[发明专利]一种太阳能级多晶硅材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅的制备方法，更具体地涉及一种太阳能级多晶硅 的制备方法。

背景技术

太阳能作为一种清洁、可持续发展的新型能源，已经受到广泛关注。高 纯多晶硅是太阳能电池的原材料。目前，生产多晶硅的工艺为西门子工艺和 硅烷法工艺。西门子工艺复杂，操作温度高，能耗高，设备投资大，多晶硅 生产成本高。硅烷法易燃易爆，危险性大。同时，由于太阳能行业的高速发 展，导致多晶硅材料的严重短缺，供不应求。硅材料的短缺以及高成本严重 限制了太阳能行业的发展，因而，非常有必要开发多晶硅生产的新工艺。

熔盐电解法是一种制备多晶硅的方法。用熔盐电解制备太阳能级多晶硅 的方法有：(1)以高纯二氧化硅为阴极，通过熔盐电解，实现阴极氧元素的 脱除，从而制备多晶硅；但在该方法中，脱氧过程不具备除杂的功能，难以 保证硅材料的纯度，并且二氧化硅的导电性极差，而导致电解过程的电流密 度低、电解效率低等问题；(2)如CN101070598A中公开了一种利用熔盐电 解法制备太阳能级硅材料的方法，该方法包括，以二氧化硅或其它含硅化合 物A为原料，金属M1为阴极，高纯石墨或其它碳材料为阳极，氟化物熔盐 为电解质，在600-1400℃温度下电解制备出含硅合金Si-M1；再以Si-M1为 阳极，高纯金属M2为阴极，氟化物熔盐为电解质，在600-1400℃进行三层 液电解精炼，制备出含硅合金Si-M2；以含硅合金Si-M2为原料，采用真空 蒸馏技术，在真空度10^-2Pa至10^-6Pa状态，温度600-1800℃的条件下，蒸馏 0.5-24小时，获得太阳能级材料；所述含硅化合物A为Li₂SiF₆，Na₂SiF₆， K₂SiF₆，Li₂SiO₃，Na₂SiO₃，K₂SiO₃，CaSiO₃，MgSiO₃，BaSiO₃，Mg₂SiO₄或Be₂SiO₄；所述金属M1为Ag，Bi，Cd，Ce，Cu，Co，Cr，Fe，In，Mo， Ni，Pb，Sn或Zn中的至少一种；所述金属M2为Al，Mg，Ca，Li，Na， K，Be，Sr，Ba，Sc或Rb中的至少一种；所述氟化物熔盐组成为 Me₃AlF₆-Me’₂SiF₆-Me”F_x，各组分质量百分含量为：1-100％Me₃AlF₆、0-99 ％Me’₂SiF₆、0-40％Me”F_x；其中Me为Na、K或Li中的至少一种；Me’为 Na、K或Li中的至少一种；Me”为Al、Mg、Ca、Ba、Na、K或Li中的至 少一种。该方法制得的多晶硅纯度不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术制得的多晶硅纯度不高的缺陷，提供一种 能够得到较高纯度的太阳能级多晶硅材料的制备方法。

CN101070598A采用先制备硅合金再真空蒸馏的方法，制备硅合金时采 用其它金属作为阴极，不可避免地要引入其它的杂质，而且不可能将制得的 合金中的金属完全除去，而导致制得的多晶硅材料的纯度不高，且在真空蒸 馏的过程中不可避免地造成了硅材料的损失，而增加了成本。

本发明提供了一种太阳能级多晶硅材料的制备方法，该方法包括在熔盐 中电解含硅材料，其中，以纯度大于或等于99.9999％的多晶硅材料为阴极， 以惰性导电材料为阳极；所述含硅材料为含硅和金属的材料，其中，硅比金 属更容易在阳极失去电子被氧化成阳离子，含硅材料的熔点不大于电解温 度；电解温度为700-1200℃。