Sn、Si-Cu、Si-Fe、Si-Ca等不同合金熔剂体系杂质从硅中去除的行为和规律。综述了国内外学者利用不同合金体系去除冶金级硅中杂质的研究结果,特别关注了硅中杂质B、P的去除,同时也对熔剂精炼过程中熔剂金属与初晶硅的分离进行了概述。最后,指出了熔剂精炼提纯冶金级硅有待进一步深入研究的方向。     

铝硅合金精炼提纯多晶硅的研究进展

采用高效节能、环境友好的冶金法提纯多晶硅是光伏产业发展的重要途径之一,具有很强的中国特色。该方法通常结合2个或2个以上冶金步骤实现工业硅的提纯,这些步骤包括湿法提纯、合金法提纯、定向凝固提纯、真空熔炼提纯等。合金法提纯具有操作温度低、设备实现简单、杂质去除效果好等优点,已成为研究的热点。概述了铝硅合金体系精炼提纯原理、提纯过程及提纯效果,总结了近年来采用该方法提纯多晶硅的研究进展,并对其发展进行了预测。     

超声场湿法提纯冶金级硅的研究

研究了在超声场作用下冶金级硅粉分别经过盐酸、硝酸、氢氟酸处理后,Al、Fe、Ti、Ca、Cu等主要金属杂质的含量变化,并与普通机械搅拌进行了对比.实验结果表明,在盐酸、硝酸、氢氟酸的酸洗情况下,杂质的去除率分别提高了16.2%、7.1%、6.8%.实验同时研究了在超声场作用下酸洗时间对金属杂质去除的影响.探讨了超声场湿法提纯冶金级硅粉的原理.     

硅太阳电池的物理冶金原理

太阳电池工艺涉及到半导体工程和物理冶金方面的诸多问题。目前，每年生产面积达几百万平方米的Si太阳电池(成本为几百美元／m^2)。太阳电池的广泛应用主要取决于以较低成本大规模生产性能良好的器件，这与材料性能密切相关。所用材料中杂质含量应在ppm(10^-6)以下，     

等离子体刻蚀提纯冶金硅研究

通过自行设计的冷等离子体粉粒纯化系统,将硅粉撒进辉光放电区,以Ar气为反应气体,利用鞘层区域辉光放电的冷等离子体对硅粉料的作用,进行一系列的处理后,硅粉表面形貌平整度明显提高,纯度从98.75 9,6提高到99.56%.在此基础上,设计射频感应放电等离子体的振动倾斜反应室,经实验,将硅粉纯度提高到99.96 9,6,接近太阳级硅的要求,也为该研究未来的发展提供了新的思路和理论参考.     

高纯冶金硅除硼的研究进展

硼是多晶硅太阳电池的受主元素,影响太阳电池的光电转换效率和稳定性.硼在硅中的物理性质很稳定,通过定向凝固、真空熔炼等方法很难去除.主要介绍了冶金法除硼的研究进展,包括吹气造渣除硼、等离子体除硼、合金定向凝固除硼工艺.同时,介绍了本实验室采用冶金法除硼的最新实验结果.     

熔析结晶法提纯硅工艺研究进展

随着光伏产业的快速发展,对太阳能级硅原材料的需求不断增加。熔析结晶法作为一种冶金硅提纯的新工艺越来越受到重视。熔析结晶法是利用冶金硅中杂质元素的偏析行为,选择适当的熔析介质,使杂质元素从冶金硅中偏析到熔析介质中,进而获得高纯硅的方法。详细介绍了Al-Si、Sn-Si、Cu-Si、Fe-Si和Ca-Si等熔析体系对冶金硅提纯的研究现状,比较了各种介质体系的优缺点。同时针对熔析结晶法提纯硅存在的问题提出了一些建议。     

太阳能级多晶硅冶金制备技术的研究进展

随着光伏市场需求不断增加,满足光伏电池技术经济指标要求的硅材料出现严重短缺,低成本提纯冶金硅至太阳能级硅的工艺技术越来越受到广泛重视.分析了国内外光伏产业的发展现状和趋势,重点介绍了冶金法提纯太阳能级硅工艺中的湿法精炼、定向凝固、真空熔炼、造渣法、电子束精炼和离子束精炼等常用技术的原理与研究现状,并进行了比较分析,展望了应用前景.     

冶金法制备太阳能级多晶硅新工艺原理及研究进展

随着光伏市场需求不断增加,能满足光伏电池技术经济指标要求的硅材料出现严重短缺,冶金法制备太阳能级多晶硅新工艺技术由于其能耗低、成本低,越来越受到国内外的广泛重视,成为研究开发的热点.综述了近年来国内外有关冶金法提纯冶金级硅至太阳能级硅的各种工艺路线的原理及成果,并进行了比较分析,展望了其应用前景.     

电子束熔炼多晶硅对杂质铝去除机制研究

采用电子束熔炼方式,利用铝的蒸发系数较大的特点通过蒸发去除硅中的杂质铝。将实验的实测值与理论计算的蒸发量、损失量等加以比较,得到了铝在电子束下的蒸发去除速率由其在硅中扩散过程所决定的结论,并对铝的去除量与硅的损失量之间关系进行分析。     

电子束束流密度对冶金硅中杂质磷的影响

采用电子束设备对多晶硅进行熔炼,设计熔炼功率和时间相同、降束时间不同的三组实验,评价硅中杂质磷在熔炼及凝固过程中的去除效果。根据熔炼后硅锭的杂质分布特点推导出表征硅中杂质磷的去除率公式,经计算得到去除率为80%以上,并由磷的蒸发方程计算出在本实验中当电子束熔炼多晶硅锭的束流密度在235mA之上时,硅中的磷都可以被蒸发去除。     

冶金级硅料在高温处理中的金属杂质表面偏聚

实验研究了经酸洗除杂的冶金级硅粉在空气中进行高温处理以再次造成表面杂质偏聚,然后继以二次酸洗去吸附除杂的方法。结果表明这种方法因其硅粉表面形成的硅氧化物进一步提高了金属杂质表面扩散偏聚的能力,比保护气氛条件下的高温处理有更好的偏聚效果,二次酸洗后金属杂质含量进一步降低。