專利名稱：一種太陽能多晶硅材料的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能多晶硅材料生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種生產(chǎn)太陽能多晶硅材料的技術(shù)。
背景技術(shù)：
能源供應(yīng)與能源安全已經(jīng)成為世界各國未來發(fā)展戰(zhàn)略重要組成部分，太陽能是用之不盡、 取之不竭清潔無污染的新能源，各國紛紛不遺余力地研究發(fā)展其利用技術(shù)。
太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是太陽能利用中的重要方向之一，目前光伏發(fā)電技術(shù)逐步成熟，太 陽能光伏發(fā)電應(yīng)用也在蓬勃發(fā)展，但是，太陽能級多晶硅原料供應(yīng)嚴(yán)重不足已經(jīng)成為太陽能 光伏發(fā)電應(yīng)用發(fā)展的瓶頸。以我國為例，年多晶硅需求量在2000噸以上，但是多晶硅年供應(yīng) 量卻在200噸左右。
為解決太陽能級多晶硅供應(yīng)問題，世界各國在此領(lǐng)域展開了激烈的競爭，研究隊伍持續(xù) 組建、研究經(jīng)費不斷投入、情報刺探活動極其頻繁。目前，已有的西門子工藝、改良西門子 工藝、硅垸裂解工藝三大太陽能級多晶硅制造技術(shù)都掌握在美國、日本、德國手中。我國在 太陽能多晶硅領(lǐng)域的科研攻關(guān)已經(jīng)開展多年，也已經(jīng)逐漸掌握了國外第一代或第二代西門子 工藝、改良西門子工藝、硅烷裂解工藝。但是阻止太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用的另一個主要因素是 太陽能多晶硅的生產(chǎn)成本，西門子工藝、改良西門子工藝、硅烷裂解工藝生產(chǎn)的多晶硅成本 很高，即便是美國、日本、德國先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)。因此，尋求一種低成本高產(chǎn)量的太陽能多晶 硅生產(chǎn)技術(shù)已成為世界各國爭奪的焦點。
本人利用自己的知識和經(jīng)驗，經(jīng)過持續(xù)的試驗和改進(jìn)，研究出來了一種直接用金屬硅低 成本高產(chǎn)量生產(chǎn)太陽能多晶硅的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明《一種太陽能多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)》依賴當(dāng)代科技條件、根據(jù)材料性質(zhì)及相關(guān)
物質(zhì)提純手段提出了 "三步冶煉法"生產(chǎn)太陽能多晶硅的工藝
創(chuàng)新一引渣。工業(yè)硅中的雜質(zhì)以還原和未還原兩種形態(tài)存在于硅液中，加入精煉劑就是要 將工業(yè)硅溶液中已被還原的雜質(zhì)氧化，破壞硅金屬與雜質(zhì)形成合金，使之聚合進(jìn)入渣相，并 等及金屬與熔渣之間的熱力學(xué)平衡，從而達(dá)到脫除雜質(zhì)的目的(其中Fe雜質(zhì)也在被氧化之 列)。創(chuàng)新二爆雜。單獨的精煉劑引渣除雜還不能有效提高產(chǎn)品純度，必須配備等離子體氣 化裝置以進(jìn)一步除雜，能分別去掉P、 B等非金屬雜質(zhì)及沸點低的各類化合物雜質(zhì)。
創(chuàng)新三電泳。經(jīng)過前面二步提煉，產(chǎn)品中還含有少量的金屬雜質(zhì)和極性非金屬雜質(zhì)， 要將這些極少量的雜質(zhì)去掉，必須在保持原料為液態(tài)情況下進(jìn)行"電泳"提純。雜質(zhì)帶電粒 子在強電磁場作用下，做與硅原子不同速度的遷移，從而達(dá)到用金屬硅生產(chǎn)出太陽能多晶硅 的目的。
具體實施例方式
實施例1
在金屬硅冶煉廠出硅水之時，用特制容器取100公斤純度為99.4%以上的金屬硅水，邊 取硅水邊均勻加入精煉劑，當(dāng)加入硅水至容器體積一半以上時，趁硅水尚未凝固，立即通入 壓縮混合氣體I5—30分鐘，然后打開特制容器底閥，放出硅水到等離子體裝置中。在放硅水 的同時用等離子體槍"引燃"硅水，硅水跌落在電泳池中，電泳池保溫并通高壓電，電泳2 一3個小時后將硅水澆注到墊模中自然冷卻，即得90公斤左右的高純度太陽能多晶硅。
實施例2
先用熔煉爐將市場上買回的化學(xué)級金屬硅熔化至170(TC左右，使之成硅水，然后傾倒入 特制容器中，邊傾倒邊加入精煉劑，當(dāng)加入硅水至特制容器體積一半以上時，趁硅水尚未凝 固，立即通入壓縮混合氣體15—30分鐘，然后打開特制容器底阓，放出硅水到等離子體裝置 中。在放硅水的同時用等離子體槍"引燃"硅水，硅水跌落在電泳池中，電泳池保溫并通高 壓電，電泳2 — 3個小時后將硅水澆注到墊模中自然冷卻，即得高純度太陽能多晶硅。
權(quán)利要求
1. 一種太陽能多晶硅材料的生產(chǎn)工藝，其特征是作為生產(chǎn)高純度硅材料的一步，使用了精煉劑來除掉硅中易氧化成渣成分，并在使用精煉劑過程中使用了壓縮氣體進(jìn)行攪拌。
2. —種太陽能多晶硅材料的生產(chǎn)工藝，其特征是作為生產(chǎn)高純度硅材料的一步，使用了等 離子體電弧氣化裝置用以除去硅中低沸點雜質(zhì)成分。
3. —種太陽能多晶硅材料的生產(chǎn)工藝，其特征是作為生產(chǎn)高純度硅材料的一步，使用了電 泳方式來濾污除雜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的作為生產(chǎn)高純度硅材料的一步，使用了精煉劑來除掉硅中易氧化成 渣成分，并在使用精煉劑過程中使用了壓縮氣體進(jìn)行攪拌。其特征是精煉劑由CaCl2、NaN03、石英砂不同配比組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的作為生產(chǎn)高純度硅材料的一步，使用了電泳方式來濾污除雜。其特 征是在硅水上施加電磁場力促使雜質(zhì)原子與硅原子以不同速度遷移從而分離開二者。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能多晶硅生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種太陽能多晶硅材料的生產(chǎn)工藝。該工藝根據(jù)物質(zhì)不同物理化學(xué)性質(zhì)采用不同的當(dāng)代先進(jìn)提純技術(shù)與設(shè)備分別予以除雜從而獲得太陽能多晶硅材料的。該工藝分“引渣、爆雜、電泳”三步。引渣階段是加入精煉劑使得易氧化成渣雜質(zhì)成分與硅分離，爆雜階段是用等離子體電弧高溫氣化硅中雜質(zhì)使得低沸點雜質(zhì)成分與硅分離，電泳階段是在電泳池兩端加上強電磁力而濾去帶有不同電荷數(shù)的微量金屬雜質(zhì)。
文檔編號C01B33/00GK101456558SQ20071030121
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者鄒學(xué)柏 申請人:鄒學(xué)柏