专利名称：金属硅的物理提纯方法
技术领域：
本发明涉及金属硅的提纯方法，尤其是金属硅的物理提纯方法。
背景技术：
太阳能是一种分布广泛的清洁能源。太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的器 件，但是，太阳能电池的价格比较高，特别是作为光伏市场主体的晶体硅太阳能电池价格更 是居高不下，这严重影响了太阳能电池的推广和使用。 专家预测，在未来的10年内，晶体硅太阳电池还将作为光伏市场上主要的产品存 在。而近5年来，太阳级硅原料的价格曾经上涨到S500/kg，尽管目前回落到Sl00/kg左右， 但是硅材料成本占太阳电池总成本的25%以上，成为电池成本削减和光伏技术广泛应用的 瓶颈之一。目前的高纯多晶硅提纯技术中，改良西门子法、硅烷法占据了 90%以上的份额。 但是，利用这些方法得到的硅原料纯度可达9N，远高于太阳能级硅的6N要求；而且，改良西 门子法、硅烷法都是相对高能耗和高成本的硅提纯方法，其关键技术也仅仅被世界上少数 的几家企业掌握，难以在成本上有进一步的降低。因此，利用低成本的物理冶金法提纯金属 硅的技术成为光伏产业界追求的目标之一。 利用物理冶金法提纯金属硅有多种途径，有日本新日铁公司提出的"酸洗_等离 子体除硼_电子束除磷_定向凝固"路线，有挪威公司提出的"湿法冶金"，有中国公司研究 出的"CP法"。但是以上方法金属硅原材料如果不经过初步加工，用物理法提纯的产品质量 和稳定性难以保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本、低能耗、提纯纯度高的金属硅的物理提纯方法。
本发明的金属硅的物理提纯方法，其特征是包括以下步骤 1)将粒径为0. lmm 10mm的金属硅去油、洗净，浸入质量分数为2% 15%的磷 酸溶液或有机磷溶液，搅拌混合均匀，蒸干溶液； 2)将步骤1)的产物放入退火炉中，加热至1100 130(TC，保温10 50分钟，以 0. 1 2t:每分钟的速率降温至700 100(TC，保温30 150分钟，以0. 1 2"每分钟的 速率降温至250 35(TC，之后随炉冷却； 3)将步骤2)的产物取出，浸泡在质量分数为5% 20%的盐酸和质量分数为
1% 15%的氢氟酸等体积混合溶液中1 5个小时，用去离子水清洗干净。 本发明利用了磷吸杂原理，在金属硅表面形成磷吸杂层，对金属硅中的金属进行
吸杂处理。工艺流程简单，低能耗，低成本，无污染排放，生产效率高，产率高，通过此方法提
纯可以得到纯度为99.99% 99.999% (4 5N)的金属硅材料，可以作为太阳能电池用硅
材料的原料。
具体实施方式
实施例l 1)将粒径大小为0. 2mm的金属硅用无水乙醇去油，用去离子水将附着的乙醇冲洗 干净；浸入质量分数为2%的磷酸溶液，搅拌溶液10分钟，将溶液蒸干； 2.将步骤i)的产物放入退火炉中，加热至130(rc，保温io分钟，以o. rc每分钟
的速率降温至IOO(TC，保温30分钟，以2t:每分钟的速率降温至35(TC，之后随炉冷却；
3)将步骤2)的产物取出，浸泡在质量分数为5%的盐酸和质量分数为1%的氢氟 酸等体积混合溶液中，1个小时后用去离子水清洗干净，可以得到纯度为4N的硅材料。
实施例2 1)将粒径大小为0. 5mm的金属硅用无水乙醇去油，用去离子水将附着的乙醇冲洗 干净；浸入质量分数为5%有机磷溶剂，搅拌溶液30分钟，将溶液蒸干；
2)将步骤1)的产物放入退火炉中，加热至120(TC，保温50分钟，以2t:每分钟的 速率降温至90(TC，保温30分钟，以2t:每分钟的速率降温至25(TC，之后随炉冷却；
3)将步骤2)的产物取出，浸泡在质量分数为20%的盐酸和质量分数为15%的氢 氟酸等体积混合溶液中，5个小时后用去离子水清洗干净，可以得到纯度为4. 5N的硅材料。
实施例3 1)将粒径大小为10mm的金属硅用无水乙醇去油，用去离子水将附着的乙醇冲洗 干净；浸入质量分数为15%液态磷源，搅拌溶液30分钟，将溶液蒸干； 2)将步骤i)的产物放入退火炉中，加热至iio(rc，保温so分钟，以o. rc每分钟
的速率降温至70(TC，保温150分钟，以0. rC每分钟的速率降温至25(TC，之后随炉冷却；
3)将步骤2)的产物取出，浸泡在质量分数为15%的盐酸和质量分数为5%的氢氟 酸等体积混合溶液中，5个小时后用去离子水清洗干净，可以得到纯度为5N的硅材料。
权利要求
金属硅的物理提纯方法，其特征是包括以下步骤1)将粒径为0.1mm～10mm的金属硅去油、洗净，浸入质量分数为2％～15％的磷酸溶液或有机磷溶液，搅拌混合均匀，蒸干溶液；2)将步骤1)的产物放入退火炉中，加热至1100～1300℃，保温10～50分钟，以0.1～2℃每分钟的速率降温至700～1000℃，保温30～150分钟，以0.1～2℃每分钟的速率降温至250～350℃，之后随炉冷却；3)将步骤2)的产物取出，浸泡在质量分数为5％～20％的盐酸和质量分数为1％～15％的氢氟酸等体积混合溶液中1～5个小时，用去离子水清洗干净。
全文摘要
本发明公开的金属硅的物理提纯方法，步骤为将经过清洁的金属硅放入退火炉中，加热至1100～1300℃，保温10～50分钟，以0.1～2℃每分钟的速率降温至700～1000℃，保温30～150分钟，以0.1～2℃每分钟的速率降温至250～350℃，之后随炉冷却，浸泡在盐酸和氢氟酸等体积混合溶液中1～5个小时，即可。本发明利用了磷吸杂原理，在金属硅表面形成磷吸杂层，对金属硅中的金属进行吸杂处理。工艺流程简单，低能耗，低成本，无污染排放，生产效率高，产率高，通过此方法提纯可以得到纯度为4～5N的金属硅材料，可以作为太阳能电池用硅材料的原料。
文档编号C01B33/037GK101708848SQ20091015491
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者杨德仁, 顾鑫 申请人:浙江大学