專利名稱：冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法及該方法制備的多晶硅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多晶硅的制備方法及用該方法制備的多晶硅，屬于半導(dǎo)體加工技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，全球性的能源短缺、環(huán)境污染與氣候變暖正日益困擾著人類社會(huì)，“尋求綠 色替代能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”已成為世界各國共同面臨的課題。太陽能因其不排放CO2和 SO2，也沒有常規(guī)發(fā)電的噪音、固體廢物和其他污染，被視為當(dāng)前最重要的可再生能源之一。 據(jù)估計(jì)，到2020年世界太陽能光伏產(chǎn)量將達(dá)到每年18GW的水平，比2000年的278麗將高 出幾十倍。制備太陽能電池的材料種類繁多，但硅以其高轉(zhuǎn)換效率、低生態(tài)影響以及實(shí)際應(yīng) 用中長期不降解等優(yōu)點(diǎn)，成為太陽能發(fā)電器件中最主要的原材料。太陽能級(jí)硅的制備主要包括化學(xué)法和物理冶金法兩大類。其中化學(xué)法主要包括改 良西門子法、硅烷分解法和流化床反應(yīng)法三種方法。比較來看化學(xué)法相對(duì)來說技術(shù)成熟，但 由于國外對(duì)我國實(shí)行技術(shù)封鎖，我國至今未掌握化學(xué)法的關(guān)鍵技術(shù)，我國多晶硅生產(chǎn)能耗 大、污染重而且產(chǎn)能小，極不適應(yīng)我國飛速發(fā)展的光伏產(chǎn)業(yè)的需求。因此發(fā)展成本低、污染 少的物理冶金法工藝迫在眉睫。物理冶金法主要包括定向凝固，氧化造渣，濕法浸出，真空熔煉，高能束流激發(fā)， Al-Si熔體精煉六大類技術(shù)。由于物理冶金法被公認(rèn)為是一種有效降低生產(chǎn)成本、專門定位 于太陽能級(jí)多晶硅的生產(chǎn)方法，故它是太陽能級(jí)硅提純的主攻方向。已有技術(shù)中公開了一種太陽能級(jí)硅的制備方法，其生產(chǎn)步驟是將原料工 業(yè)硅粉，經(jīng)過簡(jiǎn)單的化學(xué)預(yù)處理后，將復(fù)合造渣劑(Na2O-CaO-SiO2系與無機(jī)銨鹽系 NH4F-NH4Cl-(NH4) 2S04)和硅粉按質(zhì)量比100-200 %混勻，在保護(hù)氣氛下進(jìn)行熔煉，再將上面 的熔硅渣倒出，最后將精煉的硅進(jìn)行定向凝固，切除四周表面部分得雜質(zhì)得目標(biāo)產(chǎn)品。上 述方法存在以下缺點(diǎn)該方法加入的造渣劑質(zhì)量是硅粉質(zhì)量的100-200%，這顯然不符合 低成本產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的要求，同時(shí)造渣劑也會(huì)含有一定量雜質(zhì)，大量使用造渣劑必然會(huì)對(duì)硅 產(chǎn)生一定的污染；該方法沒有利用真空裝置對(duì)P進(jìn)行進(jìn)一步的去除，達(dá)到太陽能級(jí)硅對(duì)P < Ippm的要求；該方法利用造渣方式制備多晶硅，但是沒有利用酸浸出方法將殘留渣的氧 化物及硅錠中晶界處的雜質(zhì)進(jìn)一步去除，達(dá)到太陽能級(jí)硅99. 9999%的要求。已有技術(shù)中還公開了一種冶金硅提純方法及一種在線造渣除硼方法，其生產(chǎn)步驟 是將從還原爐中流出的冶金硅硅液注入硅水包，然后間隔一段時(shí)間把制備好的造渣劑分批 投入硅水包中，同時(shí)對(duì)所述硅水包進(jìn)行吹氧操作，得目標(biāo)產(chǎn)品。