三層液熔鹽電解制備太陽級硅用氟化物電解質(zhì)熔體預(yù)電解凈化.pdf

1、低成本、低能耗太陽級硅制備技術(shù)是降低太陽電池成本的有效途徑，有利于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?；凇叭龑右喝埯}電解精煉”的太陽級硅制備方法有望解決電解過程電流密度小、沉積速度慢，電壓波動(dòng)嚴(yán)重等問題而受到廣泛關(guān)注。電解質(zhì)的預(yù)電解凈化是該方法成功的基礎(chǔ)。 論文以實(shí)現(xiàn)三層液熔鹽電解精煉用氟化物電解質(zhì)凈化為目標(biāo)，計(jì)算了氟化物熔體中各元素的電極電位，研究了不同電解槽結(jié)構(gòu)下，預(yù)電解工藝參數(shù)（電解時(shí)間、溫度、電流密度等）對電解質(zhì)中雜質(zhì)濃度變化的影響規(guī)

2、律，并在此基礎(chǔ)上，研究了電解質(zhì)預(yù)電解對精煉硅產(chǎn)物純度的影響。獲得了如下主要研究結(jié)果： （1）氟化物熔體元素電極電位計(jì)算結(jié)果表明，以Na為零標(biāo)電極時(shí)，堿金屬和堿土金屬較負(fù)（≤0V），在電解過程中難以沉積；重金屬以及P的電極電位較正（≥2 V），在電解過程中會(huì)優(yōu)先析出。在電解質(zhì)中，后者存在極限濃度，P在1000K時(shí)的極限濃度為1.57×10-30。通過預(yù)電解可以將這些雜質(zhì)降低到其極限濃度。 （2）在一定范圍內(nèi)，升高溫度有利于

3、除去電解質(zhì)中的雜質(zhì)，但電解溫度越高，電解質(zhì)的揮發(fā)也越嚴(yán)重。972℃下進(jìn)行預(yù)電解時(shí)，雜質(zhì)的去除率都只比952℃下進(jìn)行預(yù)電解時(shí)雜質(zhì)去除率提高了不到2.4％。說明當(dāng)溫度達(dá)到952℃后，繼續(xù)升高溫度并不能明顯提高除雜的效果。由此，確定預(yù)電解溫度為952℃。 （3）大電流密度下的反應(yīng)速度更快，但會(huì)加劇電解質(zhì)的損耗。50 mA/c㎡的電流密度下進(jìn)行預(yù)電解時(shí)，雜質(zhì)的去除率都只比20mA/c㎡時(shí)提高了不到4.1％。說明當(dāng)電流密度達(dá)到20mA/c

4、㎡時(shí)，繼續(xù)增大電流密度并不能明顯提高除雜的效果。由此，確定952℃時(shí)預(yù)電解電流密度為20 mA/c㎡。 （4）預(yù)電解時(shí)間越長，除雜的效果越好，但電解時(shí)間過長會(huì)加劇電解質(zhì)的揮發(fā)。952℃在20 mA/c㎡的電流密度下，對電解質(zhì)進(jìn)行3小時(shí)預(yù)電解后，電解質(zhì)中雜質(zhì)濃度與電解精煉后的濃度相近。由此，確定952℃在20 mA/c㎡電流密度下預(yù)電解時(shí)間為3小時(shí)。 （5）“冶金硅三層液熔鹽電解精煉”實(shí)驗(yàn)證實(shí)，氟化物熔鹽電解質(zhì)的預(yù)電解凈化