專利名稱：多晶硅原料低能耗提純制備方法
技術領域：
本發明涉及一種降低太陽能電池多晶硅原料提純能耗的方法，特別涉 及一種多晶硅原料低能耗提純制備方法。
背景技術：
國際上電子級高純(>11N)多晶硅原料制備的主流技術是西門子法即三 氯氫硅(SiHCl3)還原法和硅烷(SiH4)熱分解法，該工藝利用干燥氯化氫在沸
騰床中與冶金硅粉反應
Si(s)+3HCl(g)-SiHCl3(g)+H2(g)(放熱)
生成的SiHCl3與PCl3和BCl3在相對揮發度上有較大差異(它們的沸點 分別為31. 8°C， 74。C和13t:，能有效地用精餾提純。最后在110(TC用H2 還原SiHCl3，是前面氯化反應的逆過程
SiHCI3 ( g)+ H2(g) — Si(s) + 3HC1 (g)
反應析出固態的硅，擊碎后便成為塊狀多晶硅。這樣就可以得到純度為 99.9999999%的多晶硅原料，換句話說，也就是平均十億個硅原子中才有一 個雜質原子。
同時世界各國還有使用改良西門子法(即俄羅斯法)、硅烷法、流態化床 法、冶金法，其中改良西門子法占全球產量的80%以上。但無一例外無論 采用那一種工藝方法，平均提純每公斤多晶硅原料耗電都在250--400度左 右，高能耗，高投入低產出是多晶硅原料成本高居不下的主要原因，嚴重 制約了太陽能電池的普及使用。
發明內容
本發明的目的是提供一種多晶硅原料低能耗提純制備方法，它是通過 對連熔爐的改造，來達到降低能耗的目的。
本發明是這樣來實現的，其制備方法如下，首先將經還原處理的金屬 硅粉碎，再用王水、氫氟酸等酸洗，酸洗后送入連熔爐熔融，連熔爐中間 通入冷卻水管，進行水冷卻，采用充氮隔離空氣，使爐內溫度形成水平溫
度梯度和垂直溫度梯度，從而達到多晶硅原料提純目的，并大幅度降低能
耗和大幅度提升產能；從連熔爐出來的硅材料進入區熔爐，使區熔爐內形 成區間溫度梯度，運用熱趨法排除硅碴，即可得到99.9999%純度的硅。
本發明的優點是利用傳統工藝設備連熔爐進行改造，使爐內形成水 平溫度梯度和垂直溫度梯度，大幅度降低能耗和提升產能；其工藝步驟少， 操作簡單，適用于所有的連熔爐。
圖1為本發明的連熔爐工作示意在圖中，1、硅材料入口 2、冷卻水管 3、爐體4、射頻5、 熔融硅6、硅碴出口 7、硅材料出口
具體實施例方式
本發明制備方法如下，首先將經還原處理后的金屬硅粉碎，再用王水、 氫氟酸等酸洗，酸洗后送入連熔爐熔融，連熔爐中間通入冷卻水管，進行 水冷卻，采用充氮隔離空氣，使爐內溫度形成水平溫度梯度和垂直溫度梯 度，從而達到多晶硅原料提純目的并大幅度降低能耗和大幅度提升產能； 從連熔爐出來的硅材料進入區熔爐，使區熔爐內形成區間溫度梯度，運用 熱趨法排除硅碴，即可得到99.9999%純度的硅。
如圖1所示，本發明對連熔爐進行改造，使連熔爐溫度形成水平梯度 和垂直溫度梯度，酸洗后的硅材料從硅材料入口 l進入，經射頻4加熱溶 融成為熔融硅5，爐體3上下溫度成梯度，1410°C-1450°C，水平溫度成梯 度，分別為1500°C， 1460°C， 1430°C, 1410°C，各區間溫度不同，經冷卻 水管2水冷卻后，硅碴從硅碴出口 6流出，硅材料從硅材料出口 7流出， 再進入區熔爐內。
權利要求
1、 一種多晶硅原料低能耗提純制備方法，其特征是制備方法如下首 先將經還原處理的金屬硅粉碎，再用王水、氫氟酸等酸洗，酸洗后送入連 熔爐熔融，連熔爐中間通入冷卻水管，進行水冷卻，采用充氮隔離空氣， 使爐內溫度形成水平溫度梯度和垂直溫度梯度，從連熔爐出來的硅材料進 入區熔爐，使區熔爐內形成區間溫度梯度，運用熱趨法排除硅碴，即可得到99.9999%純度的硅。
全文摘要
一種多晶硅原料低能耗提純制備方法，首先將經還原處理的金屬硅粉碎，再用王水、氫氟酸等酸洗，酸洗后送入連熔爐熔融，連熔爐內溫度形成水平溫度梯度和垂直溫度梯度，從連熔爐出來的硅材料進入區熔爐，使區熔爐內形成區間溫度梯度，運用熱趨法排除硅碴，即可得到99.9999％純度的硅。本發明的優點是利用傳統工藝設備連熔爐進行改造，使爐內形成水平溫度梯度和垂直溫度梯度，大幅度降低能耗和提升產能；工藝步驟少，操作簡單，適用于所有的連熔爐。
文檔編號C30B29/06GK101122046SQ20071005224
公開日2008年2月13日 申請日期2007年5月22日 優先權日2007年5月22日
發明者羅應明, 力 郭 申請人:晶湛(南昌)科技有限公司