該方法存在以下缺點(diǎn)該方 法利用吹氧和造渣結(jié)合的方法除B，其B的去除率不是很高，很難達(dá)到太陽能級(jí)硅的要求純 度；吹氧方式存在一定的局限性，通氣部件易損壞、腐蝕，對(duì)設(shè)備要求高；通氧化性氣體很 危險(xiǎn)且質(zhì)量不穩(wěn)定，工業(yè)化生產(chǎn)也未見報(bào)道；高溫下部分氧化性氣體會(huì)與硅反應(yīng)，造成不必 要的硅損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅其純度不夠高的問題，提 供一種低成本、操作方便、工藝簡(jiǎn)單適合工業(yè)化生產(chǎn)的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法 及該方法制備的多晶硅。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的將金屬硅塊放于定向凝固爐的石英坩 堝中，在惰性氬氣保護(hù)下，啟動(dòng)中頻感應(yīng)加熱，把金屬硅熔化，然后加入氧化性極強(qiáng)的堿性 造渣劑，在定向凝固爐中進(jìn)行氧化造渣，處理溫度為1400 1800°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5 2 小時(shí)，然后關(guān)閉氬氣裝置，開啟真空蝶閥，真空度達(dá)到600Pa后啟動(dòng)羅茨泵，直到真空度達(dá) 到0. 2Pa，在0. 2Pa條件下再保溫靜置15 60min，隨后開啟定向凝固底部的水冷盤，繼續(xù) 給熔煉一個(gè)自下而上的冷凝梯度，凝固過程中冷卻速度為2 lOK/min，熔體下降的速度為 0. 25 lmm/min得到硅錠，把硅錠的上部及與坩堝四周邊接觸的部分切除，得到一定純度 的硅錠，再將切割后的硅錠經(jīng)鄂破機(jī)破碎并經(jīng)過球磨后，篩分得到粒度為180 220目的 硅粉，硅粉先通過有機(jī)溶劑浸泡進(jìn)行去油處理，然后用去離子水清洗，將洗凈后的硅粉放于 120°C的烘箱中干燥，把在120°C條件下烘干的硅粉倒入濃度為0. 25mol/L的HF溶液中，并 放于超聲波浸洗器中進(jìn)行超聲浸出，浸出時(shí)間為3. 5 8小時(shí)，再用去離子水清洗至中性 后，放于真空度為0. IMpa-IMpa的干燥箱中在100°C條件下干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)品。本發(fā)明可將冶金硅提純到太陽能級(jí)硅，可作為太陽能級(jí)材料。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，主要通過氧化造渣，加入造渣劑，把 硅熔體中的雜質(zhì)氧化后上浮于硅熔體的上層，然后再繼續(xù)給熔體一個(gè)自下而上的冷凝梯 度，使硅熔體與爐渣更好的分離，同時(shí)真空定向凝固有利于雜質(zhì)的進(jìn)一步去除。然后把硅錠 破碎，將聚集在晶界處的雜質(zhì)，利用氫氟酸進(jìn)一步去除得到太陽能級(jí)硅。本發(fā)明所述的金屬硅塊的型號(hào)為441#金屬硅塊，加入的堿性造渣劑其較佳渣金 比(質(zhì)量比)為0. 1 0. 4，最佳的渣金比為0. 2 ；堿性造渣劑SiO2-KHCO3-CuO-CaF2各自 所占的較佳質(zhì)量百分比為55 65%、20 40%、10 20%和5% 10%，堿性造渣劑 SiO2-KHCO3-CuO-CaF2各自所占的最佳重量百分比為60%、25%、10%和5% ；金屬硅塊和堿 性造渣劑的重量比為2 0.2 0.8。在定向凝固爐中進(jìn)行氧化造渣，在氬氣的保護(hù)下，處理溫度為1400 1800°C，較 佳處理溫度為1500°C ；反應(yīng)時(shí)間為0. 5 2小時(shí)，較佳的反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)。氧化造渣充分反應(yīng)完后，繼續(xù)給熔體一個(gè)自下而上的冷凝梯度為2 lOK/min，較 佳的冷凝梯度為4K/min ；熔體下降的速度為0. 25 lmm/min，較佳的熔體下速度為0. 8mm/ min0這樣既可以使?fàn)t渣和熔體得以充分的分離開來，同時(shí)由于真空定向凝固原理，又會(huì)使 得分凝系數(shù)小和蒸汽壓大的雜質(zhì)，如鐵、鋁、鈣、錳、磷等，得到進(jìn)一步充分的去除，得到一定 純度的硅錠。采用SYJ-150型低速金剛石切割機(jī)把硅錠的上部及與坩堝四周邊接觸的部分切 除，得到更高純度的硅錠。硅錠經(jīng)鄂破機(jī)破碎、ND6-2L行星式球磨機(jī)球磨后，篩分得顆粒度為180 220目 的硅粉，較佳的硅粉粒度是200目。球磨過程為干磨，球磨時(shí)間為4-8小時(shí)。
