硅鋁鋅三元合金精煉去除多晶硅中B雜質研究.pdf

1、環(huán)境的急劇惡化與世界人口的持續(xù)增長，導致對能源的需求加大。太陽能清潔無污染，蘊藏的能量巨大，具有非常好的發(fā)展前景。近十年來，光伏產業(yè)迅猛發(fā)展，導致廉價太陽能級多晶硅的短缺。為了滿足光伏產業(yè)發(fā)展的需要，一種低成本，低能耗，低污染生產太陽能級硅的方法-冶金法，應運而生。
　　冶金法制備太陽能級多晶硅是針對冶金硅中雜質的不同性質，使用不同工藝逐步去除雜質的方法。金屬雜質和非金屬雜質P分別可以通過定向凝固和電子束熔煉去除，但是依然沒有找到

2、一種高效低能去除B雜質的方法。合金精煉由于其較低的熔煉溫度和較高的提純效率，為廉價去除冶金硅中的B雜質提供了一種可能性。
　　為了克服Si-Al二元合金的缺點，本論文在Si-Al二元合金的基礎上，加入金屬Zn，對Si-Al-Zn三元合金精煉去除B雜質進行了研究。通過改變Zn的原子百分比，冷卻速率等方式改變初晶硅的形貌，從形貌上對B雜質的去除效果進行分析;還研究了精煉過程淬火溫度和凝固后期的降溫速率對B雜質去除率的影響。得到如下結論

3、:
　　(1)金屬Zn的添加可以改變Si-Al合金中初晶硅的宏觀與微觀形貌，從而對B雜質去除效果產生影響。宏觀上，在Si-Al合金中初晶硅主要以細針狀的形式存在，加入不同原子量的Zn后，初晶硅形狀變得不規(guī)則，長度變短，寬度變寬。微觀上，初晶硅中包裹的二元與三元共晶的量，隨著金屬Zn添加量的加大，逐漸增多。因此導致B雜質的精煉比逐漸增加，在添加30at％Zn時，分凝比達到0.41;同時B雜質的去除效果顯著降低。
　　(2)初晶

4、硅的理論回收率和實際回收率都隨著Zn含量的增加而增大，但是實際回收率要比理論回收率低6-10％。
　　(3)900-600℃溫度范圍內，隨著冷卻速率的減小，B雜質含量逐漸降低，B雜質去除率逐漸增大。在冷卻速率為3℃/min時，B雜質含量降低到了1.3ppmw，去除率達到91.2％。600-20℃溫度范圍內，冷卻速率越大，B雜質含量越少，去除率越高。淬火的B雜質去除效果最好，B含量降至1.4ppmw，去除率達到90.5％。