三層液熔鹽電解制備太陽(yáng)級(jí)硅的電解工藝研究.pdf

1、近年來(lái)，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)太陽(yáng)級(jí)硅的需求量迅猛增加，太陽(yáng)級(jí)硅短缺已成為光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。西門(mén)子法是當(dāng)前制備太陽(yáng)級(jí)硅的主要方法，但工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大、效率低、能耗高且存在污染環(huán)境隱患。非西門(mén)子工藝制備太陽(yáng)級(jí)多晶硅是光伏領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。 作者所在課題組針對(duì)熔鹽電解法制備太陽(yáng)級(jí)硅所存在的電流密度小、沉積速度慢、電解過(guò)程電壓波動(dòng)嚴(yán)重等問(wèn)題，提出了“三層液熔鹽電解法制備太陽(yáng)級(jí)硅”的技術(shù)思路。 本論文主要研究三層液熔鹽電解

2、制備太陽(yáng)級(jí)硅的電解工藝，對(duì)冶金硅熔鹽電解精煉三層液體系進(jìn)行了設(shè)計(jì)，選用了M2作為陰極金屬、Si-M1作為陽(yáng)極，在氟化物電解質(zhì)體系中對(duì)冶金硅精煉除雜。系統(tǒng)的研究了電解時(shí)間、電解溫度、電流效率、分子比、含硅化合物含量對(duì)電解過(guò)程和結(jié)果的影響。獲得的主要研究結(jié)果如下： （1）實(shí)現(xiàn)了三層液熔鹽電解精煉提純冶金硅。精煉后硅中的主要雜質(zhì)含量明顯降低，在優(yōu)化后的電解工藝條件下B可由電解前的12.7ppmw降低至2.1ppmw，去除率達(dá)到83.4

3、6％，P可由電解前的98.6ppmw降低至19.9ppmw，去除率達(dá)到79.82％。 （2）電流密度從250 mA/c㎡增加至400mA/c㎡，電解精煉都可以穩(wěn)定進(jìn)行，電解過(guò)程中電流效率高，陽(yáng)極電流效率在90％以上。針對(duì)電解獲得的不同形態(tài)的沉積硅，分別通過(guò)重熔和酸洗的方法進(jìn)行收集，硅的收集率達(dá)到50％。 （3）電流密度對(duì)沉積硅的形貌有明顯的影響。電流密度小于350mA/c㎡時(shí)，沉積出的硅（直徑約50um）均夾雜于電解質(zhì)中

4、（稱為夾雜硅）。電流密度大于350mA/c㎡時(shí)，部分沉積出的硅呈球形（直徑可達(dá)2cm）（稱為球形硅），且出現(xiàn)球形硅時(shí)陽(yáng)極電流效率明顯降低。 （4）電解質(zhì)的分子比和含硅化合物含量對(duì)沉積硅的形貌影響顯著。分子比為1.8時(shí)，沉積出的硅均為夾雜硅；分子比增大為2.0、2.2、2.4時(shí)，除夾雜硅外還出現(xiàn)了球形硅。并且球形硅中硅的百分?jǐn)?shù)隨分子比增大而增加。含硅化合物含量為6wt％和12wt％沉積出的硅為夾雜硅，含硅化合物含量為8wt％和10