由于球磨過程中硅粉表面往往被油玷污，為避免酸浸出過程中油膜阻礙酸與金屬 雜質(zhì)的反應(yīng)。因此酸浸洗前采用有機(jī)溶劑四氯化碳、丙酮或乙醇對(duì)硅粉進(jìn)行去油處理，最后 用去離子水清洗至中性，離心濾出產(chǎn)物。抽真空時(shí)，先開啟真空蝶閥，爐體內(nèi)開始抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到約600Pa時(shí)，啟動(dòng) 羅茨泵，直到真空度達(dá)到0. 2Pa。HF溶液的最佳濃度為0. 25mol/L，而且在超聲波攪拌的浸出效果最好。干燥在真空干燥箱進(jìn)行，真空度為0. IMpa-lMpa，較佳真空度為0. 5Mpa。產(chǎn)品純度檢測(cè)用ICP-AES進(jìn)行雜質(zhì)含量測(cè)試。具體實(shí)施例1 本實(shí)施方式的技術(shù)方案按以下步驟實(shí)現(xiàn)將金屬硅塊放于高純石 英坩堝中，在惰性氬氣保護(hù)下，開啟中頻感應(yīng)加熱，把金屬硅熔化，然后加入氧化性極強(qiáng)的 堿性造渣劑，在定向凝固爐中進(jìn)行氧化造渣，處理溫度為1400 1800°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5 2小時(shí)，然后關(guān)閉氬氣裝置，開啟真空蝶閥，真空度達(dá)到600Pa后啟動(dòng)羅茨泵，直到真空度 達(dá)到0. 2Pa，在0. 2Pa條件下再保溫靜置15 60min，隨后開啟定向凝固底部的水冷盤，繼 續(xù)給熔煉一個(gè)自下而上的冷凝梯度，凝固過程中嚴(yán)格控制好冷卻速度為2 lOK/min，熔 體下降的速度為0. 25 lmm/min得到硅錠，采用SYJ-150型低速金剛石切割機(jī)把硅錠的 上部及與坩堝四周邊接觸的部分切除，得到一定純度的硅錠，再將切割后的硅錠經(jīng)鄂破機(jī) 破碎并在ND6-2L行星式球磨機(jī)球磨后，篩分得粒度為180 220目的硅粉，硅粉先通過有 機(jī)溶劑浸泡進(jìn)行去油處理，然后用去離子水清洗，將洗凈后的硅粉放于120°C的烘箱中干 燥，把在120°C條件下烘干的硅粉倒入濃度為0. 25mol/L的HF溶液中，并放于超聲波浸洗 器中進(jìn)行超聲浸出，浸出時(shí)間為3. 5 8小時(shí)，再用去離子水清洗至中性后，放于真空度為 0. IMpa-IMpa的干燥箱中在100°C條件下干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)品。取樣用ICP-AES進(jìn)行純度分 析，硅粉的純度達(dá)到太陽能級(jí)硅要求。具體實(shí)施例2 本實(shí)施方式的技術(shù)方案按以下步驟實(shí)現(xiàn)取IOOg重量的441#金屬 硅塊，在惰性氬氣保護(hù)下，開啟中頻感應(yīng)加熱，把金屬硅熔化，然后加入渣金比為0. 20堿性 造渣劑 SiO2-KHCO3-CuO-CaF2 (60% -25% -10% -5% )20g，在 60KW 的中頻定向凝固爐中進(jìn) 行氧化造渣，在1500°C時(shí)保溫靜置lh。然后關(guān)閉氬氣裝置，開啟真空蝶閥，當(dāng)真空度達(dá)到約 600Pa時(shí)，啟動(dòng)羅茨泵，直到真空度達(dá)到0. 2Pa，然后再保溫靜置約30min。隨后開啟定向凝 固底部的水冷盤，繼續(xù)給熔煉一個(gè)自下而上的冷凝梯度，凝固過程中嚴(yán)格控制好冷卻速度 為4K/min，熔體下降的速度為0. 8mm/min得到硅錠。再將硅錠經(jīng)鄂破機(jī)破碎、ND6-2L行星 式球磨機(jī)球磨后，篩分得顆粒度為200目的硅粉。硅粉先通過乙醇有機(jī)溶劑浸泡進(jìn)行去油 處理，然后用去離子水清洗干凈放于120°C烘箱中干燥。把在120°C條件下烘干的硅粉倒入 濃度為0. 25mol/L的HF溶液中，蓋好蓋子，并放于超聲波浸洗器中進(jìn)行超聲浸出，浸出時(shí)間 為4h，再用去離子水清洗至中性后，放于真空干燥箱100°C條件下干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)品。取 樣用ICP-AES進(jìn)行純度分析，硅粉的純度達(dá)到太陽能級(jí)硅要求。本具體實(shí)施方式
