一種提高硅料酸洗除雜效果的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高硅料酸洗除雜效果的方法，包括將已經(jīng)過普通酸洗充分除雜的硅粉、或已通過其它提純技術(shù)處理達(dá)到較高純度而無法以普通酸洗進(jìn)一步提純的硅粉，在1200-1400℃下于空氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w中保溫1-4小時，然后進(jìn)行普通酸洗除雜。用本發(fā)明方法可顯著提高普通酸洗方法對冶金級硅料的除雜效果；也可進(jìn)一步降低純度較高而無法以普通酸洗進(jìn)一步提純的硅料中的金屬雜質(zhì)含量。
【專利說明】-種提高枯料酸洗除雜效果的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明為一種提高娃料酸洗除雜效果的方法。用于冶金級娃料的酸洗除雜處理， 使處理得到的娃料純度比普通酸洗處理所能達(dá)到的水平有進(jìn)一步明顯提高。該發(fā)明涉及光 伏產(chǎn)業(yè)，特別是涉及其上游高純娃料生產(chǎn)用原料的準(zhǔn)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)85% W上基于晶體娃片太陽電池。所需的高純娃原料由西口 子法等化工技術(shù)或冶金精煉與定向凝固等物理提純技術(shù)生產(chǎn)。各種技術(shù)都需要W經(jīng)過酸洗 除雜處理的冶金級娃料(或稱粗娃)為原料。其純度對高純娃生產(chǎn)成本和高純娃產(chǎn)品質(zhì)量有 直接影響。
[0003] 冶金級娃料中雜質(zhì)大部分集中在晶界上，娃料粉碎時沿著晶界開裂的可能性較 大，因此大部分晶界將暴露于粉碎后形成的娃粉顆粒表面。各種酸洗處理的基本原理都是 通過酸的反應(yīng)溶解作用將該些暴露于表面的晶界上富集的雜質(zhì)去除。顯然該類方法的除雜 效果存在原理上的局限-它們最多只能除去已暴露于娃粉顆粒表面的雜質(zhì)，而無法去除 娃粉顆粒內(nèi)部的雜質(zhì)。W Fe雜質(zhì)為例；娃粉酸洗除Fe的效果最為顯著，能將它從幾千個 ppmw去除到一百ppmw的水平，但要再顯著降低就很困難了。
[0004] 迄今為止出現(xiàn)了一些進(jìn)一步提高酸洗除雜效果的研究和發(fā)明專利。顏預(yù)頗、周浪 等于2008年年公開報道了下述實驗結(jié)果(南昌大學(xué)學(xué)報(理科版）2008年第2期）；將經(jīng)過 徹底酸洗除雜、已無法進(jìn)一步降低雜質(zhì)含量的娃粉在氮?dú)獗Ｗo(hù)下經(jīng)過高溫擴(kuò)散處理，然后 再行酸洗，結(jié)果使化等金屬雜質(zhì)含量有進(jìn)一步明顯降低；黃新明等于2009年7月公開了 一項相關(guān)發(fā)明專利（中國專利200910036965. 5)，其要點是在上述方法中W活性氣體代替氮 氣，結(jié)果得到了更好的除雜效果。上述兩種方法都依賴于高溫密封容器和特種氣體，生產(chǎn)效 率低，成本高；而且還要求先抽真空，面臨部分粉體揚(yáng)起并被抽入真空系統(tǒng)的困境；此外， 前者進(jìn)一步除雜的效果不夠顯著；后者雖然除雜效果好，但需要用到帶有很強(qiáng)腐蝕性和毒 性的氣體，如氯化氨和氯氣，提高成本而且存在安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為高純娃料生產(chǎn)中的原料準(zhǔn)備，本發(fā)明提供了一種較低成本的提高娃粉酸洗除雜 效果的方法，它不需要使用高溫密封容器，不需要使用氮?dú)饣蚋g性、有毒氣體，而效果明 顯優(yōu)于使用氮?dú)狻?br> [0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案；一種提高娃粉酸洗除雜效果的方 法，其特征是將普通酸洗后的娃粉在1200-140(TC下于空氣-氮?dú)饣旌蠚怏w中保溫廣4小 時，冷卻后進(jìn)行酸洗。
