专利名称：：应用酸洗提供提纯的硅晶体的制作方法应用酸洗提供提纯的硅晶体发明优先权本申请要求在2007年7月23日提交的美国临时专利申请序列60/951，374和在2007年7月30日提交的美国临时专利申请序列60/952，732的优先权的权益，所述这两个专利申请通过引用结合在此。
背景技术：
：已经描述了许多不同的用于降低硅中杂质的量的方法和装置，包括例如区域熔化、硅烷气体蒸馏、气体喷吹、酸浙滤、造渣以及定向凝固。然而，硼、磷、钛、铁和一些其它元素只能用当前已知的方法极困难地和/或通过昂贵的处理步骤去除以达到所需纯度。目前硅通常通过包括将特别纯的可汽化的硅化合物例如三氯甲硅烷还原和/或热分解的方法进行提纯。该方法是成本非常高并且资本密集型的硅制备方法，所述的硅具有的纯度比一些应用例如太阳能电池所需的纯度更高。发明概述本发明提供提纯硅的方法和用于得到相对提纯的硅的方法。本文中所述的方法可以以相对成本有效的方式有效地提供工业量(例如，至少约240kg)的提纯的硅。本文中所述的方法可以以相对成本有效的方式有效地提供至少约100吨/年的提纯的硅。另外，本文中所述的方法可以在约24小时至约94小时内，典型在约72小时内进行。通过本文中所述的方法得到的相对提纯的硅晶体可以随后被进一步提纯以提供太阳能级硅。本发明提供一种用于提纯硅的方法，所述方法包括(a)从硅和溶剂金属形成第一熔融液体，所述溶剂金属选自铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，它们的合金，和它们的组合；(b)将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣(dross)和第二熔融液体；(c)将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；(d)冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；(e)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(f)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解所述溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体(washedsiliconcrystal)和用过的酸；和(g)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离。本发明还涉及一种用于提纯硅的方法。所述方法包括(a)从硅和铝形成第一熔融液体；(b)将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣和第二熔融液体；(c)将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；(d)冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；(e)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(f)将所述第一硅晶体与溶剂金属熔融，和重复步骤(a)-(e)；(g)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解所述溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体和用过的酸；和(h)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离，足以(sufficientto)提供提纯的硅晶体；(i)将所述提纯的硅晶体熔融，足以提供硅熔体；(j)将所述硅熔体与第二气体接触；和(k)定向凝固所述硅熔体。附图简述本发明的实施方案可以通过参考以下描述以及说明所述实施方案的附图而更好地理解。本文中所包含的附图的编号方案使得图中所给附图标记的首位数与附图编号有关。在不同附图中相同的那些要素的附图标记相同。在所述附图中图1示例包括与气体接触的用于提纯硅的方法、用于获得提纯的硅的方法以及用于获得提纯的硅晶体、提纯的颗粒状硅、硅块和/或提纯的硅锭的方法的流程框图。图2示例用于提纯硅的方法、用于获得提纯的硅的方法以及用于获得提纯的硅晶体、提纯的颗粒状硅、硅块和/或提纯的硅锭的方法的流程框图。图3A-B示例用于实践本发明方法的示例性设备系统。图4示例包括与第一和第二气体接触的提纯硅的方法、用于获得提纯的硅的方法以及用于获得提纯的硅晶体、提纯的颗粒状硅、硅块和/或提纯的硅锭的方法的流程框图。发明详述现在将详细描述本发明的某些权利要求，其实例在所附的结构和式中示例。尽管将结合列举的权利要求对本发明进行描述，但是应当理解，这并没有将本发明限于这些权利要求的意图。相反，本发明意欲覆盖包括在权利要求所限定的本发明范围内的所有的替代、改进和等价物。本说明书中涉及的“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等，表明所述的实施方案可以包括特定的特征、结构或特性，但并不是每一个实施方案均必须包括该特定的特征、结构或特性。而且，这些词语不一定指同一实施方案。此外，当结合一个实施方案描述特定的特征、结构或特性时，应当认为，结合不管是否明确描述的其它实施方案改变所述特征、结构或特性也在本领域技术人员的知识内。本发明涉及提纯硅的方法和用于得到提纯的硅的方法。在描述提纯硅的方法和用于得到提纯的硅的方法时，下列术语具有下列含义，除非另外指出。^X除非另外规定，本文中使用的下列术语和词语意欲具有下列含义在本文中所述的制备方法中，所述步骤可以在不偏离本发明的原则的情况下以任意顺序实施，除非当明确指出了时间顺序或操作顺序时。在一项权利要求中述及首先实施一个步骤、然后相继实施几个其它步骤的作用应当被认为意指第一步骤是在其它步骤的任何一项之前实施的，但是所述其它步骤可以以任意合适的顺序实施，除非进一步指明了所述其它步骤的顺序。例如，描述“步骤A、步骤B、步骤C、步骤D和步骤E”的权利要求项将被解释为意指首先实施步骤A，最后实施步骤E，步骤B、C和D可以在步骤A和E之间以任意顺序实施，并且该顺序仍落入要求保护的方法的文字表述的范围之内。此外，指定的步骤可以同时实施，除非清楚的权利要求用语提及分别实施它们。例如，要求保护的实施X的步骤和要求保护的实施Y的步骤可以在单个操作中同时进行，并且所得方法将落入要求保护的方法的文字表述的范围之内。如在本文中使用的，“多个”是指两个以上，例如2、3、4或5。如在本文中使用的，“提纯”是指将所关注的化学品质与外来物质或污染物质的物理分离。如在本文中使用的，“接触”是指因触碰、使接触或直接靠近的行为。如在本文中使用的，“结晶”包括从溶液形成物质的晶体(晶状材料)的过程。该过程通过冷却原料流或添加沉淀剂，使所需产物的溶解度降低以使其形成晶体，从而将产物通常以极其纯的形式从液态原料流中分离出来。然后通过过滤或离心将纯的固态晶体与残留液体分离。如在本文中使用的，“结晶的”包括固体中原子的规则几何排列。如在本文中使用的，“滗析”或“倾析”包括倾倒出流体，留下沉积物或沉淀物，从而将该流体与沉积物或沉淀物分离。如在本文中使用的，“过滤(filtering)”或“过滤(filtration)”是指一种通过使原料流穿过留住固体而允许液体穿过的多孔片，例如陶瓷膜或金属膜，而将固体与液体分离的机械方法。这可以通过使用重力，例如滤网，或通过压力或真空(抽吸)来完成。所述过滤有效地将沉积物或沉淀物与液体分离。如在本文中使用的，“分离”是指将一种物质从另一种物质中移除的过程(例如，将固体或液体从混合物中移除)。该过程可以使用本领域技术人员已知的任何技术，例如倾析混合物、从混合物撇除一种或多种液体、离心混合物、从混合物过滤固体，或上述技术的组口o如在本文中使用的，“过滤”是指通过使液体穿过过滤器以使固体悬在过滤器上，从而将该固体从混合物中除去的过程。如在本文中使用的，“滗析”是指不扰动沉积物而倾倒出液体的过程，或在仅对沉积物有极小扰动的情况下倾倒出液体的过程。如在本文中使用的，“离心”是指包括使用向心力分离混合物的过程，例如从混合物分离固体。离心增加了作用在容器上的有效重力，从而更迅速且完全地使沉淀物聚集在容器侧面或底部上。然后可以将溶液(“上层清液”)在不扰动沉淀物的情况下快速地从容器倾析出。离心的速率由施加于样品的加速度确定，通常以每分钟的转数(RPM)计量。离心时粒子的沉降速度是下列各项的函数粒子的尺寸和形状、离心加速度、存在的固体的体积分数、粒子和液体之间的密度差，以及粘度。如在本文中使用的，“撇除”是指从混合物除去一种或多种液体、固体或其组合的过程，其中所述一种或多种液体漂浮在所述混合物的顶部。如在本文中使用的，“搅动”是指用湍动的力促使混合物运动的过程。