光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺制造技术

本发明专利技术公开了光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺，对光伏产业链可回收硅料进行再生提纯，得到符合太阳能级标准的硅料，该工艺包括：（1）分类清洗，（2）熔炼除杂，（3）真空溢留除杂，（4）产品分类步骤。该工艺具有环保、简单、节能、低成本的特点，符合太阳能级标准的硅料的产出率＞70%，硅料纯度从2‑3N提纯到6N以上。

Regeneration and purification process of recycled silicon material in photovoltaic industry chain

The invention discloses a photovoltaic industry chain Recyclable silicon material regeneration purification process, the photovoltaic industry chain Recyclable silicon material regeneration and purification, get in line with the standard of solar grade silicon material, the process includes: (1) the classification of cleaning, (2) melting impurities (3) vacuum overflow impurity (4 left, the product classification steps). The process has the characteristics of environmental protection, energy saving, simple, low cost, in line with the standard of solar grade silicon material output rate of more than 70% and the purity of silicon material from 2 3N to more than 6N purification.

【技术实现步骤摘要】
光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺
本专利技术涉及光伏硅料回用
，具体的，涉及光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺。
技术介绍
据2016年国家能源局印发的《太阳能发展“十三五”规划》太阳能的发展目标：到2020年底，太阳能发电装机达到1.1亿千瓦以上，其中，光伏发电装机达到1.05亿千瓦以上，太阳能年利用量达到1.4亿吨标准煤以上。为达到“十三五”规划的发展目标，每年需要铸锭炉提纯和铸锭硅料或者拉单晶硅料达到100万吨以上，将产生大约30万吨左右的光伏产业链边皮和头尾回收硅料。如此数量之大的回收硅料，目前还没有查找到国内外文献报道有关技术可进行处理。部分企业为了降低成本，将部分回收硅料掺杂到高纯硅中进行铸锭，造成电池不稳定和衰减率高等缺陷，但是依然还有大量光伏产业链后的回收硅料无法处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺。本专利技术的目的通过以下技术方案来具体实现的：光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺，对光伏产业链可回收硅料进行再生提纯，得到符合太阳能级标准的硅料，该工艺包括：（1）分类清洗，（2）熔炼除杂，（3）真空溢留除杂，（4）产品分类步骤。进一步的，具体包括如下步骤：（1）分类清洗，具体方法如下：分类：将回收的硅料按电阻率进行分类，分成电阻率＜0.5Ω·cm、0.5~3Ω·cm和＞3Ω·cm三类；表面机械处理：对分类后的硅料表面进行机械打磨和喷砂处理，去掉硅料表皮；湿法清洗：采用溶液浸泡法处理硅料，所述溶液包括酸-H2O2水溶液、NH4OH-H2O2水溶液，H2SO4-H2O2水溶液可去除硅料表面的有机污染物和金属，NH4OH-H2O2水溶液可去除硅料表面的颗粒，根据硅料表面的污染情况单独使用或联合使用；纯水清洗：经过湿法清洗后的硅料用纯水通过超声波技术进行清洗，然后烘干；（2）熔炼除杂，具体方法如下：经过步骤（1）分类清洗的硅料放入熔炼坩埚中送入真空炉，炉内温度控制在1500~1700℃，硅料完全熔化后，控制液态硅温度在1500℃以上；启动吹气除杂系统，向液态硅中吹入氩气，利用氩气带入电泳剂颗粒，去除硅料中的P、B及其他杂质；（3）真空溢留除杂，具体方法如下：将步