硅鋁合金中錫的添加對(duì)初晶硅回收的影響及錫的電解沉積研究.pdf

1、能源危機(jī)的日益嚴(yán)重使得人們迫切地加大對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)，太陽(yáng)能作為新能源的一種，以其廣泛的分布、使用安全可靠、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)得到了各國(guó)的廣泛重視和應(yīng)用。光伏發(fā)電作為太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域的主要技術(shù)形式，是人們研究和探索的重中之重。美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家先后啟動(dòng)了各自的光伏發(fā)展計(jì)劃，我國(guó)也于2009年頒布了《關(guān)于實(shí)施金太陽(yáng)示范工程的通知》，大力發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電工程，至2011年底，裝機(jī)總量從300MW增加到了3 GW。
　　然而用作太陽(yáng)能電池最

2、主要原料的高純多晶硅材料卻存在嚴(yán)重的供料不足，無(wú)法填補(bǔ)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)飛速發(fā)展帶來(lái)原料需求的缺口。冶金法作為一種有效的低成本、低能耗、低污染的制備高純多晶硅的方法，其最大的特點(diǎn)在于有針對(duì)性的對(duì)多晶硅中的金屬雜質(zhì)、磷(P)雜質(zhì)和硼(B)雜質(zhì)進(jìn)行有效去除，最終將多晶硅純度提升到適用于太陽(yáng)電池發(fā)電要求的6N水平。
　　冶金法提純多晶硅技術(shù)發(fā)展的十幾年中，許多新技術(shù)被不斷提出。對(duì)于金屬雜質(zhì)和P雜質(zhì)的去除已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，各自具備了穩(wěn)定的

3、工藝路線。對(duì)于B雜質(zhì)而言，合金精煉是一種有效的除雜方法，由于合金金屬的加入，如何提高該種方法應(yīng)用過(guò)程中初晶硅的回收率以及合金金屬的回收非常重要。
　　本論文主要以合金精煉法有效去除多晶硅中B雜質(zhì)為基礎(chǔ)，從初晶硅和溶劑金屬的回收出發(fā)，以晶體合金生長(zhǎng)和電化學(xué)為依據(jù)，分別研究合金精煉過(guò)程中初晶硅和作為溶劑的金屬Sn的有效回收，希望推動(dòng)合金精煉技術(shù)在冶金法去除多晶硅中雜質(zhì)方面的工業(yè)化應(yīng)用，得到如下結(jié)論:
　　(1)電阻加熱熔煉的合金

4、鑄錠中，初晶硅均勻地分布在鑄錠內(nèi);而中頻感應(yīng)加熱熔煉后的合金鑄錠，首先析出的初晶硅富集在合金底部;在Si-Al合金中添加金屬Sn可以增加初晶硅的枝晶寬度，原合金中Si所含比例越小，金屬Sn的添加對(duì)于初晶硅枝晶寬度的增加效果越明顯。
　　(2)金屬Sn的添加可以提高合金中初晶硅的回收率，與理論回收率相比，Sn的添加對(duì)于初晶硅實(shí)際回收率的影響趨勢(shì)是一致的，但在數(shù)值上要低5-10％;對(duì)于相同的合金成分，降低合金的冷卻速率可以使初晶硅回收

5、率增加，當(dāng)合金冷卻速率降低至1K/min時(shí)，初晶硅回收率與10 K/min相比可以增加15-20％。
　　(3)采用油浴常壓消解法，HF-HNO3混酸消解硅樣品，通過(guò)加入甘露醇抑制B元素的揮發(fā)，方法的回收率可以到達(dá)95％以上;相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于3.0％。檢出限為0.036μg/ml，該方法的精密度、準(zhǔn)確度均能滿足要求，且操作簡(jiǎn)便。Al-Si二元合金中Sn的加入對(duì)B有較好的分凝能力，隨著Sn含量的增加，B的去除能力稍有削弱，但是仍能

6、有效去除B雜質(zhì)。
　　(4)當(dāng)電流密度較小時(shí)，電流效率會(huì)隨著電流密度的增加而增加，由89％增加到93％;而當(dāng)電流密度大于0.4 A/cm2時(shí)，電流效率反而會(huì)逐漸降低;電解液的pH值和電解時(shí)間都會(huì)影響電流效率的大小，在酸性條件下，強(qiáng)酸條件下有利于金屬Sn的電解，而在堿性條件下該過(guò)程無(wú)法順利進(jìn)行;電流效率會(huì)隨著沉積時(shí)間的增加而增加，但當(dāng)沉積時(shí)間達(dá)到8min時(shí)，表面沉積的金屬Sn會(huì)出現(xiàn)脫落而導(dǎo)致電流效率的降低。
　　(5)當(dāng)改變攪