合适的搅动方法包括例如搅拌、混合和振荡。如在本文中使用的，“沉淀”是指使固体物质(例如晶体)从溶液中分离的过程。沉淀可以包括例如结晶。如在本文中使用的，“母液”是指从固体在液体中的溶液混合物中除去固体(例如晶体)后获得的固体或液体。这样，母液将不包括可估计量的这些固体。如在本文中使用的，“硅”是指具有符号Si并且原子序数为14的化学元素。如在本文中使用的，“硅源(sourcesilicon)”是指要提纯的含有一定量硅的混合物或化合物。硅源可以是或可以不是冶金级的。如在本文中使用的，“冶金级硅”是指相对纯的(例如，至少约95.0重量％)硅。如在本文中使用的，“熔融物(molten)”是指被熔融的物质，其中熔融是加热固体物质至其转变成液体的点(称为熔点)的过程。如在本文中使用的，“溶剂金属”是指在加热时可以有效溶解硅从而形成熔融液体的一种或多种金属，或它们的合金。合适的示例性溶剂金属包括例如铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，它们的合金，和它们的组合。如在本文中使用的，“合金”是指两种以上的元素的均相混合物，并且其中至少一8种是金属，并且所得到的材料具有金属性质。所得到的金属物质通常具有与它的组分的性质不同的性质(有时显著不同)。如在本文中使用的，“液相线”是指相图上的一条线，在该线之上，给定物质在液相中稳定。最通常地，该线代表一个转变温度。液相线可以为直线，或它可以为曲线，这取决于所述物质。液相线最常用于二元体系，例如固熔体，包括金属合金。液相线可以与固相线形成对照。液相线和固相线不一定对齐或重叠；如果在液相线与固相线之间存在间隙，则在此间隙内，物质不能稳定为液体或固体。如在本文中使用的，“固相线”是指相图中的一条线，在该线之下，给定物质在固相中稳定。最通常地，该线代表一个转变温度。固相线可以为直线，或它可以为曲线，这取决于所述物质。固相线最常应用于二元体系，例如固溶体，包括金属合金。固相线可以与液相线形成对照。固相线和液相线不一定对齐或重叠。如果在固相线与液相线之间存在间隙，则在此间隙内，物质不能稳定为固体或液体；例如橄榄石(镁橄榄石-铁橄榄石)体系就是这种情况。如在本文中使用的，“放出”或“放出气体”是指其中液体或固体在一定条件下(通常是高温)经历化学反应或分解而释放出气体的过程。如在本文中使用的，“浮渣”是指浮于熔融金属浴上的固体杂质的团块(mass)。它通常出现在低熔点的金属或合金例如锡、铅、锌或铝熔化时或一种或多种金属的氧化时。它可以被除去，例如通过从表面将其撇除。对于一些金属，可以添加盐熔剂以分离浮渣。浮渣不同于熔渣，熔渣为一种浮于合金上的(粘性)液体，浮渣为固体。如在本文中使用的，“熔渣”是指熔炼矿石以提纯金属的副产物。它们可以被认为是金属氧化物的混合物，然而，它们可以含有金属硫化物和元素形式的金属原子。熔渣通常作为金属熔炼中的废物移除机制(mechanism)而使用。自然界中，金属例如铁、铜、铅、铝以及其它金属的矿石以不纯的状态、通常以氧化的并与其它金属的硅酸盐混合的形式被发现。在熔炼过程中，当矿石暴露于高温时，这些杂质与熔融金属分离，从而可以被除去。收集的被除去的化合物即为熔渣。如在本文中使用的，“惰性气体”是指在通常情况下不具有反应活性的任何气体或气体的混合物。与稀有气体(noblegas)不同，惰性气体不一定为元素的，并且通常为分子气体。同稀有气体一样，无反应活性的趋势归因于化合价，所有惰性气体中的最外电子壳层是完整的。示例性惰性气体包括例如氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)和氮(N2)。如在本文中使用的，“旋转脱气器”是指用于从熔融金属中除去杂质的装置，所述装置包括脱气轴、叶轮组件(impellerblock)和连接器。所述轴优选为中空的以使气体从中穿过。所述叶轮组件连接至脱气轴，通常由耐热材料形成并具有至少一个金属转移凹槽(metal-transferrecess)，当所述组件旋转时，所述凹槽移置熔融金属。该叶轮组件优选包括至少一个与脱气轴的中空部分相通的进气口和形成于每一个金属转移凹槽中的排气开口。每一个排气开口与进气口中的一个相通。连接器将脱气轴连接到驱动轴上，并且由两个以上的连接元件构成。在熔融金属中产生小的气泡的其它方法包括通过多孔塞、喷枪或管喷吹气体。如在本文中使用的，“涡流”是指具有闭合流线的旋转式、通常是湍流的流动(或任意螺旋运动)。绕一中心快速旋动的介质或物质的形状即构成一种涡流。它以圆周运动形式流动。如在本文中使用的，“定向凝固”是指这样的熔融金属的凝固，其通过在冻结的同时对金属施加温度梯度，使得熔融的进料金属可以连续获得正在进行凝固的部分。通过该方法的适当使用，在金属凝固时，液态和固态金属之间的边界的界面朝向另外的进料金属源移动，并且远离开始凝固的区域。可以将定向凝固用作提纯方法。由于在凝固期间大多数杂质在液相中比在固相中将更好地溶解，因此杂质将被凝固前部“推进”，从而导致大量最终铸品具有比原料材料更低的杂质浓度，同时最后的凝固金属将富集杂质。可以将此金属的最后部分废弃或再循环。定向凝固在从某种金属移除特定杂质方面的适宜性取决于所讨论的金属中的杂质的分配系数，这如由Scheil等式所描述的。定向凝固被频繁地用作太阳能电池用多晶硅的生产中的提纯步骤。定向凝固方法的实例为切克劳斯基(Czochralski)(Cz)、浮区法(FloatZone)(Fz)、热交换法(HeatExchangeMethod)(HEM)、布里奇曼法(Bridgeman)、区域精炼(Zonerefining)、电磁浇铸(ElectroMagneticcasting)(EMC)、水平11nfM^i(horizontalbridgeman等)。如在本文中使用的，“太阳能电池”是指经由光电效应将太阳能直接转化成电能的装置。该装置可以主要由半导体制成，典型地由硅制成。如在本文中使用的，“硅太阳能晶片”是指高度提纯的硅(单晶的或多晶的)的薄片，其形成太阳能电池的基板或基底。如在本文中使用的，“旋转炉”是指可以电加热、气体或油加热，或双燃料点燃的炉系统。它由旋转的(典型圆筒状的)加热区构成，其可以被密封，从而控制气氛。旋转炉内的产物和一种或多种成渣剂以及气氛的滚转作用导致了高度的温度均勻性和气_液接触。这导致了更加均质的产物、减少的处理时间和增加的生产速率。旋转炉内所有材料和气体的密切接触保证了任何化学和物理反应完全进行。如在本文中使用的，“成渣”是指为了从熔体中移除一种或多种元素杂质而向熔融金属例如硅中加入特定氧化物或盐或其它非可溶性材料的行为。即一种用于金属提纯的技术。如在本文中使用的，“气体喷吹”是指以保证气体与熔融浴的最大接触的方式将气体(例如，氧气、水蒸汽、氢气等)注射到熔融金属(例如硅)的浴中的行为。此接触的目的是将熔体中的杂质与气体反应以形成新化合物，所述新化合物将从熔体中分离，从而产生相对缺乏杂质的金属浴。如在本文中使用的，“真空处理”是指为了移除蒸汽压比熔融金属的蒸汽压大的杂质，使密闭容器中的熔融金属例如硅的浴液遭受比大气压小的压力的行为。术语“太阳能面板”是指作为用于产生电能的太阳能电池的组装体的光电模块。在所有的情况下，该面板典型是平坦的，并且可以以不同的高度和宽度使用。阵列是光电(PV)模块的组装体；面板取决于设计目的可以是串联或并联。太阳能面板典型在住宅、商业、社会公共机构和光产业应用中具有用途。如在本文中使用的，“mm”表示毫米，“ppm”表示每一百万中的份数，“°C”表示摄氏度，“重量％”表示重量百分比，“hr”表示小时，“kg”表示千克，而“ppm重量％”是指每一百万中份数的重量百分比。参考图1，提供了提纯硅的方法和用于得到提纯的硅的方法。参考图2，提供了用于实施本发明的方法的示例性装置系统。简而言之，第一熔融液体(104)由硅源(102)和溶剂金属(103)形成。第一熔融液体(104)与第一气体(106)接触，从而提供第二熔融液体(108)和浮渣(110)。可以移除浮渣(110)。第二熔融液体(108)被冷却以提供第一硅晶体(114)和第一母液(116)。可以将第一母液(116)与第一硅晶体(114)分离。可以将第一硅晶体(114)如下所述再使用(117)，或与酸、碱、醇或可以溶解、消化溶剂金属(119)或与溶剂金属(119)有利反应的化学品接触，以提供精选硅晶体(121)和用过的酸(123)。可以将精选硅晶体(121)和用过的酸(123)分离(125)以提供提纯的硅晶体(127)。如上所述，第一熔融液体(104)由硅源(102)和溶剂金属(103)形成。优选地，第一熔融液体(104)应当完全熔融，并且没有可感知量的半熔融物(slush)存在。备选地，第一熔融液体(104)可以包括可感知量的半熔物存在。在一个实施例中，在将第二熔融液体(108)与浮渣(110)分离以后，可以将第二熔融液体(108)转移到第二容器例如第二炉中。在另一个实施例中，在分离第一硅晶体(114)以后，可以将第一母液(116)转移到第二或第三容器例如炉中。