骤（2）熔炼除杂后的液态硅转移到溢留包内，转移前向溢留包通入氩气，液态硅转移后用盖罩盖住溢留包，使溢留包处于封闭环境中；对溢留包抽真空，调整通入溢留包的氩气流量和压力，开启加热装置，所述加热装置包括内部加热器和顶部加热器，对溢留包顶面和内部的液体硅进行加热，加热装置进行自转运动，顶部加热器的温度始终＞1450℃，内部加热器的温度从1560℃降至1450℃，降温过程中溢留包始终通入氩气；溢留包加热装置开启的同时也开启冷却水，对溢留包四周及底部外表面进行冷却，液态硅从四周向中心凝固，整个过程保持溢留包内部加热器和包内凝固硅料外壁的温差为90~150℃，真空溢留除杂的最后阶段，将溢留包中心的液态硅倒入铸锭构成的水箱内冷却，溢留包内凝固的硅料降温至200℃时进行拆包，取出硅料；（4）产品分类：经步骤（3）真空溢留除杂得到的硅料按P、B和总金属的含量进行分类，分选出符合太阳能级多晶硅标准的硅料。更进一步的，所述步骤（1）中，表面机械处理的喷砂处理包括高压喷射法、离心喷射法、流体力学法，去掉硅料表皮的厚度为：四周和底部表皮为0.1~8mm，顶部表皮为0.2~10mm；湿法清洗中，溶液浸泡的时间为15~120min，所述酸-H2O2水溶液中酸、H2O2和水的体积比为3~10:1:1，所述酸为25~60wt%硫酸或30~40wt%盐酸，所述NH4OH-H2O2水溶液中NH4OH、H2O2和水的体积比为2~8:1:1，所述NH4OH为20~30wt%氨水，所述H2O2的质量分数为25~35%；所述烘干过程在真空中进行。更进一步的，所述步骤（2）中，所述真空炉包括真空中频炉、真空熔炼炉，加热熔化硅料过程在真空或惰性气体保护下进行；所述氩气的纯度＞99.99%，氩气的压力为0.2~1Mpa，流量为0.05~0.5m3/h，所述电泳剂包括钙系和/或钠系电泳剂；所述熔炼坩埚材质为石墨或刚玉；熔炼除杂时间和电泳剂的用量为：电阻率在0.5~3Ω·cm的硅料，加入电泳剂的量为硅料重量的1/150~1/300，处理时间为5~10h；电阻率＜0.5Ω·cm的硅料，加入电泳剂的量为硅料重量的1/50~1/150，处理时间为10~15h；电阻率＞3Ω·cm的硅料，加入电泳剂的量为硅料重量的1/300~1/450，处理时间为3~5h。更进一步的，所述步骤（3）中，通入溢留包的氩气经脱油、脱脂和干燥处理，氩气通过从溢留包上部插入的吹气管或溢留包底部通入，液态硅倒入溢留包前通入氩气的压力为0.3~0.6Mpa，流量为0.1~0.6m³/min，液态硅移入溢留包并加盖后通入的氩气压力为0.1~0.3MPa，流量为0.05~0.2m³/min；溢留包抽真空后真空度保持4000~6000Pa；所述内部加热器为硅钼棒加热器或石墨加热器，位于溢留包中心，所述顶部加热器为石墨加热器；降温过程的时间为：电阻率在0.5~3Ω·cm的硅料，时间为5~10h；电阻率＜0.5Ω·cm的硅料，时间＞10h；电阻率＞3Ω·cm的硅料，时间＜5h；所述冷却水温度＜25℃，水压为0.2~0.6Mpa，流量为30~75m3/h。更进一步的，所述步骤（4）中，P≤0.5pptWt、B≤0.3pptWt、总金属含量≤1pptWt的硅料符合太阳能级多晶硅标准。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术是专门针对光伏产业链可回收硅料再提纯生产技术，具有环保、简单、节能、低成本的特点；（2）可规模化生产出符合国际SEMIPV17-1012标准的太阳能级多晶硅铸锭用硅料，符合标准的硅料产出率大于70%，大大提高光伏产业链可回收料再生产铸锭质量；（3）除杂过程中吹入的气体对硅液有搅拌作用，不断让表面硅液和内部硅液发生质量交换，去除易挥发杂质，溢留包吹气使固液面上杂质快速扩散到液态中，减少了杂质对高纯固态硅的扩散；（4）溢留除杂中的低纯硅在液体状态时进行了分离，实现了高纯度硅和低纯度硅的快速分离；（5）吹气使液态硅始终处于动态状态，实现了动态的定向凝固；（6）在液态硅内部加热，提高了热源的利用率；（7）硅料纯度从2-3N提纯到6N以上。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺，对光伏产业链可回收硅料进行再生提纯，得到符合太阳能级标准的硅料，该工艺包括：（1）分类清洗，（2）熔炼除杂，（3）真空溢留除杂，（4）产品分类步骤。具体包括如下步骤：（1）分类清洗分类：光伏产业链可回收硅料分为四周边皮、锅底料和头尾料，根据不同部位的电阻率，推算出其杂质含量范围。一般提纯四周、头部回收硅料、铸锭头部回收硅料和拉单晶硅锅底料等电阻率相对偏小，而提纯底部回收硅料、铸锭四周、底部回收硅料和单晶硅棒边皮硅料等电阻率相对偏高。由电阻测试仪与人工配合对光伏产业链可回收硅料进行筛选，参照不同电阻测量范围，进行不同的提纯技术处理时间。电阻率在0.5~3Ω·cm之间的硅料按照正常提纯时间进行熔炼除杂和本文档来自技高网...

