一种温度梯度分离硅中硬质夹杂的方法技术

本发明专利技术涉及电子束熔炼技术领域，特别涉及一种温度梯度分离硅中硬质夹杂的方法。本发明专利技术利用电子束特征热场实现SiC、Si3N4等硬质夹杂的分离：结合碳、氮在硅中的溶解性质、硅熔体自身的性质以及电子束熔炼温度梯度大的特性，构建电子束特征热场，基于硅中碳、氮元素的迁移‑析出‑沉积原理，实现SiC、Si3N4等硬质夹杂的聚集和高效分离；选用多晶硅铸锭/提纯过程产生的顶皮料作为原料，通过熔化‑溶解(高温区)‑析出(低温区)‑沉积实现了硬质夹杂的去除，去除硬质夹杂的效果显著，工业化应用前景广阔；该方法制得的产品硬质夹杂去除效果好，且具有成本低、提纯效率高等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种温度梯度分离硅中硬质夹杂的方法
本专利技术涉及电子束熔炼
，特别涉及一种温度梯度分离硅中硬质夹杂的方法。
技术介绍
太阳能级多晶硅是光伏产业的主要原材料，随着光伏产业的持续发展，对多晶硅材料的需求日益增长。我国已成为多晶硅最大的产出国与需求国，且大量依赖进口，尚需扩大生产规模。然而，受到制备过程中的杂质再分配及熔炼环境的污染，多晶硅铸锭的出成率不足70％，铸锭顶部区域富含碳杂质、边缘富含氮杂质，无法直接利用。对该部分硅料进行提纯，重新获得高纯度的多晶硅材料，实现硅材料的再生利用，经济和社会意义重大。在冶金法制备太阳能级多晶硅的铸锭过程后，铸锭的出成率仅为70％，其顶部及侧边近30％的铸锭区域积累了大量的SiC、Si3N4夹杂以及金属杂质，这些区域的纯度仅为3N(99.9％)。由前所述，金属杂质目前已有极为有效的提纯方式。但是，对于C、N及其析出生成的SiC、Si3N4非金属夹杂颗粒，由于其在各种工艺中来源的多样性，也使得研究其分布和去除存在一定的难度，现今传统工艺中对碳、氮杂质的控制虽取得了一定的效果，但是仍不能满足更高质量太阳能电池对硅材料的要求，废弃的尾料也极难回收再利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度梯度分离硅中硬质夹杂的方法，其特征是：具体包括以下步骤：A.装料：在料仓、熔炼坩埚、送料小车中均装入多晶硅铸锭/提纯过程产生的顶皮料，原料中硅的含量为90‑99wt％，在凝固坩埚中用高纯硅料铺底；B.预热电子枪：装料完毕后，电子束炉抽真空，当真空度小于0.5Pa时开始预热3把电子枪，其中2把电子枪照射熔炼坩埚，另1把电子枪照射凝固坩埚，预热20‑40min，预热完成后进入硅料熔化阶段；C.硅料熔化：根据观察窗中观察到的熔化状况及熔化过程中真空度的变化情况保证真空小于0.5Pa，逐渐增加照射熔炼坩埚的2把电子枪的功率，使熔炼坩埚内的硅料部分熔化并在坩埚底部形成一层凝壳，通过控制电子束功率...

【技术特征摘要】
1.一种温度梯度分离硅中硬质夹杂的方法，其特征是：具体包括以下步骤：A.装料：在料仓、熔炼坩埚、送料小车中均装入多晶硅铸锭/提纯过程产生的顶皮料，原料中硅的含量为90-99wt％，在凝固坩埚中用高纯硅料铺底；B.预热电子枪：装料完毕后，电子束炉抽真空，当真空度小于0.5Pa时开始预热3把电子枪，其中2把电子枪照射熔炼坩埚，另1把电子枪照射凝固坩埚，预热20-40min，预热完成后进入硅料熔化阶段；C.硅料熔化：根据观察窗中观察到的熔化状况及熔化过程中真空度的变化情况保证真空小于0.5Pa，逐渐增加照射熔炼坩埚的2把电子枪的功率，使熔炼坩埚内的硅料部分熔化并在坩埚底部形成一层凝壳，通过控制电子束功率在熔池内形成100℃/cm-160℃/cm的温度梯度，同时逐渐增加照射凝固坩埚的电子枪的功率到250kW，使凝固坩埚内的高纯硅料完全熔化；D.硅料熔炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：石爽，张磊，李鹏廷，姜大川，谭毅，
申请(专利权)人：青岛蓝光晶科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37