通过利用第二或随后的容器，可以得到更高的纯度。当转移熔融液体或母液时，可以将大量的污染物保留在之前的容器上，因而起着分离或过滤步骤的作用。任选地，在形成第一熔融液体(104)之前，可以预处理硅源(102)。预处理可以包括成渣、气体喷吹、等离子炬、真空处理或它们的一些组合。预处理可以发生在感应炉、电阻炉或旋转炉，或它们的组合中。另外地或备选地，可以向硅源(102)中加入钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锆(&)、钙(Ca)、铪(Hf)、镁(Mg)、锶(Sr)或它们的一些组合。该加入例如可以发生在与气体接触之前，与气体接触之后，或在没有采用气体引入步骤的情况下加入到第一熔融液体(104)中。预处理可以降低硅源(102)中的硼和磷的含量。备选地，可以将硅源(102)另外与二氧化硅和铝一起加入到炉中，从而提供硅和铝的混合物。可以形成铝氧化物浮渣。如果再使用(117)，可以将第一硅晶体(114)与溶剂金属(103)—起加热或熔融，并且作为第一熔融液体(104)再引入。例如，可以将晶体(114)与熔融金属一起以约20%硅晶体和约80%铝、约50%硅晶体和约50%铝，或约60%硅和约40%铝的比率熔融。还可以使用铝合金。可以使用任何合适的硅源(102)。例如，可以使用冶金级硅或铝熔炼炉级硅(例如，553、441、2202、1502、1101等)作为硅源(102)。另外，所使用的硅源(102)可以包括可感知量(例如，高于约10.Oppm重量％，高于约50.Oppm重量％，或高于约lOOppm重量％)的杂质，例如磷和硼。例如，硅源(102)可以为约95重量％至约99.9重量％的纯度。更具体地，硅源(102)可以包括约5ppm重量％至约15ppm重量％的硼和约30ppm重量％至约6(^111重量％的磷。在一个具体的实施方案中，所用的硅源(102)可以是在之前的提纯中得到的第一硅晶体(114)。溶剂金属(103)可以包括任何合适的金属，金属的组合，或它们的合金，它们在加热时，可以有效地溶解硅，从而产生熔融液体。适合的示例性溶剂金属(103)包括例如铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，它们的合金，和它们的组合。一种具体的溶剂金属(103)为铝或其合金。1硅源(102)和溶剂金属(103)可以各自以任何合适的量或比率存在，条件是可以有效地形成第一熔融液体(104)。例如，硅源(102)可以以约20重量％至约60重量％使用，并且可以使用约40重量％至约60重量％的铝或其合金作为溶剂金属(103)。更具体地，在第一熔融液体(104)中，硅源(102)可以为约40%，而铝为约60%。如上所述，将第一熔融液体(104)与第一气体(106)接触，以提供第二熔融液体(108)和浮渣(110)。在不束缚于任何特别理论的情况下，据认为第一气体(106)改变了气泡(202)的表面和第一熔融液体(104)的润湿角。这引起不适宜的夹杂物或沉淀物粘附在气泡的表面上，从而可以将它们拖曳到熔体(melted)的表面上并且留在浮渣(110)中。此外，气体(106)可以反应以形成来自第一熔融液体(104)的盐(例如，MgCl2、CaCl2SrCl2和NaCl)，所述盐移动到表面上，在此它们可以与浮渣(110)—起被移除。具体地，夹杂物和沉淀物通过粘附到第一气体(106)气泡(202)上而被拖至第二熔融液体(108)的表面上，在此它们可以被作为浮渣(110)移除。同样，相对小的气泡(202)比较大气泡具有更大的表面积与体积的比，并且特别适用于本发明。例如，小气泡(202)在尺寸上可以为约1mm至约5mm0可以将所使用的第一气体(106)直接引入到容纳有第一熔融液体(104)的容器中。在此情况下，可以将以下气体中的至少一种直接引入到容纳有第一熔融液体(104)的容器中氯气(Cl2)、氧气(02)、氮气(N2)、氦气(He)、氩气(Ar)、氢气(H2)、六氟化硫(SF6)、光气(C0C12)、四氯化碳CC14、水蒸汽(H20)、氧气(02)、二氧化碳(C02)、一氧化碳(CO)、四氯硅烷(SiCl4)和四氟硅烷(SiF4)。可以将第一气体引入或接触超过1次。例如，可以引入氯气，随后氧气。备选地，可以将所用的第一气体(106)作为可以有效地放出第一气体(106)的前体的形式引入到容纳有第一熔融液体(104)的容器中。前体本身可以是固体或液体或盐熔剂。例如，第一气体可以通过下列方法形成将第一熔融液体与液体、固体或它们的组合接触，以有效地放出第一气体。典型地，在第一熔融液体(104)的相对高的温度下，所述液体或固体前体将进行化学反应或分解以释放第一气体(106)。在一个具体实施方案中，第一气体(106)包括100重量％的氯气(Cl2)。在另一个具体实施方案中，第一气体(106)包括氯气(Cl2)和氮气(N2)。例如，在另一个具体实施方案中，第一气体(106)以至多约14，至多约16或至多约110的比率包括氯气(Cl2)和氮气(N2)。例如，第一气体(106)可以包括约30%的氯气和约70%的氮气，约15%的氯气和约85%的氮气，或约5%的氯气和约95%的氮气。在一个实施方案，第一熔融液体(104)可以使用旋转脱气器(204)接触第一气体(106)。旋转脱气器(204)可以有效地将第一气体(106)引入到第一熔融液体(104)中。另外，在将第一气体(106)引入到第一熔融液体(104)中的同时，旋转脱气器(204)可以有效地搅动(例如，搅拌)第一熔融液体(104)，从而产生相对小的气泡。气泡可以例如为约1mm至约5mm。随后，例如使用撇渣器，可以将浮渣(110)从第二熔融液体(108)中移除。典型地，浮渣(110)可以是白色、灰色或黑色粉末，带有与母液混合的氧化物的半固体浮渣，其位于第二熔融液体(108)的表面上。可以将第二熔融液体(108)过滤出夹杂物(例如二硼化钛夹杂物)或沉淀物，例如通过利用陶瓷泡沫体过滤器、过滤器床、在过滤器床中的滤饼过滤或玻璃纤维布。过滤还可以作为预处理过程的一部分移除加入到硅源(102)中的任何元素。在一个任选的实施方案中，旋转脱气器(204)可以产生第二熔融液体(108)的涡流，该涡流可以有效地混合第二熔融液体(108)中的浮渣(110)。在这样的实施方案中，涡流可以接触氧气以提供另外的浮渣(110)。在一个实施方案中，可以将第一熔融液体(104)在与第一气体(106)接触之前冷却。具体地，可以将第一熔融液体(104)在与第一气体(106)接触之前冷却至刚好高于液相线温度(例如，高于液相线温度约50°C之内)，或冷却至液相线和固相线温度之间的温度。期望的温度将取决于混合物中的硅和溶剂金属的比率。在一个实施方案中，可以在将第一熔融液体(104)与第一气体(106)接触之后，并且在将浮渣(110)和第二熔融液体(108)分离之前，加热第二熔融液体(108)。具体地，可以在将第一熔融液体(104)与第一气体(106)接触之后，并在将浮渣(110)和第二熔融液体(108)分离之前，可以将第二熔融液体(108)加热，使其高于液相线温度。更具体地，可以在将第一熔融液体(104)与第一气体(106)接触之后，并在将浮渣(110)和第二熔融液体(108)分离之前，将第二熔融液体(108)加热至高于液相线温度约20°C之内。如上所述，将第二熔融液体(108)冷却(112)以提供第一硅晶体(114)和第一母液(116)。在一个实施方案中，可以在搅动第二熔融液体(108)的同时冷却(112)第二熔融液体(108)。在没有束缚于任何具体理论的情况下，据认为在冷却(112)的过程中，搅动可以提供具有相对高纯度的较小的硅晶体(114)，该较小的硅晶体可能难于过滤(strain)。少量混合可以提供约1mm(厚度)X约3mm(宽度)X约3mm(长度)的硅晶体(114)。此外，可以将第二熔融液体(108)冷却(112)至任何适合的和适当的温度，条件是第一硅晶体(114)在第一母液(116)中得到。具体地，可以将第二熔融液体(108)冷却(112)至接近但高于固相线温度(例如，高于固相线温度约100°C以内，高于固相线温度约125°C以内，或高于固相线温度约150°C以内)。更具体地，可以将第二熔融液体(108)冷却(112)至高于固相线温度而低于液相线温度。期望的温度取决于硅与溶剂金属的比率，并且还取决于加入到混合物中的预处理元素的类型和量。第二熔融液体(108)可以以任何适当的速率冷却(112)，条件是第一硅晶体(114)在第一母液(116)中以可接受的纯度得到。第二熔融液体(108)可以在任何适当的和合适的时期内被冷却(112)，条件是在第一母液(116)中获得第一硅晶体(114)。例如，第二熔融液体(108)可以在至少约1小时，至少约8小时，或至少约24小时的时期内被冷却。在一个实施方案中，可以将第一硅晶体(114)和第一母液(116)分离。该分离可以以任何适当的和合适的方式进行。