欧洲冶金法生产太阳能级多晶硅的工艺

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1、万方数据2010年8月第39卷第4期(总第223期)云南冶金YUNNANME’FAI．1。URGYAug．2010V01．39．No．4(Sum223)欧洲冶金法生产太阳能级多晶硅的工艺和晓才，李怀仁(昆明冶金研究院，云南昆明650031)摘要：阐述了欧洲各国冶金法生产太阳能多晶硅的工艺，并提出了具体金属中的除碳1二艺。关键词：太阳能多品硅；碳；Si02中圈分类号：TD325文献标识码：A文章编号：1006--0308(2009)04-0043--03TheProductionProcessofSolar-GradePolysiliconb

2、yMetallurgicalMethodinEuropeHEXiao-cai．LIHui—ren(KunmingMetallurgyResearchInstitute，Kunming，Yunnan650031，China)ABSTRACT：ThemetallurgyprocessofSoG—SiinEuropewasintroduced．andcarbonremovalprocessWaSputforwardtooKEYWORDS：SoG-Si；carbon；Si021引言2目前太阳能级多晶硅的生产方法及概况欧洲各国从90年代初就展开了用冶

3、金法制备太阳能多晶硅的研究工作，其中最值得关注的是其中的一个项目，在此项目里，提出了用碳直接还原高纯石英生产太阳能极多晶硅的方法，此方法所用的是高纯的原材料。要求原料的纯度高，这样在很大程度上降低了对净化石英中杂质的难度，并且较容易地与其它杂质分离。这个项目里面提出的生产太阳能极多晶硅的方法，此方法仅适用于原料为高纯的石英和高纯度碳的生产方法。同时也提出了由此方法获得的金属硅进行除碳的方法及效果，运用此方法除碳，金属硅中的碳含量能从几百个肛∥g降到低于5p。g／g以下。最后，通过此项目的研究，还提出了用冶金法产出的金属硅的定向结晶过程中所允

4、许的杂质含量的范围。通过观察研究，用此方法获得的金属硅在定向结晶过程中除杂的效果要比此前出版过的资料中提到的方法要好，产出的硅中Fe和Ti的含量与先前西方大公司发表的其单晶硅产品中的Fe和Ti的含量相近。每年用于生产太阳能电池的多晶硅的产量在以几百吨的速度递增。目前用于PV方面的两种硅资源受到了限制：在电子工业里废弃和浪费的硅每年大约有3000t左右。然而我们期望这种状况在几年后消失。因此，2004年左右，必须获得更多的用于太阳能极多晶硅的资源。可是，世界范围内生产太阳能极多晶硅的工厂并未作出有效的科研生产计划。目前生产太阳能级多晶硅的途径

5、主要有两种：第一种方法是把工业硅烷化再还原成高纯硅，并尽可能的降低成本。第二种方法是通过内在的低成本的冶金过程来生产太阳能级硅，比如，用碳直接还原二氧化硅。欧洲各国开展的太阳能级多晶硅的研发项目里，我们特别关注用碳直接还原高纯石英产出太阳能级硅的项目。此项目要求原料的纯度高，这样大大降低了纯化原料的要求，从而较易除去硅中的杂质。在试验实里一些项目的研发小组开发出了适用于能获得的高纯二氧化硅和高纯碳原料的工艺技收稿日期：2010-02-20修回日期：2010--04-08作者简介：和晓才(1974一)，男，白族，云南兰坪人。高级工程师。43万

6、方数据2010年8月第39卷第4期(总第223期)云南冶金YUNNANMETALLURGYAug．2010V01．39．No．4(Sum223)术。并开发出多晶硅中除碳的工艺，能使多晶硅中的碳含量从几百个斗g／g降至5∥g。试验研发小组研对此工艺进行了扩大化试验，目标是把每公斤太阳能级多晶硅的成本价控制在20美元左右。3欧洲冶金法太阳能级多晶硅的生产工艺之前，就有好几个科研小组追踪或探索利用高纯的原材料，以碳直接还原高纯石英来产出太阳能级多晶硅的方法。这里查阅到了几种不同于先前的生产太阳能级多晶硅的方法。首先，欧洲的太阳能多晶硅项目是最先利

7、用自然界中的高纯石英和高纯碳产出太阳能级多晶硅的工艺。在先前的世界各国用冶金法研发太阳能级多晶硅的工作里，要么其中一种原料的纯度不够，要么是使用了成本高昂的纯化原料的方法，如表1所示。表l欧洲几种不同于先前太阳能级多晶硅生产的方法Tab．1TheB,everK[SoG-SiproductionmethodsofdifferentfrompreviousonesinEurope欧洲太阳能级多晶硅项目研究探索的结果，有很多值得关注和接受的地方。原料中的杂质含量与铸锭后的硅中的杂质含量相符。首先，原料相互化合反应后，其所含的多数杂质低于l斗g／g

8、，其中杂质在1～10pg／g的范围里。图1太阳能极多晶硅工艺的流程图Fig．IProcessflowdiagramofproductionSoG-Si与先前的其它研究结果相比，欧