悬浮冶炼法提纯工业硅来制备太阳能级硅的好方法

目前，排除化学法生产高纯硅之外，Z直接的而且Z有希望的方法就是用冶金法提纯工业硅来制备太阳能级硅，在日本和德国已建成相应的工厂进行规模生产了。目前国内已有几所大学开展了这方面的研究，也有少数企业用冶金法进行小规模的试生产，其中大连理工大学、厦门大学都是利用真空感应炉加电弧等离子体冶炼工业硅来提纯，Z后再采用定向凝固分凝去杂等方法来获得高纯硅，他们所用的等离子体加热设备都是由我们实验小组研发提供的，实验结果表明有很好的提纯效果实验样品达到4-5N，但都没有达到太阳能级硅给料的标准，主要杂质硼和磷并不能被有效地去除。原因可能有两个：①他们使用的冶炼坩埚材质是石墨（含硼磷）的难免带入杂质[]；②冶炼气氛不加控制，大连理工冶炼气氛单纯的处于惰性气氛中，厦大冶炼气氛也只考虑惰性气氛和氧化气氛两种情况，根据有关报道和日本冶硅专家金子太郎先生（我与他接触已有两年多了）的经验去除硼磷必须在高温条件下，等离子体加热少不了，还必须在适当的氢气和氧气混合的气氛中适当气压下完成。南京丽宁公司聘请金子太郎先生（曾在德国和日本先后兴建两座利用工业硅通过真空感应炉加电弧等离子体冶炼提纯生产多晶硅的工厂，铸锭体积为0.6×0.6×3m³，铸锭重量为2.7吨）为他们兴建物理法高纯多晶硅工厂，他根据中国国情（国产工业硅杂质含量高）采取完全不同于日本和德国所采取的技术路线。首先，利用高纯度的二氧化硅矿物粉料加高纯度碳粉通过直流电弧还原生产高纯硅，利用我们的实验条件进行可行性研究，实验表明该方法是可行的直接还原二氧化硅矿物粉料获得纯度达3N的多晶硅，目前实验已进行到工业生产试验阶段，这种方法世界上还不曾有报道。后期仍是通过真空感应炉加电弧等离子体冶炼提纯。所以说，直到目前为止国内仍没有一种可以实现低成本去除工业硅中的硼和磷的方法。电磁悬浮式‘无坩埚’悬浮冶炼，研究真空无坩埚感应炉加电弧等离子体在不同压强不同气氛条件下冶炼工业硅去除各种杂质的效果，探索使其产品达到太阳能级硅可能性。电磁悬浮式、真空、电弧等离子体冶炼提纯方法具有设备简单、稳定、可靠性高、能耗小、成本低以及对环境友好等优点。