例如，分离可以通过从第一硅晶体(114)倾倒出第一母液(116)而进行。备选地，该分离可以使用离心进行。如在图2(b)中可以看到的，可以使用滤网(115)对第一硅晶体(114)施加压力，从而促进分离。在一个具体实施方案中，所得到的第一硅晶体(114)可以在随后的提纯中作为第二熔融液体(108)使用或再使用(117)。此再使用或再循环(117)可以进行多次(例如，2、3、4或5次)，以提供具有所需纯度水平的第二熔融液体(108)。在这样的实施方案中，在形成随后的第二熔融液体(108)之前，可以将铝(A1)加入到第一硅晶体(114)中。可以使用任何适当的和有效的技术，将第一硅晶体(114)从第一母液(116)中分离。将第一硅晶体(114)与酸、碱、醇或能够溶解溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体(121)和用过的酸(123)。可以将精选硅晶体(121)和用过的酸(123)分离，以提供提纯的硅晶体。用过的酸(123)不仅是指存在的任何用过的酸，而且是指用过的碱、醇或用于溶解、消化或有利地与溶剂金属反应的其它化学品。用过的酸是指在与第一硅晶体(114)接触以后存在的这些物质中的一种或多种。所述酸可以包括盐酸(HC1)、硝酸(HN03)、硫酸(H2S04)、氢氟酸(HF)、乙酸、水或它们的组合。酸可以包括约8摩尔酸；和水。例如，所述8摩尔酸可以包括约95%(V)盐酸(HC1)和约5%(v)硝酸、硫酸(H2S04)、氢氟酸(HF)或它们的组合。所使用的碱(bases)例如碱金属碱(alkalis)可以包括氢氧化钠(NaOH)和氢氧化钾(K0H)。精选硅晶体可以包括约800ppm(重量)至约2，000ppm(重量)的铝(A1)，这通过电感耦合等离子体光发射谱仪(InductivelyCoupledPlasmaOpticalEmissionSpectrometer)(ICPOES)测量。参考图2，提供了提纯硅的方法，以及用于得到提纯的硅的方法。简言之，由硅源(102)和溶剂金属(103)形成第一熔融液体(104)。将第一熔融液体(104)冷却以提供第一硅晶体(114)和第一母液(116)。可以将第一硅晶体(114)如下所述再使用(117)，或与酸、碱、醇或可以有效地溶解或消化铝的化学品(119)接触，以提供精选硅晶体(121)和用过的酸(123)。可以将精选硅晶体(121)和用过的酸(123)分离(125)以提供提纯的硅晶体(127)。如上所述，将第一熔融液体(104)冷却(112)以提供第一硅晶体(114)和第一母液(116)。在一个实施方案中，可以在搅动的同时将第一熔融液体(104)冷却(112)。在没有束缚于任何具体理论的情况下，认为在冷却(112)的过程中，搅动可以提供具有相对高纯度的较小的硅晶体(114)，该较小的硅晶体可能难于过滤(strain)。少量混合可以提供约1mm(厚度)X约3mm(宽度)X约3mm(长度)的硅晶体(114)。如果晶体不混合，则它们在尺寸上可能至多约1mm(厚度)X约15mm(宽度)X约15mm(长度)，或至多约2mm(厚度)X约60mm(宽度)X约60mm(长度)。此外，可以将第一熔融液体(104)冷却(112)至任何适合的和适当的温度，条件是第一硅晶体(114)在第一母液(116)中得到。更具体地，可以将第一熔融液体(104)冷却(112)至高于固相线温度并且低于液相线温度。第一熔融液体(104)可以以任何合适的任何适当的速率冷却(112)，条件是第一硅晶体(114)在第一母液(116)中得到。第一熔融液体(104)可以在任何适当的和合适的时期内被冷却(112)，条件是在第一母液(116)中获得第一硅晶体(114)。例如，第一熔融液体(104)可以在至少约1小时，至少约8小时，或至少约24小时的时期内被冷却。在一个实施方案中，可以将第一硅晶体(114)和第一母液(116)分离。该分离可以以任何适当的和合适的方式进行。例如，分离可以通过从第一硅晶体(114)倾倒出第一母液(116)而进行。备选地，该分离可以使用离心进行。如在图2(b)中可以看到的，可以使用滤网(115)对第一硅晶体(114)施加压力，从而促进分离。在一个具体实施方案中，所得到的第一硅晶体(114)可以在随后的提纯中作为第一熔融液体(104)的一部分使用或再使用(117)。此再使用或再循环(117)可以进行多次(例如，2、3、4或5次)，以提供具有所需纯度水平的第一熔融液体(104)。在这样的实施方案中，在形成随后的第一熔融液体(104)之前，可以将铝(A1)任选加入到第一硅晶体(114)中。可以使用任何适当的和有效的技术将第一硅晶体(114)从第一母液(116)中分离。将第一硅晶体(114)与酸接触，以提供精选硅晶体(121)和用过的酸(123)。可以将精选硅晶体(121)和用过的酸(123)分离，以提供提纯的硅晶体。一旦得到提纯的硅晶体，不管利用以上方法中的那一种，都可以将晶体在炉中熔融，以提供熔融硅。然后可以将熔融硅与气体例如基本上纯的02(例如，99.5%02)接触，然后任选过滤。可以将硅定向凝固以提供硅锭。可以将锭的顶部任选除去，例如通过切割、破碎掉，或倾倒掉部分熔融的锭的顶部而进行。可以将硅后处理，例如通过气体喷吹(例如，使用水、氢气、氩气或氧气)、成渣、等离子炬或真空处理。后处理可以发生在感应炉、电阻炉、旋转炉或它们的组合中，以降低硼、铝和磷的含量。气体喷吹可以例如通过利用炉中的旋转脱气器、喷枪或多孔塞发生。任选地，可以将硅定向凝固以提供多晶锭或单晶晶锭(monocrystallineboule)。可以将定向凝固重复多次。参考图4，显示了用于提纯硅的方法的一个实施例，所述方法包括由硅源(102)和溶剂金属(103)例如铝形成第一熔融液体(104)；将第一熔融液体(104)与第一气体(106)接触，以提供浮渣(110)和第二熔融液体(108)；将浮渣与第二熔融液体(108)分离；冷却(112)第二熔融液体，以形成第一硅晶体(114)和第一母液(116)，然后将第一硅晶体和第一母液分离。第一硅晶体(114)可以通过与溶剂金属(103)—起熔融以形成另一种第一熔融液体(104)而再使用(117)，或可以与溶剂金属(103)—起熔融并且与气体接触以形成第二熔融液体(108)。该方法还任选包括将第一硅晶体与溶剂金属一起熔融并且重复以上步骤。可以将第一硅晶体(114)与酸、碱、醇或能够溶解铝或溶剂金属(119)的化学品接触，以提供精选硅晶体(121)和用过的酸(123)。可以将精选硅晶体(121)与用过的酸(123)分离(125)，足以提供提纯的硅晶体(127)。然后可以将提纯的硅晶体(127)熔融(129)，以形成硅熔体(131)。第二气体(133)例如氧气可以接触硅熔体(131)。然后与第二气体接触的硅熔体135可以定向凝固，以形成多晶硅(polysilicon)(139)。在一个实施方案中，将第一硅晶体(114)在与酸接触之前压碎成近似约1mm至约1mm以下的碎片。以下提供来自酸浙滤以后的以ppm(重量)计的示例性GDMS测试的分析结果。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>来自酸浙滤和重复下列步骤以后的以ppm(重量)计的示例性GDMS测试的分析结果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>(a)由硅和溶剂金属形成第一熔融液体，所述溶剂金属选自铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，它们的合金，和它们的组合；(b)将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣和第二熔融液体；(c)将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；(d)冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；和(e)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离。本文中所述的方法可以以相对成本有效的方式并且在相对短的时期内(例如，在约24-94小时内)有效地提供工业量(例如，至少约240kg)的提纯的硅晶体。本文中所述的方法可以以相对成本有效的方式并且在相对短的时期内(例如，在约24-94小时内)有效地提供至少约100吨/年的提纯的硅。随后可以将得到的相对纯的硅进一步处理以提供太阳能面板、太阳能电池、晶片或集成电路。得到的相对纯的硅可以从周期表中的所有元素中进行提纯，所述元素包括下列元素中的至少一种锂(Li)、硼(B)、钠(Na)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫⑶、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(C1)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(A1)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)和铜(Cu)。