一种去除工业硅中杂质硼的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102515168A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102515168A(43)申请公布日2012.06.27(21)申请号201110410861.3(22)申请日2011.12.12(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)发明人伍继君马文会贾斌杰谢克强魏奎先周阳杨斌刘大春徐宝强戴永年王飞刘永成(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图11页(54)发明名称一种去除工业硅中杂质硼的方法(57)摘要本发明公开了一种去除工业硅硼杂质的方法，属于光伏领域。首先，将工业硅粉碎成粒度为150～200目的粉末；按质量比1:1～3:1将精炼剂与工业硅混合均匀并装入高纯石墨坩埚中；将装完料后的石墨坩埚置于通有氩气保护的高频感应炉中进行逐步加热升温；待温度升高至1450～1800℃时，保温2～3h；精炼完成后缓慢冷却至室温，即获得精炼硅，采用氯化物去除工业硅中杂质硼的方法，突破了目前完全采用氧化物除硼的工艺和思路，精炼后工业硅中的硼含量最低可降至0.77ppmw，且本方法操作简单，实用性强。CN102568ACN102515168A权利要求书1/1页1.一种去除工业硅中杂质硼的方法，其特征在于：工业硅粉碎后，按质量比1～3:1的比例与精炼剂混合均匀并装入高纯石墨坩埚中，然后将高纯石墨坩埚置于通有氩气保护的高频感应炉中进行逐步加热升温，待温度升高至1450～1800℃时保温2～3h，精炼完成后缓慢冷却至室温，即可获得精炼硅。2.根据权利要求1所述的去除工业硅中杂质硼的方法，其特征在于：本发明方法具体步骤如下：（1）将硼含量为10～60ppmw的块状工业硅粉碎成粒度为150～200目的硅粉，按质量比1～3:1的比例将精炼剂与工业硅粉混合均匀；（2）将工业硅和精炼剂混合物料装于高纯石墨坩埚中，然后置于高频感应炉中，通入氩气进行保护，氩气流量控制在5～20L/min，采用150℃/10min逐步升温的方式加热，当高频感应炉内的温度达到1450～1800℃时保温精炼2～3h后，开始缓慢降温，当温度降低至700℃以下时关闭电源，15min后关闭氩气；（3）待坩埚温度冷却至室温后，取出精炼后样品，去掉下部和上部精炼剂熔渣，即得到精炼硅，用离子电感耦合质谱仪分析精炼硅中的硼含量。3.如权利要求2所述的去除工业硅中杂质硼的方法，其特征在于：精炼剂为CaCl2、MgCl2、CaCl2-SiO2、MgCl2-SiO2中一种。4.如权利要求3所述的去除工业硅中杂质硼的方法，其特征在于：CaCl2-SiO2和MgCl2-SiO2精炼剂由氯化盐和SiO2组成，其中氯化盐占50%～70%，SiO2占50%～30%。5.如权利要求3或4所述的去除工业硅中杂质硼的方法，其特征在于：SiO2为纯度99.0%以上、粒度60～80目的粉末，CaCl2和MgCl2为分析纯无水粉末。2CN102515168A说明书1/5页一种去除工业硅中杂质硼的方法技术领域[0001]本发明涉及一种去除工业硅中杂质硼的方法，属于光伏领域。背景技术[0002]用可再生能源替代石油、煤炭、天然气是解决未来可持续发展和环境问题的唯一途径，作为新能源发展方向的太阳能光伏产业正受到各国政府的高度重视。高效率、低成本、低能耗的太阳能级多晶硅制备技术已列入《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》（征求意见稿）纲要，并对我国光伏产业现状及未来都做了详细的分析和预测。2008年全球太阳能电池产量为6850MW，2009年已经增长至10.5GWp；2009年，我国太阳能电池产量达到4382MW，超过全球份额的40%。即将出台的《新能源产业振兴和发展规划》中预计：到2020年我国累计装机容量将达到20GW，我国将实现光伏产业的长足发展。[0003]当前生产太阳能级多晶硅的主要方法有化学法和冶金法两大类。利用化学法（主要是改良西门子法）生产太阳能级多晶硅虽然工艺成熟，生产的多晶硅纯度较高，但该工艺投资大，生产过程中存在安全与环境保护的隐患，生产成本高，而且中间产物（SiHCl3）和副产品（SiCl4）都有剧毒，随着光伏发电的进一步普及，生产低成本多晶硅的需求日益增加。冶金法太阳能级多晶硅是一种很有发展前景的多晶硅生产方法，它主要包括：炉外精炼，湿法冶金，真空熔炼，定向凝固，电子束，等离子体反应等工艺。[0004]杂质硼元素作为太阳能电池当中的受主元素，它的含量对太阳能电池的光电转换率、光衰减以及稳定性有着非常大的影响。元素硼在硅中的分凝系数0.8，其熔点高达2300℃，高温下饱和蒸汽压远低于硅，因此，采用定向凝固和真空熔炼的方法去除杂质元素B是非常困难。目前，冶