提供的是一種將金屬硅根據(jù)冶金原理，去除影響載流子壽命及電 活性的雜質(zhì)，得到純度為太陽能級(jí)硅材料的方法。這種冶金法提純步驟為①將冶金硅塊 先在惰性氣體保護(hù)下熔化，然后加入氧化性強(qiáng)的堿性造渣劑進(jìn)行氧化造渣，隨后繼續(xù)給熔 體一個(gè)自下而上的真空定向凝固趨勢(shì)得到一定純度的硅錠。②將硅錠破碎后球磨得硅粉， 用有機(jī)溶劑浸出硅粉表面的油層，然后用濃度0. 25mol/L的HF進(jìn)行超聲浸出得到太陽能級(jí)娃。首先是熔融金屬硅與造渣劑在定向凝固爐中進(jìn)行氧化造渣，由于定向凝固中的加 熱裝置采用的是感應(yīng)線圈進(jìn)行加熱，因此感應(yīng)加熱金屬硅時(shí)，強(qiáng)大的變頻電流經(jīng)感應(yīng)線圈 產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，產(chǎn)生磁場(chǎng)力，被熔化的金屬受到電磁力的作用產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁攪拌。這種電 磁攪拌使熔融狀態(tài)下的硅和造渣劑可以充分的進(jìn)行反應(yīng)，比單一的利用電阻爐、管式爐之 類的器件對(duì)冶金硅進(jìn)行氧化造渣效果更加明顯。其次，所選造渣劑為SiO2-KHCO3-CuO-CaF2,其氧化性強(qiáng)，不僅對(duì)熔體硅中的鋁、鈣 等金屬雜質(zhì)有很強(qiáng)的去除能力，同時(shí)由于造渣劑中含有KHC03、CaF2和CuO對(duì)熔體硅中的非 金屬雜質(zhì)硼磷也有很強(qiáng)的去除能力。這主要是因?yàn)樘砑拥腒HCO3在高溫下首先會(huì)分解產(chǎn)生 H20、C02和K2CO3, K2CO3在高溫狀態(tài)下有部分又會(huì)繼續(xù)分解產(chǎn)生CO2和K2O,同時(shí)有部分K2CO3 與SiO2結(jié)合后形成的硅酸鉀，也含有氧化鉀的結(jié)構(gòu)單元，故可以將雜質(zhì)元素B氧化，發(fā)生 2 [B] +3 (K2O) = 6 [K] + (B2O3)反應(yīng)。CuO在高溫下部分也會(huì)分解為O2和Cu20，O2、CuO和Cu2O 的氧化性都極強(qiáng)，不僅可以氧化金屬雜質(zhì)鐵、錳、鋁、鈣等，對(duì)非金屬雜質(zhì)硼等也有很好的氧 化去除能力。CaF2的添加不僅有利于降低熔融溫度，而且Ca2+對(duì)P的去除也有一定的效果， 但不能添加過量，否則對(duì)爐襯有侵蝕作用。此造渣劑SiO2-KHCO3-CuO-CaF2的氧化性極強(qiáng)， 所以只需要加入少量的爐渣即可以使雜質(zhì)通過遷移、氧化、形渣過程而與熔體硅分離。通常 所用渣的質(zhì)量?jī)H為金屬硅質(zhì)量的0. 1 0. 4即可。造渣劑的加入量不多，適合低成本的工 業(yè)化生產(chǎn)路線，如果造渣劑的加入量比硅的質(zhì)量還多，顯然不適合低成本的冶金法提純方 案。此造渣劑的優(yōu)點(diǎn)是氧化性強(qiáng)，用量少，不僅對(duì)金屬雜質(zhì)鋁、鈣等有很強(qiáng)的去除能力，對(duì)非 金屬雜質(zhì)硼等也有極強(qiáng)的去除能力。造渣劑的加入是在硅熔化為硅水時(shí)，且沒有預(yù)先成渣，這樣可以最大限度的體現(xiàn) 渣的氧化作用，因?yàn)槿绻A(yù)先成渣的話，在成渣的過程KHC03、CuO等就會(huì)分解產(chǎn)生02、H2O, CO2等氧化性氣體而揮發(fā)出去，這樣就損失了部分氧化性很強(qiáng)的氧化劑，同時(shí)氣體在硅熔體 中產(chǎn)生也會(huì)對(duì)硅與造渣劑的混合起著攪拌的作用，可以充分的使造渣劑與硅反應(yīng)，提高反 應(yīng)效率。