冶金法制備高純多晶硅的研究.pdf

1、隨著化石能源消耗殆盡，能源危機(jī)日益凸顯。近年來能源價(jià)格不斷高漲，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的阻礙越來越大。尋求新能源和可再生能源已是迫在眉睫；同時(shí)，國際經(jīng)濟(jì)仍未走出2008年的金融危機(jī)，世界各國紛紛將投資新能源和可再生能源作為刺激經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的強(qiáng)心針。在上述雙重因素推動(dòng)下，作為可再生能源重要組成的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)歷過2008年的短暫的低谷后，急速回溫。歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì)(EPIA)預(yù)測，2013年太陽能電池市場規(guī)模將由2008年的5559MWp增為2

2、.23萬MWp。目前光伏電池的主要原料為太陽能級(jí)多晶硅，主流生產(chǎn)技術(shù)為改良西門子法。其核心技術(shù)始終掌握在最大的7家國際公司手中。我國企業(yè)所用技術(shù)嚴(yán)重落后于國際先進(jìn)水平；同時(shí)，該方法的產(chǎn)品成本仍是商業(yè)化運(yùn)營所難以承受的。因此為從根本上打破國際壟斷，加速光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。必須開發(fā)新的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本太陽能級(jí)多晶硅提純技術(shù)。物理法（冶金法）是最具發(fā)展前景的，世界各國均取得了一定的研究進(jìn)展，但目前為止還沒有大規(guī)模投入商業(yè)生產(chǎn)的報(bào)道。本論文

3、的研究工作旨在探索、開發(fā)一種全新的具有一定成本優(yōu)勢的物理法提純技術(shù)。
　　 冶金級(jí)硅中的大部分金屬雜質(zhì)和S、CI等非金屬雜質(zhì)適合用真空蒸發(fā)手段去除；B可用等離子體精煉手段去除；定向凝固可以顯著地移除金屬雜質(zhì)。在充分調(diào)研現(xiàn)有各種物理提純手段的基礎(chǔ)上，我們結(jié)合自身優(yōu)勢，確立集電磁約束、等離子體輔助加熱、真空精煉、定向凝固分凝等手段于一體的物理提純技術(shù)。該技術(shù)有兩個(gè)主要特點(diǎn)：
　　 1．使用電磁約束無接觸熔煉。除底部與石墨托盤

4、接觸外，硅料在冶煉全程中不與坩堝或其它材料接觸，避免二次污染；
　　 2．同步使用多種精煉手段，一次熔煉即得到高純硅產(chǎn)品，減少了重復(fù)熔化硅料所產(chǎn)生的能耗。
　　 論文探討了以冶金級(jí)硅為原料，利用水冷石英坩堝和水冷銅坩堝，采用物理法提純硅料的可行性。由于實(shí)驗(yàn)難度很大，未能達(dá)到預(yù)期目的。但對(duì)最關(guān)鍵的電磁約束無接觸熔煉技術(shù)做了深入研究，取得了重要結(jié)果，向?qū)崿F(xiàn)預(yù)定目標(biāo)推進(jìn)了一大步。該工作主要分為兩部分：水冷石英坩堝精煉實(shí)驗(yàn)研究，