摘 要：在太阳能级多晶硅生产工艺中,才用冶金净化法去除硼、磷等杂质的方法消耗的能量较大,而金属熔析净化法能够有效的实现冶金硅在金属液环境下低温熔化,然后结晶净化,是一种能耗较低的去除硼、磷的方法。本文主要针对熔析体系选择原则进行分析,对锡、铝等金属作为熔析介质进行筛选,对于Sn-Si体系,在1500K时的硼分凝系数为0.038,小于纯硅熔点0.8。硼的质量分数在冶金硅二次熔析净化处理时可以由15×10-6降至0.1×10-6,一般情况下,其它杂质都可以一次性去除到0.1×10-6以下。在净化的过程中,硅与杂质生成的化合物是去除杂质的主要方法,本文主要针对金属熔析净化法作为基础的低温净化冶金硅的工艺进行分析。
关键词：低温,金属熔析净化法,太阳能级硅,冶金硅,工艺
随着光伏产业的迅猛发展,太阳能电池被称为太阳能级硅,目前太阳能电池的主要原料出现严重的不足,在冶金过程中,对太阳能级硅的这一新技术的研究是具有重要意义的。近年来,一些太阳能电池通过试验研究出来,并开始销售,但是很多用于冶金过程的方法,如真空精炼、结渣精炼及等离子体处理的时间都比较长,且温度较高。所以,研究一种低成本的冶金技术是大势所趋。冶金的过程实际上是对硅进行有序净化的过程,是一步一步对杂质进行去除的过程。因为杂质有自身的特性,没有一种方法能够去除所有的杂质,所以,不管是何种工艺,都是不同的方法组合在一起。本文主要在低温冶金过程的基础上提出了在金属熔析净化法。
1 金属熔液系统的选择
在硅金属溶液中,固体溶解杂质如果要在低温条件下迅速的去除,首要条件是硅镁必须要熔化,通过金属熔析法能够简单的实现降硅溶解到熔融金属,主要是以为内硅镁的熔点比硅要低很多。合金溶液在冷却以后,金属液中存在结晶硅与杂质,通过金属熔析净化方法,可以将结晶硅从金属液中分离出来。该方法关键在于硅接近通过低温处理后得到净化硅,实现了硅镁在低温环境下节能净化,尽管很多金属在低温下会溶解硅,只有部分是针对液化的金属媒介,在这部分金属溶液的选择时,依据以下标准。
1.1 没有中间化合物生成。如果中间化合物的培养基与硅中夹带有金属,会造成严重的影响。除此以外,所夹带的金属也会使硅的分离更加困难,分离时也会造成严重的夹带金属损失。
1.2 在共晶点低浓度和低温度。在共晶点,硅与金属的共结晶。一般情况下,硅的共晶点存在于具有均匀的显微组织
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编辑：中冶有色网
来源：王雷
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2025年05月23日 ~ 25日 