待硅和造渣劑充分反應(yīng)完后，開啟真空定向凝固裝置，給熔體一個(gè)自下而上的冷 凝梯度，這樣既可以使造渣劑與熔體硅之間由于密度差異更好的分層，減少造渣劑在熔體 硅中的夾雜，同時(shí)由于真空定向凝固的原理，硅中大多數(shù)的金屬雜質(zhì)由于在硅熔體結(jié)晶過 程中的平衡分凝系數(shù)(k = C^/Cy，CB,s，Cb,！分別表示固液相的平衡濃度)遠(yuǎn)小于1，采用 定向凝固技術(shù)可以使金屬雜質(zhì)不斷從固-液界面偏析到硅熔體中，同時(shí)由于真空裝置，對(duì) 于非金屬雜質(zhì)磷來說，其蒸汽壓相當(dāng)大，所以真空對(duì)其去除效果特別明顯。所以對(duì)硅熔體施 加以氧化造渣及真空定向凝固的雙重作用，效果比單一的氧化造渣要明顯很多，同時(shí)由于 氧化造渣及真空定向凝固在同一個(gè)坩堝中完成，避免了二次污染。待硅熔體全部結(jié)晶完畢， 采用機(jī)械切除雜質(zhì)濃度高的部分，獲得柱狀多晶硅。硅錠經(jīng)破碎、球磨得到200目左右粒度的硅粉，利用HF在超聲波中浸出，既可以去 除硅表面的二氧化硅膜，又可以除去硅內(nèi)部的雜質(zhì)。由于氧化造渣及定向凝固的雙重作用， 雜質(zhì)會(huì)更易在晶界處發(fā)生分凝，晶界結(jié)構(gòu)比晶體內(nèi)疏松，雜質(zhì)原子容易在此處發(fā)生重聚，故 經(jīng)球磨、破碎時(shí)，晶體多數(shù)在晶界處斷裂，這樣雜質(zhì)原子就暴露出來了，所以利用氫氟酸可 以對(duì)硅實(shí)現(xiàn)更高一步的提純。同時(shí)超聲波產(chǎn)生的超聲空化和聲流效應(yīng)對(duì)酸溶液產(chǎn)生攪拌、
6升溫和局部高溫高壓的作用，對(duì)雜質(zhì)的去除也非常有利。產(chǎn)品檢測(cè)一般通過ICP-AES或者ICP-MS檢測(cè)。檢測(cè)后得到雜質(zhì)的含量然后可以 計(jì)算得出樣品的純度。這種方法與其他傳統(tǒng)方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)設(shè)備簡(jiǎn)單，通過普通的中頻定向凝固爐就可以進(jìn)行氧化造渣及定向凝固的雙 重作用，而且效果顯著，酸浸過程采用超聲波浸出的條件容易獲得。(2)與傳統(tǒng)化學(xué)法相比，能耗大大降低，生產(chǎn)周期縮短。(3)整個(gè)生產(chǎn)過程中無污染，對(duì)環(huán)境友好，酸浸過程的廢料可以通過簡(jiǎn)單的中和后 排出。(4)造渣氧化在定向凝固爐中進(jìn)行，利用電磁攪拌作用，反應(yīng)更加充分，除雜效果 更加顯著。(5)造渣劑的(SiO2-KHCO3-CuO-CaF2)氧化性極強(qiáng)，造渣劑用量不是很大就可以實(shí) 現(xiàn)去除雜質(zhì)的目的。(6)待硅熔化后，再加入造渣劑，可以最大限度的發(fā)揮造渣劑的除雜效果。(7)造渣氧化及定向凝固在同一坩堝中進(jìn)行，避免了二次污染。(8)利用氧化造渣，使液態(tài)硅中的雜質(zhì)氧化，對(duì)雜質(zhì)去除效果明顯，尤其是硼元素。(9)利用真空定向凝固裝置對(duì)金屬雜質(zhì)及非金屬雜質(zhì)磷的去除效果明顯。(8)硅錠經(jīng)破碎后，用氫氟酸處理可以更高一步的去除晶界和晶體內(nèi)部的雜質(zhì)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，其特征在于，將金屬硅塊放于定向凝固爐的石英坩堝中，在惰性氬氣保護(hù)下，啟動(dòng)中頻感應(yīng)加熱，把金屬硅熔化，然后加入氧化性極強(qiáng)的堿性造渣劑，在定向凝固爐中進(jìn)行氧化造渣，處理溫度為1400～1800℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～2小時(shí)，然后關(guān)閉氬氣裝置，開啟真空蝶閥，真空度達(dá)到600Pa后啟動(dòng)羅茨泵，直到真空度達(dá)到0.2Pa，在0.2Pa條件下再保溫靜置15～60min，隨后開啟定向凝固底部的水冷盤，繼續(xù)給熔煉一個(gè)自下而上的冷凝梯度，凝固過程中冷卻速度為2～10K/min，熔體下降的速度為0.25～1mm/min得到硅錠，把硅錠的上部及與坩堝四周邊接觸的部分切除，得到一定純度的硅錠，再將切割后的硅錠經(jīng)鄂破機(jī)破碎并經(jīng)過球磨后，篩分得到粒度為180～220目的硅粉，硅粉先通過有機(jī)溶劑浸泡進(jìn)行去油處理，然后用去離子水清洗，將洗凈后的硅粉放于120℃的烘箱中干燥，把在120℃條件下烘干的硅粉倒入濃度為0.25mol/L的HF溶液中，并放于超聲波浸洗器中進(jìn)行超聲浸出，浸出時(shí)間為3.5～8小時(shí)，再用去離子水清洗至中性后，放于真空度為0.1Mpa 