一种利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113697815A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202111082145.7(22)申请日2021.09.15(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人任永生曾毅马文会雷云魏奎先伍继君吕国强谢克强颜恒维刘战伟李绍元于洁万小涵陈正杰(74)专利代理机构天津煜博知识产权代理事务所(普通合伙)12246代理人朱维(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法(57)摘要本发明涉及一种利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法，属于硅提纯技术领域。本发明将冶金级硅加热熔融得到含B的Si熔体，将复合亲硼添加剂加入到含B的Si熔体得到混合熔体；将氩气通入到混合熔体中并在温度为1414～1600℃下精炼1～3h，随炉冷却至室温得到精炼硅；精炼硅研磨成150～200目的硅粉，硅粉依次经王水、HF‑HCl混酸清洗0.5～6h得到高纯硅。本发明复合亲硼添加剂协同强化在精炼过程中脱除冶金级硅中硼，硼的脱除率接近100％，不会对Si造成二次污染。CN113697815ACN113697815A权利要求书1/1页1.一种利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将冶金级硅加热熔融得到含B的Si熔体，将复合亲硼添加剂加入到含B的Si熔体得到混合熔体；(2)将氩气通入到混合熔体中并在温度为1414～1600℃下精炼1～3h，随炉冷却至室温得到精炼硅；(3)精炼硅研磨成150～200目的硅粉，硅粉依次经王水、HF‑HCl混酸清洗0.5～6h得到高纯硅。2.根据权利要求1所述利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法，其特征在于：步骤(1)复合亲硼添加剂包括Hf和Zr，Hf和Zr的摩尔比为3:1～1:3。3.根据权利要求1所述利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法，其特征在于：步骤(1)混合熔体中复合亲硼添加剂的摩尔含量为200～10000ppm。4.根据权利要求1所述利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法，其特征在于：步骤(3)HF‑HCl混酸中HF和HCl的体积比为1:5～5:1。2CN113697815A说明书1/5页一种利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法技术领域[0001]本发明涉及一种利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法，属于硅提纯技术领域。背景技术[0002]到目前为止，太阳能级硅(SOG‑Si)主要由冶金级硅(MG‑Si)通过各种提纯工艺制成。而杂质去除是从冶金级硅中获得太阳能级硅所需的纯化过程，对硅基太阳能电池的制备至关重要。[0003]太阳能电池生产过程中对硼的去除要求越来越高，当B浓度高于0.3ppmw时，少数载流子的寿命就会因B–O缺陷而急剧缩短，进而严重影响电池的光电转换效率。[0004]冶金法生产SOG‑Si，有效降低生产成本、降低光伏发电成本，促进太阳能电池行业水平的高速发展和整体提高。冶金法中的各种冶金净化工艺主要包括气体吹炼、炉渣处理、等离子体精炼、酸浸、溶剂精炼等，气体吹炼能够有效去除硅中的硼，但部分硅会被氧化成二氧化硅和一氧化硅，造成少量的硅损失。除此之外，硼化物的饱和蒸气压在正常情况下都很低，这限制了除B反应速率。炉渣处理可以降低硅中硼的含量，但精炼硅需要较大的渣硅比(μ)，且熔渣颗粒很难与液态硅充分接触。等离子体精炼对铝、钙、铁和硼都有很好的脱除效果，而该技术存在生产设备昂贵、能耗高、间歇性生产等缺点，限制了其工业化应用的发展。酸浸湿法提硅不能在相应的凝固组成下以低于其溶解极限的B浓度精制Si。发明内容[0005]本发明针对冶金级硅中硼难以处理的问题，提出了一种利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法，即采用复合亲硼添加剂协同在精炼过程中脱除冶金级硅中硼，硼的脱除率接近100％，不会对Si造成二次污染。[0006]一种利用复合亲硼添加剂去除冶金级硅中硼的方法，具体步骤如下：[0007](1)将冶金级硅加热熔融得到含B的Si熔体，将复合亲硼添加剂加入到含B的Si熔体得到混合熔体；[0008](2)将氩气通入到混合熔体中并在温度为1414～1600℃下精炼1～3h，随炉冷却至室温得到精炼硅；[0009](3)精炼硅研磨成150～200目的硅粉，硅粉依次经王水、HF‑HCl混酸清洗0.5～6h得到高纯硅。[0010]所述步骤(1)复合亲硼添加剂包括Hf和Zr，Hf和Zr的摩尔比为3:1～1:3；[0011]所述步骤(1)混合熔体中复合亲硼添加剂的摩尔含量为200～10000ppm；[0012]所述步骤(3)HF‑HCl混酸中HF和HCl