技术特点
本技术的物理提纯法提取了现有技术的精华并开辟了一套自己独有的技术路线。与化学法(西门子法等)和目前已有的冶金法提纯的特点相比较,本技术的主要创新点在于:
1、提纯首先是基于一套创新的热力学模型和热力学数据库,能够指导发现高效除杂剂及高温熔硅在提纯工序中给定合理的提纯氛围。
2、独创性地提出了“助剂法多相分离去杂工艺”,去杂的过程包括氧化,二相分离(上浮及沉淀),蒸发及杂质的固/液偏析。
3、本技术的制备方法中不使用多晶铸锭、等离子体、电子束及相关设备,大大减少了实验设备的投入,从而真正实现了太阳能级多晶硅材料生产的低成本化;并且本技术的精炼过程中仅仅只有一次冶金级硅熔化的过程,节省中间再次将硅料熔化的工序,进一步降低了生产成本。同时,本技术的工艺过程中没有破碎制粉体、没有化学处理、没有酸(碱)洗,操作更加安全。
4、提纯后的太阳能级多晶硅不但可以作为多晶铸锭炉的投炉料生产出大阳能级多晶铸锭,并且可以用传统的拉晶炉生长出合格的太阳能级单晶。
5、创新设计了相应的提纯设备和丘氏拉晶法的生长设备,实现提纯和拉单晶在同一套设备中完成。
6、本技术研制的提纯方案具有完全的自主知识产权,并且初投资低,可模块式叠加扩容,产品能实现生产太阳能级单晶硅(纯度在6N与7N之间)的要求。这种方案可以方便地完善扩大为一种大规模、低成本、高生产率的冶金硅提纯及太阳能级硅制备的生产技术。
技术简介
太阳能硅材料物理法提纯是采用冶金级多晶硅来提取太阳能级多晶硅的方法,它具有原料来源广泛,提纯过程安全,设备投资小的特点,还能在环保和节能上比传统的西门子法更胜一筹,是各国研发机构一直努力的目标。无论是哪一个国家或地区的研发机构,一旦在物理法提纯的技术上有所突破,必将在生产成本的控制上大大低于国际平均水平,形成新的硅原料垄断。
本技术是一种精炼工业硅制备太阳能级硅的方法,主要解决了现有冶金法制备太阳能级多晶硅工艺路线都比较长、设备较复杂、成本较高以及工艺的可控性较差等问题。本技术包括以下步骤:(1)冶金级硅在炉内熔化后获得硅熔体,向炉内通入保护气体和精炼气体,进行造渣精炼;所述造渣精炼包括低温造渣阶段、中温造渣阶段和高温造渣阶段;(2)造渣精炼后再进行真空精炼;(3)真空精炼完成后将熔体硅进行分凝精炼,分凝精炼后通过定向凝固获得成品。本发明具有投资少、操作方便、节能、可适用于大规模生产等优点。
技术成熟度:产业化。
预期效益
以低成本生产太阳能硅原料带来的社会效益将是巨大的。因为太阳能发电的大范围推广,关键取决于能否制造低成本的太阳能电池。而太阳能电池中所占成本最大的一部分正是所用的太阳能级硅材料。
年产3000吨为例,每吨的利润在3至5万左右,净利润为9000万至1.5亿。