發(fā)布時(shí)間：2018-05-15 09:39

  本文選題：復(fù)合熔析精煉 + 非金屬雜質(zhì)硼��； 參考：《昆明理工大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：目前,太陽(yáng)能作為一種可再生清潔能源受到廣泛的關(guān)注,而作為太陽(yáng)能電池主要原料的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅需求量急劇增加。多晶硅的制備技術(shù)主要有改良西門(mén)子法、硅烷法和冶金法等。由于以改良西門(mén)子法為代表的化學(xué)法在材料提純過(guò)程中物料經(jīng)過(guò)了多次相態(tài)轉(zhuǎn)變(固態(tài)-氣態(tài)、氣態(tài)-固態(tài))過(guò)程,造成了產(chǎn)品成本及生產(chǎn)能耗高,并不能滿足光伏產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)要求。近年來(lái),冶金法制備太陽(yáng)能級(jí)多晶硅已經(jīng)成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。B是一種極為重要的難去除雜質(zhì)。精煉過(guò)程中,由于非金屬雜質(zhì)B的分凝系數(shù)較大,很難通過(guò)傳統(tǒng)冶金法中的定向凝固、酸洗等過(guò)程去除。氧化造渣精煉對(duì)B雜質(zhì)有一定的去除效果,但是就目前的研究而言存在凈化效果不理想、渣硅分離困難等亟待解決的難題。復(fù)合熔析精煉是在合金熔析精煉的同時(shí)進(jìn)行熔渣氧化精煉的過(guò)程。本文采用復(fù)合熔析精煉的方法提純工業(yè)硅,較為高效的去除了工業(yè)硅中B雜質(zhì),并縮短了工藝流程、降低了能耗。本論文分別從渣系和合金兩個(gè)方面探討了熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)及物性等因素對(duì)精煉效果的影響,并且探討了電場(chǎng)強(qiáng)化復(fù)合熔析精煉對(duì)B雜質(zhì)去除的效果與機(jī)理。(1)復(fù)合熔析精煉對(duì)雜質(zhì)B有較好的去除效果。隨著合金中Sn含量的提高,B的分配系數(shù)呈增大趨勢(shì),LB從3.16增大到13.8。當(dāng)合金中Sn含量為70%時(shí),精煉后硅中B含量?jī)H為0.89 ppmw,得到了極為理想的凈化效果。在復(fù)合熔析精煉過(guò)程中,合金粘度將直接影響渣金界面處雜質(zhì)B的氧化過(guò)程及氧化產(chǎn)物的最終去除。原料合金化后極大的降低了合金粘度,由最初的0.94 mPa·s降低到0.67mPa-s,降低了近三分之一。隨著合金中Sn比例的增加,合金粘度降低,兩種渣的LB都呈上升趨勢(shì),分別從1.8和2.3提高到10.1和12.3,大大提升了精煉效果。而且由于熔渣與Sn-Si合金的密度相差較大,而且冷卻后合金物理性質(zhì)如韌性、強(qiáng)度等跟熔渣有較大差異,通過(guò)復(fù)合熔析精煉能夠很好的解決渣金分離困難、硅損失率高的問(wèn)題。(2) CaO-SiO2-Al2O3三元渣系在光學(xué)堿度為0.65～0.67范圍內(nèi),LB隨光學(xué)堿度的增大而從3.2提高至10.08,精煉硅中雜質(zhì)B剩余量明顯降低,當(dāng)光學(xué)堿度為0.67時(shí)僅為1.2ppmw,而其分配系數(shù)高達(dá)10.08。加入Na2O成分后可以適當(dāng)增加光學(xué)堿度,達(dá)到提高渣系氧化能力的目的。在CaO-SiO2-Al2O3-Na2O四元渣系對(duì)Sn-50%Si合金進(jìn)行精煉時(shí),精煉效果隨著渣系成份的變化而改變,當(dāng)Na2O的增加時(shí),LB最高可達(dá)11。(3)電場(chǎng)強(qiáng)化復(fù)合熔析精煉可極大的提高雜質(zhì)B的去除效率。本文提出了一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)化下的復(fù)合熔析精煉熱力學(xué)公式。該公式可以直觀的展現(xiàn)出電場(chǎng)強(qiáng)化下復(fù)合熔析精煉過(guò)程中各因素如B及B01.5的活度系數(shù)等熱力學(xué)參數(shù)和外加電場(chǎng)對(duì)LB的影響。隨著電壓的增大,硼的分配系數(shù)呈增大趨勢(shì)。在精煉工業(yè)硅的過(guò)程中,電壓為6v時(shí)LB高達(dá)5.7,其值較之于外加電場(chǎng)為Ov時(shí)提升了近十倍。當(dāng)在6v的電壓下通過(guò)CaO-SiO2-Al2O3三元渣系精煉Si-50% Sn時(shí),LB最高值可達(dá)32.8。
[Abstract]:This paper discusses the effect and mechanism of chemical process on the removal of impurity B from slag system and alloy . ( 2 ) The CaO - SiO2 - Al2O3 ternary slag has an optical basicity of 0.65 - 0.67 , and LB increases from 3.2 to 10.08 with the increase of optical basicity , and the residual amount of impurity B in refined silicon is obviously reduced . When the basicity is 0.67 , the residual amount of impurity B is obviously increased . As the amount of Na2O increases , the distribution coefficient of boron can be increased as much as 10.08 . In the process of refining industrial silicon , the value of LB is up to 5.7 , and the maximum value of LB is up to 32.8 when the Si - 50 % Sn is refined through CaO - SiO2 - Al2O3 ternary slag at 6v .

【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ127.2;TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張明杰;李繼東;陳建設(shè);;太陽(yáng)能電池及多晶硅的生產(chǎn)[J];材料與冶金學(xué)報(bào);2007年01期

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1 丁朝;冶金級(jí)硅造渣氧化精煉除硼研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：1891921