[发明专利]一种太阳能级硅锭切屑提纯利用工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能级硅锭切屑提纯利用工艺。主要应用于太阳能电池发电领域。

背景技术

现在多晶硅工业化生产技术普遍采用改良西门子工艺，其技术复杂，资金投入大，生产成本高，95％以上产能控制在Hemlock、Wacker、Tokuyama、REC、MEMC、Mitsubishi和Sumitomo这7家公司手中。2004年以来，受强劲需求影响，半导体器件生产形成的废次硅材料远远不能满足太阳能级硅材料需求量，不得不使用原本用于半导体器件的IC级多晶硅。纯度达到太阳能级硅要求的所有硅材料(高纯多晶硅料、单晶硅棒头尾料、芯片废次料等)的价格出现快速攀升，供不应求，成为行业发展瓶颈，积极寻找满足光伏电池经济技术指标要求的硅材料生产技术成为全球光伏产业面临的紧迫任务。

同时，在进行硅锭切割的过程中，有大量的切屑产生。因此，寻求一种低成本，高效率的回收硅锭切屑的方法，对于节约资源，缓解硅原料供求不平衡的局面具有重大意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有的满足光伏电池经济技术指标要求的硅材料紧缺，制约行业发展的技术问题，本发明提供一种太阳能级硅锭切屑提纯利用工艺，它能以低成本、高效率的回收硅锭切屑。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能级硅锭切屑提纯利用工艺，其特征是具有如下工艺步骤：

a.物理提纯和化学提纯：硅锭切屑料采用酸洗、磁选和重力分离处理工艺，去除硅锭切屑料中的杂质，得到冶金级硅粉；

b.硅粉压制成块：利用压机将冶金级硅粉压成块状硅；

c.定向凝固方法提纯：把块状硅放入多晶硅定向凝固炉的石英坩埚中进行定向凝固，在1500~1600℃温度，利用杂质的分凝效应进行提纯；对B、P含量高的块状硅原料，采用氧化性气体及造渣剂进行精炼；凝固后得达到制备太阳能级电池的要求的多晶硅铸锭。

本发明的有益效果是：本发明的太阳能级硅锭切屑提纯利用工艺，设备投资少，对环境友好，无污染。它以低成本、高效率的回收硅锭切屑，能源的有效利用率高，减少浪费。在石英坩埚中的硅料是块状，不至于在抽真空的时候抽走硅料，节约成本。对于节约资源，缓解硅原料供求不平衡的局面具有重大意义。

附图说明：

图1为本发明的太阳能级硅锭切屑提纯利用工艺的流程图。

图2为本发明多晶硅定向凝固炉的结构示意图。

图中：1-抽真空口，2-炉体，3-隔热罩，4-加热器，5-石英坩埚，6-硅块，7-冷却板，8-立柱，9-热电偶，10-注气口。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示的本发明的太阳能级硅锭切屑提纯利用工艺的最佳实施例，具有如下工艺步骤：

a.对硅锭切屑料采用物理提纯和化学提纯，比如：酸洗、磁选和重力分离，去除原料中的SiC、部分Fe屑等杂质。

b.把硅粉压成块状，并放入如图2所示的多晶硅定向凝固炉的石英坩埚，确保块状硅不至于散成粉。

c.把块状硅放入多晶硅定向凝固炉的石英坩埚中对硅块进行熔炼，在1500~1600℃温度，利用杂质的分凝效应进行提纯；对B、P含量高的块状硅原料，采用氧化性气体及造渣剂进行精炼。

d.晶体生长完成，检测多晶硅锭是否达到太阳能级硅要求。如果没有合格，则返回步骤c；检测合格，取出硅锭。

e.对硅锭切割，所产生的锯屑，返回步骤a。