专利名称：一种提纯硅的物理方法
技术领域：
本发明涉及一种提纯硅的方法，特别是涉及一种提纯硅的物理方法。
背景技术：
现在随着太阳能电池的应用越来越广泛，用于制作太阳能电池的材料硅的需求量 越来越大。但粗硅产品由于里面含有较多的杂质，目前还不能直接用于制作太阳能电池。 如何利用半导体废料越来越重要。虽然现在也有一些其它技术提纯方法，如中国专利局 于2007. 07. 11公开的专利申请号200610166374. 6发明名称《一种硅的提纯方法》发明 技术，该项发明解决目前硅提纯过程中消耗电力巨大，产量都有很大限制，而且生产成 本居高不下的问题，但最终仍然要采用化学方法，转化成硅垸进行提纯，化学方法污染 环境、能耗高、工艺复杂。因此，现在急需一种工艺简单、能耗低、对环境污染小的物 理方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种效率高、工艺简单、成本低的提纯硅 的物理方法。
为此，本发明提供了一种提纯硅的物理方法，所述方法是利用硅与其中杂质的熔 点和沸点的不同以及在不同压力、不同温度下的蒸发量的不同，通过加热对粗硅进行蒸 馏，将硅与其中的杂质进行分离，从而提高硅的纯度的方法。将粗硅原料放置在加热器 里，通过加热的方式使原料处于气体蒸发状态，通过对气体的分馏将杂质去除。所述加 温过程是在分镏塔中进行。由于硅的沸点很高，在常压了难以蒸发，所以在真空状态下 蒸发，所述分馏塔与真空设备相连。
在本发明提供的另一种提纯硅的物理方法中，所述温度在除去熔点低于硅的杂质 时，温度是高于硅的熔点而低于的硅的沸点，如在除去杂质磷、砷时，在这种情况下磷、 砷会从熔化的粗硅原料中蒸发而硅则留在加热器里。又如除去杂质锑也是一样，所述温 度高于锑的沸点小于硅的沸点，在这种温度下锑变成蒸汽蒸发掉了。这种情况下可以采 用常压。当然，也可以在真空状态下蒸发，但必须保证在此种条件下的真空度硅不会蒸 发，以便于分离杂质。
在本发明提供的另一种提纯硅的物理方法中，在除去低温杂质后，如果所述杂质的熔点高于硅的熔点时，所述温度高于硅的熔点而低于杂质的熔点。在处理高温杂质时 所述压力是真空状态并且在所述分留塔里上部安装硅冷却板。这样，粗硅原料被加热成 蒸汽，在硅冷却板上结晶成纯硅，而高温杂质由于熔点高、沸点高还残留在加热器里。
本发明提供的另一种提纯硅的物理方法中，如果不采用上述分步除去杂质提纯的 方法，也可以直接在所述分馏塔上安装了不同杂质的馏分出口， 一次进行蒸馏，根据不 同杂质的熔点、沸点的不同，在不同的馏分出口进行回收，而高温杂质保留在加热器里。 在所述硅的馏分出口处安装了硅冷却板，将经过分馏提纯后的硅收集。得到的硅如果纯 度达不到产品要求，可以再次进行二次分馏。
本发明提供的空腔陶瓷器产品的成型方法与现有方法相比具有以下优点
1. 环境污染少由于分馏是物理分离方法，没有进行化学反应，所以污染少；
2. 能耗低由于是在真空中直接进行蒸发，所以能耗少；
3. 成本低减少了化学药品的使用，降低了生产成本。
下面通过附图描述本发明的实施例，可以更清楚地理解本发明的构思、方法。
附图1是本发明提供的一种提纯硅的物理方法的一个分步提纯的实施例的示意图。
具体实施例方式
参照附图1，附图1是本发明提供的一种提纯硅的物理方法的一个分步提纯的实 施例的示意图在蒸馏罐3里安装了加热器1，粗硅原料2放置在加热器1里，在上方 安装了硅冷却板6，蒸馏罐3的顶部连接真空管道5，真空管道5与真空泵4相连。当处 理沸点低于硅的杂质时，如砷，不放置硅冷却板6,这样杂质在加热器1里受热后直接 从上部排出；此时，不连接真空管道。当处理熔点高于硅的杂质，如硼(硼的熔点是2300 'C，硅的熔点是1410°C)，控制加热器1的温度使硅熔化而硼不熔化，在蒸馏罐3里放 置硅冷却板6，开启真空泵4，这样由于在真空的条件下，硅的沸点下降变成硅蒸汽，硅 蒸汽与硅冷却板6相遇，温度下降，硅蒸汽在冷却板上结晶，从而与杂质分离，使硅纯 度提高，达到硅提纯的目的。
上面所述实施例是对本发明进行说明，并非对本发明进行限定。本发明要求保护 的构思、方法和范围，都记载在本发明的权利要求书中。
权利要求
1.一种提纯硅的物理方法，其特征是所述方法是利用硅与其中杂质的熔点和沸点的不同以及在不同压力、不同温度下的蒸发量的不同，通过加热对粗硅进行蒸馏，将硅与其中的杂质进行分离，从而提高硅的纯度的方法。
2. 根据权利要求l所述的提纯硅的物理方法，其特征是所述加温过程是在分馏塔中 进行。
3. 根据权利要求2所述的提纯硅的物理方法，其特征是所述分馏塔与真空设备相连。
4. 根据权利要求1所述的提纯硅的物理方法，其特征是所述温度在除去熔点低于硅 的杂质时，温度是高于硅的熔点而低于的硅的沸点。
5. 根据权利要求4所述的提纯硅的物理方法，其特征是所述压力是常压。
6. 根据权利要求1所述的提纯硅的物理方法，其特征是所述杂质的熔点高于硅的 熔点时，所述温度高于硅的熔点而低于杂质的熔点。
7. 根据权利要求6所述的提纯硅的物理方法，其特征是所述压力是真空状态。
8. 根据权利要求6所述的提纯硅的物理方法，其特征是在所述分留塔里上部安装 硅冷却板。
9. 根据权利要求1所述的提纯硅的物理方法，其特征是所述分馏塔上安装了不同杂 质的馏分出口。
10. 根据权利要求9所述的提纯硅的物理方法，其特征是在所述硅的馏分出口处安 装了硅冷却板。
全文摘要
本发明公开了一种提纯硅的物理方法。本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种成型效率高、工艺简单、成本低的一种提纯硅的物理方法。本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种效率高、工艺简单、成本低的提纯硅的物理方法。所述方法是利用硅与其中杂质的熔点和沸点的不同以及在不同压力、不同温度下的蒸发量的不同，通过加热对粗硅进行蒸馏，将硅与其中的杂质进行分离，从而提高硅的纯度的方法。将粗硅原料放置在加热器里，通过加热的方式使原料处于气体蒸发状态，通过对气体的分馏将杂质去除。所述加温过程是在分馏塔中进行，所述分馏塔与真空设备相连。本发明用于提纯用于制作太阳能电池的原料硅。
文档编号C01B33/037GK101607711SQ200810039100
公开日2009年12月23日 申请日期2008年6月18日 优先权日2008年6月18日
发明者王武生 申请人:上海奇谋能源技术开发有限公司