提高Al-Si合金法制备高纯多晶硅收率的工艺研究

发布时间：2023-03-28 22:52

　　随着光伏行业的快速发展,对高纯多晶硅原料的需求越来越大。合金法提纯以其杂质去除率高、环境友好等优点成为一种极具潜力的太阳能级高纯多晶硅制备技术。Al-Si合金是研究最为广泛的合金体系。由于Al-Si合金共晶成分较高(Al-12.7 wt.%Si),造成Si原料的大量浪费。因此,如何提高初晶硅收率并降低杂质含量是制约该技术规模化应用的瓶颈之一。针对以上问题,本论文开展了采用半固态热处理技术和Al-Si-Sn三元合金体系来提高合金法制备高纯多晶硅收率的研究。论文获得了以下研究成果。在半固态热处理研究方面:首次采用半固态热处理技术制备高纯多晶硅,达到了增加收率的目的。发现低温半固态热处理(<600℃)有利于初晶硅晶粒长大,“熟化效应”是初晶硅收率增加的主要原因。半固态热处理时,溶解的共晶硅团聚在一起形成团簇,并沉积在近邻的初晶硅表面,使初晶硅的尺寸增加。初晶硅中的杂质含量随热处理时间的延长逐渐降低,同时片状初晶硅之间的“分离效应”有利于杂质的去除,显著降低了 Al对初晶硅的污染。对于Al-50Si合金,最佳的半固态热处理工艺为590℃保温35 min。此时,初晶硅收率为88.8%,高于...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 太阳能级高纯多晶硅的制备方法及工艺路线
        1.2.1 化学法制备太阳能级高纯多晶硅
        1.2.2 冶金法制备太阳能级高纯多晶硅
    1.3 合金法制备太阳能级高纯多晶硅
    1.4 本文的研究目的及主要内容
第二章 实验材料和实验方法
    2.1 Al-Si合金铸锭的制备工艺
    2.2 初晶硅组织形貌分析
    2.3 初晶硅收率分析
    2.4 初晶硅成分分析
第三章 半固态热处理技术对初晶硅收率和纯度的影响研究
    3.1 半固态热处理Al-50Si合金样品的制备
    3.2 半固态热处理时间对初晶硅收率和纯度的影响
        3.2.1 半固态热处理时间对初晶硅形貌的影响
        3.2.2 半固态热处理时间对初晶硅收率的影响
        3.2.3 半固态热处理时间对初晶硅杂质含量的影响
    3.3 半固态热处理温度对初晶硅收率和纯度的影响
        3.3.1 半固态热处理温度对初晶硅形貌的影响
        3.3.2 半固态热处理温度对初晶硅收率的影响
        3.3.3 半固态热处理温度对初晶硅杂质含量的影响
    3.4 半固态热处理过程中熟化效应的准原位表征
    3.5 本章小结
第四章 Sn元素对初晶硅收率和纯度的影响研究
    4.1 Al-Si-Sn三元合金样品的制备和分析方法
    4.2 Sn含量对初晶硅收率和纯度的影响
        4.2.1 Sn含量对初晶硅形貌的影响
        4.2.2 Sn含量对初晶硅收率的影响
        4.2.3 Sn含量对初晶硅杂质含量的影响
    4.3 冷却速率对初晶硅形貌和收率的影响
        4.3.1 冷却速率对初晶硅形貌的影响
        4.3.2 冷却速度对初晶硅收率的影响
    4.4 Sn元素对初晶硅杂质去除机理分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简介



本文编号：3773451