过共晶Al-Si合金电磁分离过程中的晶体生长行为及杂质分凝规律
发布时间：2021-12-10 03:49
目前,化学法是制备太阳能级硅的主要方法,但成本和能耗较高,难以满足光伏行业的健康快速发展。开发低成本、低能耗的太阳能级硅制备工艺是光伏产业可持续发展的必由之路。Al-Si合金精炼法提纯太阳能级硅具有成本低、能耗低、环境友好等优势,已成为当前硅提纯领域的研究热点。但传统的凝固技术难以有效分离合金中的初晶硅,导致熔剂金属Al的回收利用情况不理想。此外Al-Si合金凝固过程中金属杂质的分布特征和分凝行为目前尚缺乏系统的研究,亟需开展进一步的深入探索。针对目前Al-Si合金提纯硅存在的问题,本文采用实验研究与理论分析相结合的手段,对初晶硅的生长行为、分离机理和金属杂质的去除规律进行了系统的研究。得到如下主要结论:（1）采用高温界面实时探测技术获得了固-液界面的迁移速度,建立了固-液界面高度与Al-Si合金下拉距离之间的关系。结果表明,随着硅含量的增加或下拉速率的增大,初晶硅富集区高度增加、初晶硅平均生长速率增大。（2）由初晶硅的形貌分析可知,当Al-45 wt%Si、Al-55 wt%Si和Al-65 wt%Si合金在拉速为5μm/s的条件下凝固时,初晶硅富集区中硅晶体为块状、胞状、和胞状枝晶...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界能源结构发展趋势
图 1.2 改良西门子法工艺流程图[15]Fig. 1.2 The flow chart of Modified Siemens 硅烷法硅烷实际上是甲硅烷，硅烷法主要是精馏提纯中间产物硅烷，然后通过热制备高纯多晶硅。生产过程由硅烷的制备、硅烷的提纯和硅烷的热分解组成图 1.3 所示。该方法可在 800～900℃下分解得到超高纯硅，分解温度较低。H4制备过程中，金属杂质一般很难生成挥发性的金属氢化物气体，可有效避属杂质对中间化合物的污染，硅烷中的杂质主要为 B 和 P 等非金属。但由于属于易燃易爆气体，不易保存和运输，因此该方法的安全风险较高。
图 1.2 改良西门子法工艺流程图[15]Fig. 1.2 The flow chart of Modified Siemens② 硅烷法硅烷实际上是甲硅烷，硅烷法主要是精馏提纯中间产物硅烷，然后通过解制备高纯多晶硅。生产过程由硅烷的制备、硅烷的提纯和硅烷的热分解组如图 1.3 所示。该方法可在 800～900℃下分解得到超高纯硅，分解温度较低SiH4制备过程中，金属杂质一般很难生成挥发性的金属氢化物气体，可有效金属杂质对中间化合物的污染，硅烷中的杂质主要为 B 和 P 等非金属。但由烷属于易燃易爆气体，不易保存和运输，因此该方法的安全风险较高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]日德美三国光伏发展经验及其借鉴意义[J]. 钱鹏展. 中外能源. 2017(11)
[2]中国成为全球最大可再生能源生产国[J]. 舟丹. 中外能源. 2017(09)
[3]中国光伏产业发展的影响因素及对策分析[J]. 马谦青. 现代商业. 2017(24)
[4]2016年我国光伏产品进出口分析[J]. 电器工业. 2017(03)
[5]铝硅熔体黏度对初晶硅富集和分离的影响机制（英文）[J]. 余文轴,马文会,郑忠,蒋伟燕,李杰,田茂洪. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(02)
[6]世界能源消费结构进一步优化,非化石能源占比持续上升[J]. 中国石油企业. 2016(12)
[7]2015年中国能源生产与消费现状[J]. 周庆凡. 石油与天然气地质. 2016(04)
[8]硅晶体生长速率与过冷度关系的分子动力学模拟研究[J]. 周耐根,张弛,刘博,李克,周浪. 人工晶体学报. 2016(01)