本发明的实施方案可以提供相对纯的硅，所述相对纯的硅包括各自小于约15ppm的下列元素中的任何一种或多种锂(Li)、硼⑶、钠(Na)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫⑶、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(C1)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(A1)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)和铜(Cu)。更具体地，得到的相对纯的硅可以包括各自小于约5ppm的下列元素中的任何一种或多种铁(Fe)和铝(A1)。另外，得到的相对纯的硅可以包括各自小于约lppm的下列元素中的任何一种或多种锂(Li)、硼(B)、钠(Na)、钛(Ti)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(C1)、铬(Cr)、锰(Mn)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)和铝(A1)。以上步骤中的任何一个均可以在高纯度耐火材料中进行。该耐火材料可以含有低含量的硼和磷。例如，耐火材料可以是熔凝硅石(fusedsilica)或65_85%二氧化硅。例如，以上使用的任何容器(例如坩埚)可以用石英、熔凝硅石、石墨、Si3N4或SiC制造或加衬。该容器可以具有拥有低的P和B含量的高纯度模具耐洗层(wash)(涂层)。实施例1将40%冶金级硅和60%原铝(primaryaluminum)的950磅混合物在炉中熔融并加热到975°C。通过使用铝-钙母合金将0.25磅的Ca加入到熔体中。将浮渣从熔体表面撇除。将温度降低到950°C，并且通过旋转脱气器将85%N2和15%Cl2气体喷吹到熔融混合物中达3小时，随后是喷吹100%N2气体达15分钟。每隔30分钟将浮渣从熔体表面撇除。将混合物加热至1000°C。将熔融混合物倾倒到新的炉中，并且将温度在8小时内降低到750°C。然后将熔融母液倾倒出炉，并且将剩下的硅晶体/晶片(flake)耙出所述炉。然后将硅晶片/晶体与铝在炉中以50-50重量％的比率熔融。重复气体喷吹、浮渣移除和晶体生长程序。然后将晶片放置在8重量％此1+水的溶液中并且将铝从晶片溶出，历时72小时。然后将晶片从酸中过滤并且干燥。然后将干燥的晶片在炉中熔融。一旦熔融，就将99.5%02通过喷枪喷吹到熔融的硅中，历时3小时。将浮渣或熔渣从炉撇除并且将熔融的硅倾倒到炉中，使硅从底部向上定向凝固。将硅锭的顶部切除并且将硅的剩余部分在由位于新罕布什尔的Merrimack的GTSolar制造的GT-DSS240炉中熔融，以引起硅定向凝固。通过GDMS测量，所得多晶硅具有0.79-1.lppmw的硼含量和在0.27-1.lppmw之间的P，以及低于lppmw的其它金属。实施例2将40%冶金级硅和60%原铝的950磅混合物在炉中熔融并加热到975°C。通过使用铝_钙母合金将1磅的Ca加入到熔体中。将浮渣从熔体表面撇除。将温度降低到950°C，并且通过旋转脱气器将85%N2和15%Cl2气体喷吹到熔融混合物中达3小时，随后是喷吹100%队气体达时15分钟。将混合物加热到975°C并且将浮渣从熔体表面撇除。将熔融混合物倾倒到新的炉中，并且将温度在8小时内降低到750°C。然后将熔融母液倾倒出炉，并且将剩下的硅晶体/晶片耙出所述炉。然后可以将铝母液销售给铸造工业以制造铝铸件。然后将这些晶片与铝在炉中以50-50重量％的比率熔融。重复气体喷吹、浮渣移除和晶体生长程序。然后将晶片放置在8重量％此1+水的溶液中并且将铝从晶片溶出，历时48小时。然后将晶片从酸中过滤并且干燥。然后将干燥的晶片在GT-DSS240GT炉中熔融。将硅锭的顶部切除并且将硅的剩余部分在由位于新罕布什尔的Merrimack的GTSolar制造的GT-DSS240炉中熔融，以引起硅定向凝固。通过GDMS测量，所得到的多晶硅具有0.85-1.lppmw的硼含量和在0.41-1.lppmw之间的P，以及低于lppmw的其它金属。实施例3将40%冶金级硅和60%原铝的950磅混合物在炉中熔融并加热到975°C。将浮渣从熔体表面撇除。将熔融混合物倾倒到新的炉中，并且将温度在2小时内降低到750°C。然后将熔融母液倾倒出炉，并且将剩下的硅晶体/晶片耙出所述炉。然后将已经生长的晶片放置在8重量％HC1+水的溶液中并且将铝从晶片溶出，历时48小时。然后将晶片从酸中过滤并且干燥。然后将干燥的晶片在炉中熔融。一旦熔融，就将99.5%02通过喷枪喷吹到熔融的硅中，历时3小时。将浮渣或熔渣从炉中撇除并且将熔融的硅倾倒到炉中，使硅从底部向上定向凝固。将硅锭的顶部切除并且将硅的剩余部分在由GTSolarDSS240炉中熔融，以引起硅定向凝固。实施例4将40%冶金级硅和60%原铝的950磅混合物在炉中熔融并加热到975°C。将浮渣从熔体表面撇除。将温度降低到950°C，并且通过旋转脱气器将85%N2和15%Cl2气体喷吹到熔融混合物中达3小时，随后是喷吹100%N2气体达15分钟。将混合物加热到975°C，并且将浮渣从熔体表面撇除。将熔融混合物倾倒到新的炉中，并且将温度在8小时内降低到750°C。然后将熔融母液倾倒出炉，并且将剩下的硅晶体/晶片耙出所述炉。然后将已经生长的晶片放置在8重量％HC1+水的溶液中并且将铝从晶片溶出，历时72小时。然后将晶片从酸中过滤并且干燥。然后将干燥的晶片在炉中熔融。一旦熔融，就将99.5%02通过喷枪喷吹到熔融的硅中，历时3小时。将浮渣或熔渣从炉中撇除并且将熔融的硅倾倒到炉中，使硅从底部向上定向凝固。将硅锭的顶部切除并且将硅的剩余部分在GT-DSS240炉中熔融，以引起硅定向凝固。通过GDMS测量，所得到的多晶硅具有1.2-1.8ppmw的硼含量和0.5-2.Oppmw的P，以及低于lppmw的其它金属。实施例5将30%冶金级硅和70%原铝的950磅混合物在炉中熔融并加热到850°C。通过添加钛铝母合金将1磅的钛和1磅的锆加入到熔体中。将浮渣从熔体表面撇除。将温度降低到800°C，并且通过旋转脱气器将95%N2和5%Cl2气体喷吹到熔融混合物中达4小时，随后是喷吹100%N2气体达15分钟。将浮渣从熔体表面撇除。将熔融混合物倾倒通过陶瓷泡沫过滤器到新的炉中，并且将温度在8小时内降低到690°C。然后将熔融母液倾倒出炉，并且将剩下的硅晶体/晶片耙出所述炉。然后将生长的晶片放置在8重量％HC1+水的溶液中并且将铝从晶片溶出，历时48小时。然后将晶片从酸中过滤并且干燥。然后将干燥的晶片在炉中熔融。一旦熔融，就将99.5%02通过喷枪喷吹到熔融的硅中，历时3小时。将浮渣或熔渣从炉中撇除并且将熔融的硅通过陶瓷泡沫过滤器倾倒到炉中，使硅从底部向上定向凝固。将硅锭破碎成块，并且将最终冻结的硅移除。实施例6将冶金级硅在炉中熔融，并且将Ar、H20和H2气体的混合物通过喷枪喷吹到熔融硅中，历时3小时。然后在炉中加入铝以使得组成变为40%冶金级硅和60%原铝，并且加热到975°C。将浮渣从熔体表面撇除。将温度降低到950°C，并且通过旋转脱气器将85%队和15%Cl2气体喷吹到熔融混合物中达3小时，随后是喷吹100%N2气体15分钟。将混合物加热到975°C并且将浮渣从熔体表面撇除。将熔融混合物倾倒到新的炉中，并且将温度在8小时内降低到750°C。然后将熔融母液倾倒出炉，并且将剩下的硅晶体/晶片耙出所述炉。然后将所生长的晶片放置在8重量％HC1+水的溶液中并且将铝从晶片溶出，历时48小时。然后将晶片从酸中过滤并且干燥。然后将干燥的晶片在炉中熔融。一旦熔融，就将99.5%02通过喷枪喷吹到熔融的硅中，历时3小时。在气体喷吹过程中，将由Si02、Na2Si0dnCa0构成的炉渣加入到熔融硅的表面上。通过熔融硅中的感应炉电流(current)将熔渣拖曳到表面之下。将浮渣或熔渣从炉中撇除并且将熔融的硅倾倒到炉中，使硅从底部向上定向凝固。将硅锭的顶部切除并且将硅的剩余部分再熔融，然后倾倒回定向凝固炉中并且再次从底部向上定向凝固。然后将顶部切除。实施例7将40%冶金级硅和60%原铝的950磅混合物在炉中熔融并加热到975°C。将浮渣从熔体表面撇除。将温度降低到950°C，并且通过旋转脱气器将85%N2和15%Cl2气体喷吹到熔融混合物中达3小时，随后是喷吹100%N2气体达15分钟。将混合物加热到975°C，并且将浮渣从熔体表面撇除。将熔融混合物倾倒到新的炉中，并且将温度在8小时内降低到750°C。然后将熔融母液从所述炉倾倒到第二炉中。