一种锌电解回收处理方法技术

一种锌电解回收处理方法，涉及一种太阳能多晶硅。将电解回收后的硅置于坩埚内，掺杂锗，装炉；将炉室抽真空，接通加热电源，使坩埚内的硅料逐渐加热到全部融化；通过定向凝固，使硅从底部向上逐渐凝固，形成定向凝固多晶硅。

【技术实现步骤摘要】
—种锌电解回收处理方法
本专利技术涉及一种太阳能多晶硅，尤其是涉及。
技术介绍
随着我国经济的发展，能源和环境问题显得越来越重要，直接关系到我国今后长时间的可持续发展。我国是以煤和石油为主的能源消耗大国，而我国的人均资源相对贫乏。另外一方面，在使用煤和石油等原材料作为能源时又会对环境带来严重的污染。因此，开发利用可再生的清洁能源便成为一种非常重要的途径。其中，太阳能是最重要的清洁的可再生能源。对于太阳能的开发利用，世界发达国家予以高度地重视，如美国提出了“百万屋顶计划”，欧洲将对太阳能的利用列入了著名的“尤里卡”高科技计划中，日本先后提出了 “旧阳光计划” “新阳光计划”等。而利用太阳能发电则是开发太阳能最为重要的方法。在过去的几十年中，利用太阳能发电的光伏工业得到了很大的发展，其平均年增长率在30%到40%之间，而且据估计在今后20年中其增长速度不会下降。多晶硅材料是以金属硅为原料，经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料，是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品，是制造硅抛光片、太阳电池及高纯硅制品的主要原料，是信息产业和新能源产业最基础的原材料。因此有必要大力加速发展可再生能源硅光伏产业及其基础材料——高纯半导体硅材料。定向凝固多晶硅是太阳能电池的一种主要原料，影响太阳能电池广泛使用的一个主要障碍就是成本问题，而电池的成本主要在硅片，为了降低成本，现在采取的措施主要减少硅片的厚度，减少硅片的材料用量，但是目前普遍使用的定向凝固多晶硅，是掺P或掺B的铸造多晶硅，其缺点是机械强度较低，如果减少硅片厚度，就容易使硅片在电池加工，制备，组装过程中损伤、破碎，硅片破损率增加，势必导致成本的提高。近年来，国内外许多研究人员致力于用物理冶金法生产太阳能级多晶硅，如日本新日铁公司(JFE Steel Corporation)的 Hiroyuki Baba 等人(Kato Yoshiei, HanazawaKazuhiro, Baba Hiroyuki, Nakamura Naomi chi,Yuge Noriyoshi, SakaguchiYasuhiko,Hiwasa Shoichi，Aratani Fukuo, Purification of Metallurgical GradeSilicon to Solar Grade for Use in Solar Cell Wafers.Tetsu to Hagane.2000,86(11):717-724)介绍该公司制备用于光伏生产的太阳能级硅(SOG-Si)的主要方法:原料为99.5%纯度的金属硅(MG-Si)，用氩等离子体氧化去硼，真空电子束除磷，获得电阻率为1.0 Q cm的P型多晶硅，再用定向凝固的方法去除金属杂质，获得6N的SOG-Si，再用定向凝固的方法铸锭、切片，送交制备太阳能电池。挪威Elkem公司Ragnar Tronstad等人在论文 “Erik Enebakk, Kenneth Friestad, Ragnar Tronstad, Cyrus Zahedi, ChristianDethloff.Silicon feedstock for solar cells.Patent N0.:US7381392B2, Jun.3，2008”中提出，先在熔化的硅液中加入液态的氧化物混合除渣剂清除硼(B)，凝固后粉碎成颗粒用酸洗湿法处理去除金属杂质，再在特别设计的定向凝固设备中分凝去除杂质，最后切片清洗检测出品，每锭250kg。对于金属杂质Fe、Al、T1、Zn等，由于其在硅中的分凝系数比较大，因此通过严格的定向凝固可以达到很好的去除效果，基本可以满足太阳能电池的要求。对于杂质P，由于其在高温下的饱和蒸气压远远大于硅，因此通过高真空熔炼的方法，在一定的高真空下，使磷挥发进入气相中，可以得到很好的除磷效果(Song-shengZHENG, Jing CAI, Chao CHEN, Xue-tao LUO, ‘Purification of PolycrystalIineSilicon in Vacuum Induction Smelting Furnace’ , 2nd International Workshopon Crystalline Silicon Solar Cells(CSSC2007)，Dec.9-12(2007):135-142)。 而对于杂质B，因其在硅中的分凝系数(0.8)接近于1，无法通过定向凝固去除，且其沸点高达2550°C，通过真空的办法也没有明显去除效果。但B的氧化物在真空下比较容易挥发，也较容易进入SiO2的碱性融渣中，因此目前除B的主要方法是在真空下通氧化性气体，如美国专利 US5972107 “Frederick Schmid, Chandra P.Khattak.Methodfor purifying silicon, Patent Number5972107, Oct.26，1999” ；或者通过造禮:工艺,如美国专利 US5788945 “Anders Schei, Method for refining of silicon, PatentNumber5788945, Aug.4, 1998”。目前，主要的工艺方法都存在一定的局限性，如美国专利US5，182，091 (NoriyoshiYuge, Hiroyuki Baba, Fukuo Aratan1.Method and apparatus for purifying silicon.Patent N0.:5182091, Jan.26，1993)采用等离子体吹气和电磁感应加热真空熔炼，B、P、C等含量可以降到满足太阳能级多晶硅的要求，但由于等离子体作用范围小，耗电量大，处理少量多晶硅就需要较长的时间，不适合于规模化的生产。美国专利US6，368,403Bl(FrederickSchmid, Chandra P.Khattak, David B.Joyce.Method and apparatus for purifyingsilicon, Patent Number US6368403B1, Apr.9，2002)采用吹气造渣等工艺进行提纯，其主要是对B和C、0的去除，且去除效果很好，但是由于该工艺所需的渣量大，使成本提高且副产品渣相无法重复利用造成 很大的浪费和环境污染。日本东京大学 Kazuki Morita 等人(T.Yoshikawa, and K.Morita, Removalof phosphorus by the solidification refining with S1-Al melts.Science andTechnology of Advanced Materials, 2003，4 (6): 531)提出米用从 S1-Al 溶体中固化精炼硅的方法，并从理论计算和实验测量中得出以下结论:Fe、T1、Cr等主要的14种金属杂质在S1-Al熔体中的分凝系数要比在硅液中的分凝系数小2~3个数量级，P和B在S1-Al熔体中的分凝系数也有较大幅度的降低。此方法已获得阶段性进展，可以有效去除Al以外其它杂质，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锌电解回收处理方法，其特征在于包括以下步骤：1）将电解回收后的硅置于坩埚内，掺杂锗，装炉；2）将炉室抽真空，接通加热电源，使坩埚内的硅料逐渐加热到全部融化；3）通过定向凝固，使硅从底部向上逐渐凝固，形成定向凝固多晶硅。

【技术特征摘要】
1.一种锌电解回收处理方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将电解回收后的硅置于坩埚内，掺杂锗，装炉； 2)将炉室抽真空，接通加热电源，使坩埚内的硅料逐渐加热到全部融化； 3)通过定向凝固，使硅从底部向上逐渐凝固，形成定向凝固多晶硅。2.如权利要求1所述一种锌电解回收处理方法，其特征在于在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗学涛，沈晓杰，李锦堂，郑淞生，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：