專利名稱：高溫蒸汽除硼制備太陽能級硅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅粉中硼的去除，尤其是對制備太陽能級硅的預(yù)處理，使硅的硼含量降低。
背景技術(shù)：
目前太陽能級硅的制備有西門子法(SiHCl3精餾法)和俄羅斯物理提純方法(定向凝固法)。西門子 法是硅與HC1反應(yīng)生成SiHCh,再通過不同精餾工藝提純，最后在高溫下分解成硅。這種方法得到的硅純 度高，能直接達(dá)到太陽能級硅的要求，但是成本非常高，限制了多晶硅太陽能電池的大量推廣。俄羅斯物 理提純法是利用硅里分凝系數(shù)小的金屬雜質(zhì)通過定向凝固富集在末端，使先凝固的多晶硅雜質(zhì)含量明顯降 低。分凝系數(shù)越小，提純效果越明顯。但是對于分凝系數(shù)為0.8的硼，定向凝固提純的效果不明顯。硼的 去除成為定向凝固提純能否制備出太陽能級硅的必備前提，需要在定向凝固前對硅粉進行預(yù)先除硼。

發(fā)明內(nèi)容
硅經(jīng)研磨成80目以下的硅粉，經(jīng)混合酸處理8小時。硅粉放入高溫爐，通入蒸汽，排出空氣。蒸 汽溫度與爐溫保持一致，隨爐溫緩慢升溫到設(shè)定溫度(500'C 1000'C),系統(tǒng)與空氣隔絕。提純結(jié)果與硅 中的硼含量、硅粉的顆粒度、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間有關(guān)。經(jīng)過優(yōu)化，可以達(dá)到理想的要求。
本發(fā)明的有益效果是，通過高溫蒸汽反應(yīng)，硼含量降低，解決定向凝固制備太陽能級多晶硅對硼無明 顯效果的難題。該工藝設(shè)備要求低，操作實際可行，為太陽能級硅的制備去除了關(guān)鍵性的雜質(zhì)元素硼，使 低成本的物理提純法制備太陽能級多晶硅成為可能。
權(quán)利要求
1.一種硅提純方法，酸處理后的硅粉在無氧條件下，加熱到500℃～1000℃高溫，并緩慢通入經(jīng)過加熱到相同溫度的水蒸汽，使硅里的硼與水反應(yīng)，反應(yīng)方程式2B+6H2O(g)→2B(OH)3+3H2(g)，生成物進一步與水反應(yīng)生成揮發(fā)性物質(zhì)，使含量減少，反應(yīng)方程式B2O3+H2O(g)→2HBO2(g)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅提純方法，其特征是硅被研磨到80目以下，經(jīng)過酸預(yù)處理。硅在無氧條件下， 加熱到100(TC以下。水蒸汽通入與硅反應(yīng)，反應(yīng)時間根據(jù)硅粉的顆粒度和硼含量來控制。水蒸汽通過排氣 管排進封閉水池，防止空氣進入。
3. 高溫處理后的硅粉可以經(jīng)丙三醇溶液或其相似成分水溶液80 10(TC處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅提純方法，其特征是反應(yīng)設(shè)備是一套封閉式的高溫爐，高溫反應(yīng)后可以直 接定向凝固處理。
全文摘要
高溫蒸汽除硼制備太陽能級硅闡述了除硼的原理。根據(jù)反應(yīng)原理設(shè)計出具體的反應(yīng)方案和設(shè)備，以及對不同硼含量的硅的處理要求。新的反應(yīng)原理使對反應(yīng)設(shè)備的要求明顯降低，操作簡單，使低本的物理提純法制備太陽能級多晶硅成為可能。
文檔編號C01B33/00GK101638231SQ20081004122
公開日2010年2月3日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者何念銀, 鄭金標(biāo) 申請人:鄭金標(biāo);何念銀