将剩下的硅晶体/晶片耙出第一炉。将第二炉中的母液在第二炉中冷却至650°C，然后倾倒出第二母液，并且将晶片/晶体耙出第二炉。这增加了可以一次加热制成的晶片的量。然后将所生长的晶片放置在8重量％HC1+水的溶液中，并且将铝从晶片溶出，历时48小时。然后将晶片从酸中过滤并且干燥。然后将干燥的晶片在炉中熔融。一旦熔融，就将空气通过喷枪喷吹到熔融的硅中，历时4小时。将浮渣或熔渣从炉中撇除并且将熔融的硅倾倒到炉中，使硅从底部向上定向凝固。将硅锭的顶部切除并且将硅的剩余部分在GTSolarDSS240炉中熔融，以引起硅定向凝固。实施方案1.一种用于提纯硅的方法，所述方法包括(a)由硅源和溶剂金属形成第一熔融液体，所述溶剂金属选自由下列各项铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，它们的合金，和它们的组合；(b)将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣和第二熔融液体；(c)将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；(d)冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；(e)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(f)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解所述溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体和用过的酸；和(g)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离。2.根据实施方案1所述的方法，所述方法还包括在形成第一熔融液体之前，通过成渣、气体喷吹、等离子炬、真空处理或它们的组合预处理硅源。3.根据实施方案1所述的方法，所述方法还包括在形成第一熔融液体之前，向所述硅源中加入钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锆(Zr)、钙(Ca)、铪(Hf)、镁(Mg)、锶(Sr)或它们的组合。4.根据实施方案1所述的方法，其中与第一气体的接触提供小的气泡。5.根据实施方案1所述的方法，所述方法还包括过滤所述第二熔融液体。6.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(a)中，通过加热以形成高于液相线温度的所述第一熔融液体。7.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(a)中，使用具有低于60ppmw的磷含量和低于15ppmw的硼含量的冶金级硅。8.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(a)中，硅以约20重量％至约60重量％使用。9.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(a)中，将铝或其合金以约40重量％至约80重量％用作所述溶剂金属。10.根据实施方案1所述的方法，其中在搅拌所述第一熔融液体的同时，进行步骤(b)。11.根据实施方案1所述的方法，其中使用旋转脱气器进行步骤(b)。12.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(a)以后并且在步骤(b)之前，将所述第一熔融液体冷却至低于液相线温度。13.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(a)以后并且在步骤(b)之前，将所述第一熔融液体冷却至稍微高于液相线温度。14.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(c)中，从所述第二熔融液体的表面移除所述浮渣。15.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(c)以后，将所述第二熔融液体转移到第二容器中。16.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(d)中，将所述第二熔融液体冷却至高于固相线温度并且低于液相线温度。17.根据实施方案1所述的方法，其中在搅拌所述第二熔融液体的同时进行步骤⑷。18.根据实施方案1所述的方法，其中步骤(e)通过从所述第一硅晶体倾倒出所述第一母液而进行。19.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(e)以后并且在步骤(f)之前，重复步骤(a)-(e)。20.根据实施方案1所述的方法，其中在步骤(e)以后并且在步骤(f)之前，重复步骤(a)、(c)、(d)和(e)。21.根据实施方案1所述的方法，其中步骤(g)中的所述分离使用滤网进行。22.根据实施方案1所述的方法，其中将步骤(a)-(g)中的至少一项进行多次。23.根据实施方案1所述的方法，其中将步骤(a)-(g)的每一项独立进行多次。24.根据实施方案1所述的方法，其中所述第一硅晶体包含约85重量％至约98重量％的硅。25.根据实施方案1所述的方法，其中所述精选硅晶体包含约800ppm(重量)至约2，000ppm(重量)的铝(A1)。26.根据实施方案1-25中任一项所述的方法，其中所述硅从下列各项中的至少一项中提纯锂(Li)、硼(B)、钠(Na)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(C1)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(A1)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)和铜(Cu)。27.根据实施方案1所述的方法，其中所述精选硅晶体包含小于约9ppm(重量)的磷⑵和小于约3ppm(重量)的硼⑶。28.根据实施方案18-19中任一项所述的方法，其中所述精选硅晶体包含小于约4ppm(重量)的磷⑵和小于约2ppm(重量)的硼⑶。29.根据实施方案1-28中任一项所述的方法，其中得到至少约100吨/年的所述精选硅晶体。30.根据实施方案1-29中任一项所述的方法，其中所述方法在少于约24小时内进行。31.根据实施方案1所述的方法，所述方法还包括处理所述精选晶体，以足以提供太阳能电池、太阳能面板、晶片或集成电路。32.根据实施方案31所述的方法，其中所述处理所述精选硅晶体包括下列各项中的至少一项(a)真空处理，(b)熔渣处理，(c)气体喷吹，使用氧气、水、氢气和氩气中的一种或多种；(d)定向凝固，和(e)使用所述精选硅晶体作为硅烷/西门子发生炉煤气法(Simen'sgasprocess)的原料。33.根据实施方案1-32中任一项所述的方法，所述方法还包括提纯所述精选硅晶体，以提供太阳能级硅，该太阳能级硅与其它硅混合以提供太阳能面板级硅。34.一种用于提纯硅的方法，所述方法包括(a)由硅源和溶剂金属形成第一熔融液体，所述溶剂金属选自下列各项铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，它们的合金，和它们的组合；(b)将所述第一熔融液体冷却以形成第一硅晶体和第一母液；(c)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(d)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解铝的化学品接触，以提供精选硅晶体和用过的酸；和(e)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离。35.根据实施方案34所述的方法，其中在步骤(a)中，通过加热以形成高于液相线温度的所述第一熔融液体。36.根据实施方案34所述的方法，其中在步骤(a)中，使用具有低于60ppmw的磷含量和低于15ppmw的硼含量的冶金级硅。37.根据实施方案34所述的方法，其中在步骤(a)中，硅以约20重量％至约60重量％使用。38.根据实施方案34所述的方法，其中在步骤(a)中，将铝或其合金以约40重量％至约80重量％用作所述溶剂金属。39.根据实施方案34所述的方法，其中在步骤(b)中，所述第二熔融液体冷却至稍微高于固相线温度并且低于液相线温度。40.根据实施方案34所述的方法，其中步骤(c)通过从所述第一硅晶体倾倒出所述第一母液而进行。41.根据实施方案34所述的方法，其中将铝与所述第一硅晶体接触，并且熔融以提供随后的第二熔融液体。42.根据实施方案34所述的方法，其中步骤(e)中的所述分离使用滤网进行。