一种去除金属硅中杂质磷和硼的方法.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(10)申请公布号CNCN104058405104058405A(43)申请公布日2014.09.24(21)申请号201310172330.4(22)申请日2013.05.10(71)申请人福建兴朝阳硅材料股份有限公司地址364211福建省龙岩市上杭县南阳工业区(72)发明人李伟生谢兴源杨凤炳龚炳生(74)专利代理机构北京元中知识产权代理有限责任公司11223代理人王彩霞(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权利要求书1页权利要求书1页说明书5页说明书5页(54)发明名称一种去除金属硅中杂质磷和硼的方法(57)摘要本发明涉及一种去除金属硅中杂质磷和硼的方法，该方法包括以下步骤：将硅块装入中频感应炉石墨坩埚中加热熔化；向硅液中投入造渣剂，继续加热使造渣剂完全熔化；将带有通气孔道的石墨棒预热，待预热充分后将通气棒插入到硅液中，通气搅拌；待反应完全后，保温静置；将硅液倒入带加热功能的结晶器中凝固；待硅锭冷却后，去除硅锭表面渣块；将硅锭破碎、磨粉，对硅粉进行酸洗、清洗和烘干，得到提纯后的低磷、硼多晶硅。该方法除磷、硼效果好，降低了提纯多晶硅的成本。CN104058405ACN10458ACN104058405A权利要求书1/1页1.一种去除金属硅中杂质磷和硼的方法，包括如下步骤：（1）将硅块加热熔化，加热温度为1500-1700℃；（2）向硅液中投入造渣剂，继续加热使造渣剂完全熔化；（3）将带有通气孔道的石墨棒预热后插入硅液中，开始通氩气搅拌，在搅拌的条件下，硅液中的杂质磷和硼与造渣剂更充分地进行反应，反应完全后，保温；（4）将步骤（3）中得到的硅液在结晶器中缓慢凝固形成硅锭，待硅锭冷却后，去除硅锭表面渣块；（5）将步骤（4）中得到的硅锭破碎、磨粉，对硅粉进行酸洗、清洗和烘干，得到提纯后的低磷、硼多晶硅。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的造渣剂为碱金属化合物或/和碱土金属化合物；优选，所述的造渣剂为碱金属化合物与碱土金属化合物的混合物；更优选，在碱金属化合物与碱土金属化合物的混合物中，碱金属化合物的质量百分比为5-40%；最优选，在碱金属化合物与碱土金属化合物的混合物中，碱金属化合物的质量百分比为5-20%。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的碱金属化合物包括碱金属氧化物和碱金属碳酸盐，其优选碱金属碳酸盐；所述的碱金属为锂、钠、钾、铷、铯，其优选锂、钠和钾。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的碱土金属化合物包括碱土金属氧化物和碱土金属碳酸盐，其优选碱土金属碳酸盐；所述碱土金属为铍、镁、钙、锶、钡，其优选镁、钙和钡。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述硅块与造渣剂的质量比为1:0.4-1:2，其优选1:0.6-1:1.5。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，通入氩气的流量为5-12L/min；通气时间为15-60min，其优选15-20min。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通气反应后的硅液保温20-30min，保温温度为1600-1700℃。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结晶器为带加热功能的结晶器。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（5）中，所述的酸为HCl、HF、HNO3和H2SO4的一种或几种；其优选HCl、HF和HNO3组成的混合酸，其中，HCl质量浓度为10-20%，HF质量浓度为5-10%，HNO3质量浓度为5-10%。10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述硅粉与混合酸溶液的质量比为1：2-1：4，酸洗时间为2-4h。2CN104058405A说明书1/5页一种去除金属硅中杂质磷和硼的方法技术领域[0001]本发明涉及太阳能级多晶硅提纯领域，尤其是涉及一种制备太阳能级多晶硅去除杂质磷和硼的方法。背景技术[0002]近年来，国内外都在大力发展可再生能源，而太阳能以其独特的优势而快速发展。硅晶体太阳能电池由于原料来源丰富、转换率高而成为太阳能电池发展的首选。多晶硅是制备硅晶体太阳能硅的基本原料。多晶硅提纯主要有改良西门子法和物理法。改良西门子法制备高纯多晶硅的工艺较为复杂，投资成本高，耗电大，且中间产品SiHCl3（或SiCl4）有剧毒，存在安全隐患。物理法主要是利用不同杂质元素的物理性质不同来使之分离，主要包括吹气精炼、造渣精炼、湿法冶金、定向凝固、电子束熔炼等。物理法工艺相对简单，成本低廉，且对环境的造成污染小，已成为太阳能级多晶硅的主要发展方向。[0003]多晶硅中的磷杂质会影响硅材料的电阻率和少子寿命，从而影响太阳能电池的转换效率和使用寿命。磷的分凝系数为0.35，无法