[0007] 所述空氣-氮?dú)饣旌蠚怏w由空氣與氮?dú)釽 1 : (T5的比例混合而成。
[0008] 所述普通酸洗指對現(xiàn)行常規(guī)娃料酸洗，W濃鹽酸、氨氣酸、硝酸、硫酸或其混合酸 水溶液在25^6(TC下攬拌或超聲波振動1-4小時，然后W去離子水漂洗。
[0009] 通過高溫擴(kuò)散在娃粉顆粒表面形成特定化合物層，所述化合物層可為氧化娃、氮 化娃、或二者的混合。該化合物層及其與娃的界面比單純娃表面能夠吸收更多的雜質(zhì)，在高 溫下穩(wěn)定，在常溫下能夠被酸洗除去。高溫擴(kuò)散使娃粉中雜質(zhì)遷移到上述化合物層及其與 娃的界面，冷卻到常溫后W普通酸洗方法去除上述化合物層，使其中雜質(zhì)及界面上雜質(zhì)被 一同除去。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)效果；不需要使用高溫密封容器，不需要使用氮?dú)饣蚋g性、有毒氣 體，而效果明顯優(yōu)于使用氮?dú)狻?br> [0011] 對于W普通酸洗方法充分除雜而無法進(jìn)一步降低雜質(zhì)含量的冶金級娃料粉體，采 用本發(fā)明方法處理后再進(jìn)行普通酸洗，能夠使其中金屬雜質(zhì)含量進(jìn)一步顯著下降。
[0012] 對于通過其它提純技術(shù)獲得的已經(jīng)具有較高純度的娃料粉體，W普通酸洗方法無 法進(jìn)一步降低其雜質(zhì)含量，采用本發(fā)明方法處理后再進(jìn)行普通酸洗，能夠使其中金屬雜質(zhì) 含量進(jìn)一步下降。

【具體實施方式】 [001引 實施例1 : 將粒度為200目的冶金級娃粉100克置入200毫升氨氣酸與鹽酸混合水溶液(體積比 為HF :肥1 : &0 = 4:1 : 5)中，在5(TC下和超聲波振動攬拌條件下保持1小時，之后W 去離子水漂洗至中性，過濾收集后烘干，取出10克用ICP光譜法分析其主要金屬雜質(zhì)含量。 之后再重復(fù)上述處理2次，第一次酸洗1小時（累計2小時)，第二次酸洗2小時（累計4小 時)。冶金級娃粉原料及每次處理后得到的娃粉主要金屬雜質(zhì)含量示于表1。可W看到第2 次酸洗之后，主要金屬雜質(zhì)濃度基本不再進(jìn)一步降低，酸洗除雜能力已接近極限。將此娃粉 在電阻爐中于138(TC下保溫2小時，爐內(nèi)W 100毫升/分的流量通入壓縮空氣和氮?dú)?體積 比為1:5)。之后隨爐冷卻至室溫，取出娃粉樣品。然后用前述酸洗除雜方法對此娃粉進(jìn)行 處理，其中酸洗處理時間為2小時。所得娃粉中主要金屬雜質(zhì)含量示于表1，相比之前有進(jìn) 一步顯著降低。
[0014] 表1冶金級原料娃粉、酸洗W及高溫處理加酸洗后娃粉中主要金屬雜質(zhì)含量 (ppmw)

【權(quán)利要求】
1. 一種提高硅粉酸洗除雜效果的方法，其特征是將普通酸洗后的硅粉在1200-1400°C 下于空氣-氮?dú)饣旌蠚怏w中保溫1~4小時在硅粉顆粒表面形成化合物層，所述化合物層為 氧化硅和或氮化硅；冷卻后進(jìn)行酸洗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高硅粉酸洗除雜效果的方法，其特征是所述空氣_氮?dú)饣?合氣體由空氣與氮?dú)庖? : O飛的比例混合而成。
【文檔編號】C01B33/037GK104326473SQ201410552654
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】周浪, 尹傳強(qiáng) 申請人:南昌大學(xué)