1Mpa的干燥箱中在100℃條件下干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，其特征在于，所述金屬 硅塊的型號(hào)為441#金屬硅塊。
3.根據(jù)權(quán)利2要求所述的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，其特征在于，所述加入 的堿性造渣劑的渣金比為0. 1 0. 4。
4.根據(jù)權(quán)利3要求所述的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，其特征在于，所述堿性 造渣劑SiO2-KHCO3-CuO-CaF2各自所占的較佳重量百分比為55 65 %、20 40 %、10 20%禾口 5% 10%。
5.根據(jù)權(quán)利4要求所述的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，其特征在于，造渣劑在 硅熔化后加入，且不預(yù)先成渣。
6.根據(jù)權(quán)利5要求所述的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，其特征在于，所述氧化 造渣的處理溫度為1500°C，反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利6要求所述的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，其特征在于，所述熔體 自下而上的冷凝梯度為4K/min ；熔體下降的速度為0. 8mm/min。
8.根據(jù)權(quán)利7要求所述的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，其特征在于，所述的氫 氟酸濃度為0. 25mol/L。
9.根據(jù)權(quán)利8要求所述的冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法，其特征在于，所述的酸 浸出時(shí)間為4h。
10.一種權(quán)利要求1 9任一權(quán)利要求的方法所制備的太陽能級(jí)多晶硅。
全文摘要
冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅的方法及該方法制備的多晶硅，涉及一種多晶硅的制備方法及用該方法制備的多晶硅。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有冶金法制備太陽能級(jí)多晶硅其純度不夠高的問題。本發(fā)明主要通過氧化造渣，加入造渣劑，把硅熔體中的雜質(zhì)氧化后上浮于硅熔體的上層，然后再繼續(xù)給熔體一個(gè)自下而上的冷凝梯度，使硅熔體與爐渣更好的分離，同時(shí)真空定向凝固有利于雜質(zhì)的進(jìn)一步去除。然后把硅錠破碎，將聚集在晶界處的雜質(zhì)，利用氫氟酸進(jìn)一步去除得到太陽能級(jí)硅。本發(fā)明與傳統(tǒng)化學(xué)法相比，能耗大大降低，生產(chǎn)周期縮短、適合工業(yè)化生產(chǎn)。整個(gè)生產(chǎn)過程中無污染，酸浸過程的廢料可通過簡(jiǎn)單的中和后排出。本發(fā)明可將冶金硅提純到太陽能級(jí)硅。
文檔編號(hào)C30B29/06GK101920960SQ201010215098
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者盧東亮, 胡玉燕, 陳紅雨 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)