【技术保护点】
光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺，对光伏产业链可回收硅料进行再生提纯，得到符合太阳能级标准的硅料，其特征在于，该工艺包括：（1）分类清洗，（2）熔炼除杂，（3）真空溢留除杂，（4）产品分类步骤。

【技术特征摘要】
1.光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺，对光伏产业链可回收硅料进行再生提纯，得到符合太阳能级标准的硅料，其特征在于，该工艺包括：（1）分类清洗，（2）熔炼除杂，（3）真空溢留除杂，（4）产品分类步骤。2.根据权利要求1所述的光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）分类清洗，具体方法如下：分类：将回收的硅料按电阻率进行分类，分成电阻率＜0.5Ω·cm、0.5~3Ω·cm和＞3Ω·cm三类；表面机械处理：对分类后的硅料表面进行机械打磨和喷砂处理，去掉硅料表皮；湿法清洗：采用溶液浸泡法处理硅料，所述溶液包括酸-H2O2水溶液、NH4OH-H2O2水溶液，H2SO4-H2O2水溶液可去除硅料表面的有机污染物和金属，NH4OH-H2O2水溶液可去除硅料表面的颗粒，根据硅料表面的污染情况单独使用或联合使用；纯水清洗：经过湿法清洗后的硅料用纯水通过超声波技术进行清洗，然后烘干；（2）熔炼除杂，具体方法如下：经过步骤（1）分类清洗的硅料放入熔炼坩埚中送入真空炉，炉内温度控制在1500~1700℃，硅料完全熔化后，控制液态硅温度在1500℃以上；启动吹气除杂系统，向液态硅中吹入氩气，利用氩气带入电泳剂颗粒，去除硅料中的P、B及其他杂质；（3）真空溢留除杂，具体方法如下：将步骤（2）熔炼除杂后的液态硅转移到溢留包内，转移前向溢留包通入氩气，液态硅转移后用盖罩盖住溢留包，使溢留包处于封闭环境中；对溢留包抽真空，调整通入溢留包的氩气流量和压力，开启加热装置，所述加热装置包括内部加热器和顶部加热器，对溢留包顶面和内部的液体硅进行加热，加热装置进行自转运动，顶部加热器的温度始终＞1450℃，内部加热器的温度从1560℃降至1450℃，降温过程中溢留包始终通入氩气；溢留包加热装置开启的同时也开启冷却水，对溢留包四周及底部外表面进行冷却，液态硅从四周向中心凝固，整个过程保持溢留包内部加热器和包内凝固硅料外壁的温差为90~150℃，真空溢留除杂的最后阶段，将溢留包中心的液态硅倒入铸锭构成的水箱内冷却，溢留包内凝固的硅料降温至200℃时进行拆包，取出硅料；（4）产品分类：经步骤（3）真空溢留除杂得到的硅料按P、B和总金属含量进行分类，分选出符合太阳能级多晶硅标准的硅料。3.根据权利要求2所述的光伏产业链可回收硅料再生提纯工艺，其特征在于，所述步骤（1）中，表面机械处理的喷砂处理包括高压喷射法、离心喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文秀，
申请(专利权)人：宜兴市昱元能源装备技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32