一种制备太阳能级多晶硅的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102161488A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102161488A(43)申请公布日2011.08.24(21)申请号201110047315.8(22)申请日2011.02.28(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人赵中伟陈星宇陈爱良刘旭恒李洪桂(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人颜勇(51)Int.Cl.C01B33/033(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种制备太阳能级多晶硅的方法(57)摘要本发明公开了一种制备太阳能级多晶硅的方法，将二氧化硅在600～1200℃的沸腾氯化炉中通过加碳氯化成SiCl4，或者直接利用西门子法制备多晶硅过程的副产物SiCl4；通过纯化得到精SiCl4；然后在温度为200～880℃下利用熔融的液态碱金属Na还原SiCl4得到海绵硅，再经过过滤、真空蒸馏、酸洗和水洗后获得高纯硅，最后通过真空熔炼和定向凝固制备得到多晶硅。本技术具有成本低、排放少的优点，能制备得到99.9999％的太阳能级多晶硅。CN102648ACCNN110216148802161489A权利要求书1/1页1.一种制备太阳能级多晶硅的方法，其特征在于，将二氧化硅通过加碳氯化成SiCl4，或者直接利用西门子法制备多晶硅过程的副产物SiCl4；通过纯化得到精SiCl4；再用液态碱金属Na直接还原得到海绵硅，然后通过提纯、熔融和定向凝固得到多晶硅。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过至少2级精馏得到纯度不低于99.9999％的精SiCl4。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在，所述的液态碱金属Na的纯度不小于99.999％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的还原反应是先将还原炉抽真空、充入氩气，通过管道将熔融的液态碱金属Na加入到还原炉中，然后按SiCl4与Na摩尔比为1∶4～8的比例加入SiCl4进行还原，控制还原温度为200～880℃，并保温0.5～1小时，得到硅和NaCl、Na的混合产物，再进行分离提纯。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的还原反应是先将还原炉抽真空、充入氩气，通过管道将SiCl4加入到还原炉中，先按SiCl4与Na摩尔比为1∶2的比例加入液态Na，在200～800℃下进行一段还原，反应0.5～1小时得到NaCl和SiClx(0≤x≤4)的混合熔盐；然后再按SiCl4与Na摩尔比为1∶2～6的比例加入液态Na，在200～800℃下进行二段还原，反应0.5～1小时，得到硅和NaCl、Na的混合产物，再进行分离提纯。6.根据权利要求1或4或5所述的方法，其特征在于，所述的硅和NaCl、Na的混合物的分离提纯过程如下：将硅和NaCl、Na的混合物冷却到200～790℃，然后采用5～10微米孔径的不锈钢或镍质金属陶瓷过滤器过滤分离除掉大部分Na，截流得到的固体再经冷却得到硅和NaCl，少量Na的混合物，再进一步提纯得到纯度不低于99.9999％的高纯硅；或者将硅和NaCl、Na的混合物置于钢制蒸馏釜中，在900～1000℃的真空条件下持续加热，将Na蒸发并沉积在冷凝器表面除去，得到硅和NaCl的混合物，再进一步提纯得到纯度不低于99.9999％的高纯硅；或者将硅和NaCl、Na的混合物，或硅和NaCl、少量Na的混合物，或硅和NaCl的混合物置于钢制蒸馏釜中，在1000～1100℃的真空条件下持续加热，将Na和NaCl蒸发并沉积在冷凝器表面除去，得到硅，再进一步提纯得到纯度不低于99.9999％的高纯硅；7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的进一步提纯得到高纯硅的过程是将进一步提纯前的产物破碎成6～10mm的颗粒，然后在固液体积比为1∶4的条件下，在搅拌槽中用盐酸浓度为0.5～1.5％的溶液，进行搅拌洗涤，最后通过水洗得到纯度不低于99.9999％的高纯硅。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的高纯硅加热完全熔融，并保温30～60min，然后将熔融硅浇注到定向凝固坩埚内，冷却得到多晶硅。2CCNN110216148802161489A说明书1/5页一种制备太阳能级多晶硅的方法技术领域[0001]本本发明属于冶金、材料领域，涉及一种以氧化硅或四氯化硅为原料制备多晶硅的方法。背景技术[0002]太阳能级多晶硅纯度为99.9999％(6N)，是制造太阳能电池芯片的重要基础材料。多晶硅生产的主要工艺技术包括改良西门子法、硅烷法、流化床法、VLD(气液沉积)法和冶金物理提纯法。[0003]改良西门子法是目前生产多晶硅最为成熟的工艺，国内外现有的多晶硅厂大多采用此法生产太阳能级与电子级多晶硅。但该法的缺点是能耗和成本极高、