太阳能级多晶硅切割废料中硅的回收研究

发布时间：2023-03-31 07:36

　　目前用于硅基太阳能电池的太阳能级硅铸锭主要有两种切割方式,一种是传统的砂线切割法,另一种是新型的金刚石线切割法。后者由于切出的硅片质量好、切割过程效率高,逐渐成为主流的切割方法。但在切割过程中约有40%高纯硅变成切割粉废料,并造成环境污染。将这些废料中的高纯硅进行有效回收再利用成为亟待解决的问题。本论文采用两步法烧结和冶金法两种工艺对切割粉进行回收与纯化,系统地研究了切割粉的回收过程中的烧结机理与杂质去除机制,为金刚石线切割粉的回收利用提供了理论依据。本论文的主要研究结果如下:(1)研究了金刚石线切割粉的无压烧结过程对酸洗浸出中杂质去除率的影响。研究结果表明,两步法烧结有利于酸洗过程中杂质的去除与硅料的回收。与单一酸洗工艺对比,经过两步法烧结后与酸洗组合工艺后的切割粉块体,酸洗后硅的产率从63.12%提升至96.03%,硅纯度从93.77%提升至96.05%。重点探究了两步法烧结对切割粉表面氧化层影响,揭示了两步法烧结对切割粉表面的无定型氧化层的分解作用。(2)研究了无压烧结对切割粉造渣法去除关键B杂质的影响。研究结果表明,切割粉中B杂质的去除和渣剂CaO-SiO2成分密切相关。当渣剂...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 可再生能源的发展
        1.1.2 光伏产业的发展
        1.1.3 太阳能电池的发展
        1.1.4 晶硅太阳能电池的瓶颈
    1.2 太阳能级晶体硅的制备
        1.2.1 化学法制备晶体硅
        1.2.2 冶金法制备晶体硅
    1.3 太阳能电池切割废料的产生
        1.3.1 砂线切割技术
        1.3.2 金刚石线切割技术
    1.4 金刚石线切割废料的产生与回收
        1.4.1 金刚石线切割废料的产生
        1.4.2 金刚石线切割废料的回收
    1.5 研究目的和意义
        1.5.1 选题目的和意义
        1.5.2 本文主要研究内容
        1.5.3 主要项目支持
第二章 实验步骤与测试方法
    2.1 引言
    2.2 实验试剂和仪器设备
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 主要实验设备
    2.3 实验过程
        2.3.1 切割粉块体坯体制备过程及湿法提纯
        2.3.2 切割粉造渣精炼工艺
第三章 无压烧结法制备切割粉块体及其酸洗行为
    3.1 引言
    3.2 切割粉的基本表征
        3.2.1 物相分析
        3.2.2 表面形貌分析
        3.2.3 切割粉废料粒径分析
        3.2.4 切割粉的红外光谱分析
        3.2.5 切割粉的热重分析
        3.2.6 切割粉杂质含量分析
    3.3 传统无压烧结
    3.4 两步法烧结
    3.5 烧结块体的除氧机制
    3.6 切割粉块体的酸洗行为
    3.7 本章小结
第四章 造渣工艺对切割粉块体的除B探究
    4.1 引言
    4.2 切割粉块体的高温熔炼行为
    4.3 切割粉造渣除B过程
        4.3.1 渣剂CaO-SiO₂前期实验方案设计
        4.3.2 不同渣剂成分对除B效果的影响
        4.3.3 熔炼后物相和表面形貌分析
        4.3.4 CaF₂的加入对体系粘度和除B效果的影响
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
硕士期间主要研究成果
致谢



本文编号：3775438