43.根据实施方案34所述的方法，其中将步骤(a)-(e)中的至少一项进行多次。44.根据实施方案34所述的方法，其中将步骤(a)-(e)的每一项独立进行多次。45.根据实施方案34所述的方法，其中所述第一硅晶体包含约85重量％至约99重量％的硅。46.根据实施方案34所述的方法，其中所述精选硅晶体包含约500ppm(重量)至约2，000ppm(重量)的铝(A1)。47.根据实施方案1-46中任一项所述的方法，其中将所述硅从下列各项中的至少一项中提纯锂(Li)、硼(B)、钠(Na)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(C1)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(A1)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)和铜(Cu)。48.根据实施方案34所述的方法，其中所述精选硅包含小于约15ppm(重量)的磷⑵和小于约5ppm(重量)的硼⑶。49.根据实施方案1-48中任一项所述的方法，其中得到至少约100吨/年的所述精选硅晶体。50.根据实施方案1-49中任一项所述的方法，其中所述方法在少于约24小时内进行。51.根据实施方案34-50中任一项所述的方法，所述方法还包括提纯所述精选硅晶体以提供太阳能级硅，将所述太阳能级硅与其它硅混合以提供太阳能面板级硅。52.根据实施方案1-51中任一项所述的方法，所述方法还包括提纯所述精选硅晶体以提供太阳能级硅，所述太阳能级硅与其它硅混合以提供太阳能面板级硅。53.根据实施方案52所述的方法，其中所述提纯精选硅晶体以提供太阳能级硅包括下列各项中的至少一项(a)真空处理，(b)熔渣处理，(c)气体喷吹，使用氧气、水、氢气或氩气中的一种或多种；(d)定向凝固，和(e)使用所述精选硅晶体作为硅烷/西门子发生炉煤气法的原料。54.一种用于提纯硅的方法，所述方法包括(a)由硅源和铝形成第一熔融液体(b)将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣和第二熔融液体；(c)将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；(d)冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；(e)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(f)任选地，将所述第一硅晶体与溶剂金属熔融，并且重复步骤(a)-(e)；(g)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解所述溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体和用过的酸；和(h)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离，以足以提供提纯的硅晶体；(i)将所述提纯的硅晶体熔融，以足以提供硅熔体；(j)将所述硅熔体与第二气体接触；和(k)定向凝固所述硅熔体。55.根据实施方案54所述的方法，其中制备锭。56.根据实施方案55所述的方法，所述方法还包括移除所述锭的顶部。57.根据实施方案56所述的方法，其中移除包括倾倒掉部分熔融的锭的顶部。58.根据实施方案55所述的方法，所述方法还包括定向凝固所述锭或晶锭(boule)，以足以形成多晶锭或单晶晶锭。59.根据实施方案54所述的方法，其中所述第二气体包括氧气或氧气和惰性气体的混合物。60.根据实施方案54所述的方法，其中所述第一气体包括氯气或氯气与惰性气体的混合物。61.根据实施方案1所述的方法，所述方法还包括过滤所述第二熔融液体。62.根据实施方案54所述的方法，所述方法还包括过滤所述硅熔体。发明方法本文中所述方法中的每一种都可以通过对于化学、冶金和材料科学的领域中的技术人员而言已知的可用技术中的任何一种进行。在本文中通过引用结合所有的出版物、专利和专利申请。尽管在上述说明书中结合某些优选实施方案对本发明进行了描述，并且为了说明的目的而对许多细节进行了阐述，但是对本领域技术人员明显的是，在没有偏离本发明基本原则的情况下，本发明允许其它的实施方案，并且可以对本文中所述的某些细节进行较大改变。权利要求一种用于提纯硅的方法，所述方法包括(a)由硅源和溶剂金属形成第一熔融液体，所述溶剂金属选自下列各项铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，它们的合金和它们的组合；(b)将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣和第二熔融液体；(c)将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；(d)冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；(e)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(f)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解所述溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体和用过的酸；和(g)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在形成第一熔融液体之前，通过成渣、气体喷吹、等离子炬、真空处理或它们的组合预处理硅源。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在形成第一熔融液体之前，向所述硅源中加入钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锆(&)、钙(Ca)、铪(Hf)、镁(Mg)、锶(Sr)或它们的组I=Iο4.根据权利要求1所述的方法，其中与第一气体的接触提供小的气泡。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括过滤所述第二熔融液体。6.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，通过加热形成高于液相线温度的所述第一熔融液体。7.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，使用具有低于60ppmw的磷含量和低于15ppmw的硼含量的冶金级硅。8.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，硅以约20重量％至约60重量％使用。9.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，将铝或其合金以约40重量％至约80重量％用作所述溶剂金属。10.根据权利要求1所述的方法，其中在搅拌所述第一熔融液体的同时，进行步骤(b)。11.根据权利要求1所述的方法，其中使用旋转脱气器进行步骤(b)。12.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)以后并且在步骤(b)之前，将所述第一熔融液体冷却至低于所述液相线温度。13.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)以后并且在步骤(b)之前，将所述第一熔融液体冷却至稍微高于所述液相线温度。14.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)中，从所述第二熔融液体的表面移除所述浮渣。15.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)以后，将所述第二熔融液体转移到第二容器中。16.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(d)中，将所述第二熔融液体冷却至高于固相线温度并且低于所述液相线温度。17.根据权利要求1所述的方法，其中在搅拌所述第二熔融液体的同时进行步骤(d)。18.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)通过从所述第一硅晶体中倾倒出所述第一母液而进行。19.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(e)以后并且在步骤(f)之前，重复步骤(a)-(e)。20.