[9]真空定向凝固去除硅中杂质铝的研究[J]. 郑达敏,魏奎先,马文会,戴永年. 特种铸造及有色合金. 2015(04)
[10]多晶硅精炼提纯过程中铝硅合金的低温电解分离[J]. 李佳艳,李超超,李亚琼,谭毅. 材料工程. 2013(11)
博士论文
[1]Si-Al（-Sn）合金凝固精炼过程中硼杂质分凝行为的研究[D]. 李亚琼.大连理工大学 2015
硕士论文
[1]电子束熔炼提纯冶金级硅工艺研究[D]. 王强.大连理工大学 2010
本文编号：3531851
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界能源结构发展趋势
图 1.2 改良西门子法工艺流程图[15]Fig. 1.2 The flow chart of Modified Siemens 硅烷法硅烷实际上是甲硅烷，硅烷法主要是精馏提纯中间产物硅烷，然后通过热制备高纯多晶硅。生产过程由硅烷的制备、硅烷的提纯和硅烷的热分解组成图 1.3 所示。该方法可在 800～900℃下分解得到超高纯硅，分解温度较低。H4制备过程中，金属杂质一般很难生成挥发性的金属氢化物气体，可有效避属杂质对中间化合物的污染，硅烷中的杂质主要为 B 和 P 等非金属。但由于属于易燃易爆气体，不易保存和运输，因此该方法的安全风险较高。
图 1.2 改良西门子法工艺流程图[15]Fig. 1.2 The flow chart of Modified Siemens② 硅烷法硅烷实际上是甲硅烷，硅烷法主要是精馏提纯中间产物硅烷，然后通过解制备高纯多晶硅。生产过程由硅烷的制备、硅烷的提纯和硅烷的热分解组如图 1.3 所示。该方法可在 800～900℃下分解得到超高纯硅，分解温度较低SiH4制备过程中，金属杂质一般很难生成挥发性的金属氢化物气体，可有效金属杂质对中间化合物的污染，硅烷中的杂质主要为 B 和 P 等非金属。但由烷属于易燃易爆气体，不易保存和运输，因此该方法的安全风险较高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]日德美三国光伏发展经验及其借鉴意义[J]. 钱鹏展. 中外能源. 2017(11)
[2]中国成为全球最大可再生能源生产国[J]. 舟丹. 中外能源. 2017(09)
[3]中国光伏产业发展的影响因素及对策分析[J]. 马谦青. 现代商业. 2017(24)
[4]2016年我国光伏产品进出口分析[J]. 电器工业. 2017(03)
[5]铝硅熔体黏度对初晶硅富集和分离的影响机制（英文）[J]. 余文轴,马文会,郑忠,蒋伟燕,李杰,田茂洪. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(02)
[6]世界能源消费结构进一步优化,非化石能源占比持续上升[J]. 中国石油企业. 2016(12)
[7]2015年中国能源生产与消费现状[J]. 周庆凡. 石油与天然气地质. 2016(04)
[8]硅晶体生长速率与过冷度关系的分子动力学模拟研究[J]. 周耐根,张弛,刘博,李克,周浪. 人工晶体学报. 2016(01)
[9]真空定向凝固去除硅中杂质铝的研究[J]. 郑达敏,魏奎先,马文会,戴永年. 特种铸造及有色合金. 2015(04)
[10]多晶硅精炼提纯过程中铝硅合金的低温电解分离[J]. 李佳艳,李超超,李亚琼,谭毅. 材料工程. 2013(11)
博士论文
[1]Si-Al（-Sn）合金凝固精炼过程中硼杂质分凝行为的研究[D]. 李亚琼.大连理工大学 2015
硕士论文
[1]电子束熔炼提纯冶金级硅工艺研究[D]. 王强.大连理工大学 2010
本文编号：3531851
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