成果简介：
低成本太阳能
多晶硅制备技术是利用冶金的方法，根据杂质在硅中的物理化学性质差异性而将杂质一一去除，即利用造渣去除硼、酸洗初步去除金属杂质、定向凝固深度去除铁等金属杂质、真空熔炼除氧和磷等杂质，以及电子束熔炼精炼等组合的方式，分阶段、分种类的将杂质予以去除，使得硅纯度提高到太阳能级别(6N)。该技术相对于传统的改良西门子法，具有技术投资小、能耗低以及环境污染小等优点。
应用案例：
厦门大学冶金法制备太阳能多晶硅技术已与国内多家企业合作，实现了产业化和应用推广。厦门大学与中铝宁夏能源集团有限公司合作，对冶金法关键技术进行大规模应用推广并开展炉外精炼除硼研究，将造渣精炼技术与真空精炼、定向凝固精炼等冶金法技术进行结合，成功制备出硼含量低于0.15 ppmw的高纯多晶硅。
同时，厦门大学将冶金法制备太阳能多晶硅技术应用到宁夏东梦能源股份有限公司的矿热炉精炼制备低硼硅的生产工艺路线中。通过矿热炉精炼制备低硼工业硅工艺适应性的装备改造和热炉精炼制备低硼工业硅熔炼渣剂的选择及渣硅分离的工艺优化及调控，成功制备出硼含量低于0.1ppmw的低硼硅。
冶金法制备太阳能多晶硅技术还应用到陕西商南中剑实业有限责任公司的工业硅生产过程，利用浮渣渣剂在矿热炉中的还原气氛条件下进行精炼获得高纯工业硅产品。本项目已在公司开展生产试验100余次，经过实际生产的验证发现，该方法有效缩短工艺流程，降低能耗和成本。
研发背景
冶金法制备太阳能多晶硅技术是降低
光伏能源成本的有效途径和关键技术之一。当前，国际上生产太阳能级硅的主流方法是改良西门子法。该方法的工艺复杂精细、前期投资成本高、安全性要求极高，其核心技术长期被欧美等国垄断。由于我国未掌握改良西门子法的关键技术，也没有自主知识产权，导致了我国太阳能级硅的生产能耗大、成本高且污染严重，缺乏市场竞争力。我国太阳能级硅市场需求增长迅速，却仍有超过三分之一的多晶硅不得不依赖进口。相对落后的太阳能级硅的制备技术已成为我国光伏能源发展的瓶颈。为了实现我国光伏产业的可持续发展，研发低成本、高效率、节能环保的太阳能级多晶硅生产技术是必然选择。新兴的冶金法具有投资小、成本低、能耗低、绿色环保等优点，适合我国光伏产业未来发展的要求。经过十余年的发展，低成本冶金法已初步实现了规模化生产太阳能级硅的成套技术和工艺，为我国多晶硅产业的结构调整和晶硅光伏发电平价上网提供了可能。
作用原理
冶金法技术路线的作用原理是基于工业硅中杂质的物理化学特点，对杂质进行逐级净化。对于分凝系数较小的硼磷杂质，采用造渣精炼的方法将硼进行氧化并使其进入到渣相中得以去除，采用真空精炼的方法去除硅熔体中饱和蒸汽压大的磷杂质;对于分凝系数较大的金属杂质，采用定向凝固的方法即可将在凝固过程中偏析于液相的金属杂质进行收集去除，获得纯净初晶硅。将矿热炉精炼步骤与造渣精炼步骤相结合，能够大大降低工业硅中的硼含量，并有效节约能源。
市场分析
厦门大学与国内多家企业开展合作，在公司支持下进行冶金法制备太阳能多晶硅技术的转化，该集成技术的成功应用实施将有效提高冶金法工艺路线的生产效率，有效缩短工艺流程，降低能耗和成本，产品具有明显的价格优势和市场竞争力，实现太阳能多晶硅产业的升级换代。
声明：
“低成本太阳能多晶硅制备技术” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：厦门大学
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2024年08月13日 ~ 15日 