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(e)以后并且在步骤(f)之前，重复步骤(a)、(c)、(d)和(e)。21.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(g)中的所述分离使用滤网进行。22.根据权利要求1所述的方法，其中将步骤(a)-(g)中的至少一项进行多次。23.根据权利要求1所述的方法，其中将步骤(a)-(g)的每一项独立进行多次。24.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一硅晶体包含约85重量％至约98重量％的硅。25.根据权利要求1所述的方法，其中所述精选硅晶体包含约SOOppm(重量)至约2，OOOppm(重量)的铝(Al)。26.根据权利要求1-25中任一项所述的方法，其中将所述硅从下列各项中的至少一项中提纯锂(Li)、硼(B)、钠(Na)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(Cl)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(Al)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)和铜(Cu)。27.根据权利要求1所述的方法，其中所述精选硅晶体包含小于约9ppm(重量)的磷(P)和小于约3ppm(重量)的硼(B)。28.根据权利要求18-19中任一项所述的方法，其中所述精选硅晶体包含小于约4ppm(重量)的磷(P)和小于约2ppm(重量)的硼(B)。29.根据权利要求1-28中任一项所述的方法，其中得到至少约100吨/年的所述精选硅晶体。30.根据权利要求1-29中任一项所述的方法，其中所述方法在少于约24小时内进行。31.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括处理所述精选晶体，以足以提供太阳能电池、太阳能面板、晶片或集成电路。32.根据权利要求31所述的方法，其中所述处理所述精选硅晶体包括下列各项中的至少一项(a)真空处理，(b)熔渣处理，(c)气体喷吹，使用氧气、水、氢气和氩气中的一种或多种；(d)定向凝固，和(e)使用所述精选硅晶体作为硅烷/西门子发生炉煤气法的原料。33.根据权利要求1-32中任一项所述的方法，所述方法还包括提纯所述精选硅晶体以提供太阳能级硅，所述太阳能级硅与其它硅混合以提供太阳能面板级硅。34.一种用于提纯硅的方法，所述方法包括(a)由硅源和溶剂金属形成第一熔融液体，所述溶剂金属选自下列各项铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅、它们的合金和它们的组合；(b)将所述第一熔融液体冷却以形成第一硅晶体和第一母液；(c)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(d)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解铝的化学品接触，以提供精选硅晶体和用过的酸；和(e)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离。35.根据权利要求34所述的方法，其中在步骤(a)中，通过加热以形成高于液相线温度的所述第一熔融液体。36.根据权利要求34所述的方法，其中在步骤(a)中，使用具有低于60ppmw的磷含量和低于15ppmw的硼含量的冶金级硅。37.根据权利要求34所述的方法，其中在步骤(a)中，硅以约20重量％至约60重量％使用。38.根据权利要求34所述的方法，其中在步骤(a)中，将铝或其合金以约40重量％至约80重量％用作所述溶剂金属。39.根据权利要求34所述的方法，其中在步骤(b)中，将所述第二熔融液体冷却至稍微高于固相线温度并且低于所述液相线温度。40.根据权利要求34所述的方法，其中步骤(c)通过从所述第一硅晶体中倾倒出所述第一母液而进行。41.根据权利要求34所述的方法，其中将铝与所述第一硅晶体接触，并且熔融以提供随后的第二熔融液体。42.根据权利要求34所述的方法，其中步骤(e)中的所述分离使用滤网进行。43.根据权利要求34所述的方法，其中将步骤(a)-(e)中的至少一项进行多次。44.根据权利要求34所述的方法，其中将步骤(a)-(e)的每一项独立进行多次。45.根据权利要求34所述的方法，其中所述第一硅晶体包含约85重量％至约99重量％的硅。46.根据权利要求34所述的方法，其中所述精选硅晶体包含约500ppm(重量)至约2，OOOppm(重量)的铝(Al)。47.根据权利要求1-46中任一项所述的方法，其中将所述硅从下列各项中的至少一项中提纯锂(Li)、硼(B)、钠(Na)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(Cl)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(Al)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)和铜(Cu)。48.根据权利要求34所述的方法，其中所述精选硅包含小于约15ppm(重量)的磷(P)和小于约5ppm(重量)的硼(B)049.根据权利要求1-48中任一项所述的方法，其中得到至少约100吨/年的所述精选硅晶体。50.根据权利要求1-49中任一项所述的方法，其中所述方法在少于约24小时内进行。51.根据权利要求34-50中任一项所述的方法，所述方法还包括提纯所述精选硅晶体以提供太阳能级硅，所述太阳能级硅与其它硅混合以提供太阳能面板级硅。52.根据权利要求1-51中任一项所述的方法，所述方法还包括提纯所述精选硅晶体以提供太阳能级硅，所述太阳能级硅与其它硅混合以提供太阳能面板级硅。53.根据权利要求52所述的方法，其中所述提纯精选硅晶体以提供太阳能级硅包括下列各项中的至少一项(a)真空处理，(b)熔渣处理，(c)气体喷吹，使用氧气、水、氢气或氩气中的一种或多种；(d)定向凝固，和(e)使用所述精选硅晶体作为硅烷/西门子发生炉煤气法的原料。54.一种用于提纯硅的方法，所述方法包括(a)由硅源和铝形成第一熔融液体；(b)将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣和第二熔融液体；(c)将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；(d)冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；(e)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(f)任选地，将所述第一硅晶体与溶剂金属熔融，并且重复步骤(a)-(e)；(g)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解所述溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体和用过的酸；和(h)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离，以足以提供提纯的硅晶体；(i)将所述提纯的硅晶体熔融，以足以提供硅熔体；(j)将所述硅熔体与第二气体接触；和(k)定向凝固所述硅熔体。55.根据权利要求54所述的方法，其中制备锭。56.根据权利要求55所述的方法，所述方法还包括移除所述锭的顶部。57.根据权利要求56所述的方法，其中移除包括倾倒掉部分熔融的锭的顶部。58.根据权利要求55所述的方法，所述方法还包括定向凝固所述锭或晶锭，以足以形成多晶锭或单晶晶锭。59.根据权利要求54所述的方法，其中所述第二气体包括氧气或氧气和惰性气体的混合物。60.根据权利要求54所述的方法，其中所述第一气体包括氯气或氯气与惰性气体的混合物。61.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括过滤所述第二熔融液体。62.根据权利要求54所述的方法，所述方法还包括过滤所述硅熔体。全文摘要本发明提供一种用于提纯硅的方法，其中将硅从溶剂金属中结晶。所述方法包括下列步骤提供含有硅、溶剂金属和杂质的熔融液体，将所述熔融液体冷却以形成第一硅晶体和第一母液，将所述第一硅晶体与所述第一母液分离，将所述第一硅晶体与能够溶解所述第一母液的化合物接触，并且从清洗溶液分离出精选晶体。文档编号C30B9/10GK101802271SQ200880108159公开日2010年8月11日申请日期2008年7月23日优先权日2007年7月23日发明者建·J·陈,斯科特·尼科尔申请人:6N硅公司