一種用鋁膜包覆提純金屬硅的方法CN201010040050.4

1、(10)申請公布號 CN 101786628 A(43)申請公布日2010. 07. 28權利要求書1頁 說明書3頁(19)中華人民共和國國家知識產權局(12)發(fā)明專利申請(21) 申請?zhí)?201010040050. 4(22) 申請日 2010.01. 19(71) 申請人浙江大學地址310027浙江省杭州市西湖區(qū)浙大路38號(72) 發(fā)明人余學功顧鑫楊德仁(74)專利代理機構 杭州天勤知識產權代理有限公司33224代理人胡紅娟(51) Int.CI.CO1B 5937(20()6.01)(54)發(fā)明名稱一種用鋁膜包覆提純金屬硅的方法(57)摘要本發(fā)明公開了-種用鋁膜包覆提純金屬硅的 方法，

2、包攔如下步驟：將金屬硅去油、洗凈：然后 加入到氫氧化鋁膠體中混勻、干燥；再在水煤氣 氣氛中加熱并兩次保溫后冷卻至室溫：最后在鹽 酸和氫氟酸混合溶液浸泡后用去離子水清洗干凈 而得到純度為45N的高級金屬硅。本發(fā)明利用 鋁吸雜對金屬硅中的雜質進行初步的吸雜處理, 工藝簡單，大幅降低了成本，可得到較純的硅材料 作為太陽能電池用硅材料或11；進-步提純的原 料。X：CN 101786628 A權利要求書1/1頁1. 一種用鋁膜包覆提純金屬硅的方法，其特征在于：包括如下步驟：1）將金屬硅去油、洗凈；2）將步驟I）的產物加入到氫氧化鋁膠體中，其中氫氧化鋁與硅的質量比為2 : 1,混 勻,干燥；3）將步驟2

3、）的產物在水煤氣氣氛中加熱至8001000C,保溫25h ；降溫至650 750C,保溫13h ；冷卻至室溫；4）將步驟3）的產物取出，用質呆百分比濃度為5%20%的鹽酸和質呆百分比濃度為 1%10%的氫氟酸按體積比1 : 1浸泡15個小時，用去離子水清洗干凈。2. 如權利要求1所述的用鋁膜包覆提純金屬硅的方法，其特征在于：所述的金屬硅的 粒徑大小為0. 05mm10mm。3. 如權利要求1所述的用鋁膜包覆提純金屬硅的方法，其特征在于：步驟1）所述的干 燥溫度是60100Co4. 如權利要求1所述的用鋁膜包覆提純金屬硅的方法,其特征在于：將步驟2）的產物 在水煤氣氣氛屮加熱至90（TC,保溫4

4、h ；降溫至700C,保溫2h ；冷卻至室溫。如權利要求1所述的用鋁膜包覆提純金屬硅的方法,其特征在于：將步驟3）的產物 取出，用質量百分比濃度為5%9%的鹽酸和質量百分比濃度為1%5%的氫氟酸按體 積比1 ： I浸泡15個小時，用去離子水清洗干凈。2CN 101786628 A說明書1/3頁一種用鋁膜包覆提純金屬硅的方法技術領域0001本發(fā)明涉及一種金屬硅的提純方法，尤其涉及一種用鋁膜包覆提純金屬硅方法。背景技術0002 太陽能分布廣泛，是一種用之不竭的清潔能源。太陽能電池能將太陽能轉化為電 能，但冃前太陽能電池的價格比較高，尤其是作為光伏市場主體的晶硅電池成本依然很高, 這嚴重影響了太陽能

5、的推廣和使用。0003 I前光伏市場山晶體柱太陽電池主導而近年來，莊材料成本占到總成本的25% 以上,成為制約太陽能電池進一步發(fā)展的瓶頸。在高純多晶硅提純技術屮，改良西門子法、 硅烷法占據(jù)了 90%以上的份額.但是，利用這些方法得到的硅原料純度可達9N,遠高于太 陽能級硅的7N耍求，且成本難以降低。低成本的物理冶金法可以直接將金履硅提純至太陽 能級的耍求，I大I此有望取代西門子法而大幅降低材料成木。0004 一般認為，大多金屬雜質在硅中的分凝系數(shù)都很小，可用定向凝固方法去除，但 是，當金屬雜質濃度很高（大于lppmw, ppmw是指按質量計的百萬分之一，即指在每克硅中 有1微克的金屬雜質）時，

6、金屬雜質不能通過定向凝固的辦法去除。在對金屬硅進行提純 Z前，必須先大幅降低金屬雜質濃度至10cm彳以下，使得定向凝固能夠發(fā)揮最大的作用。發(fā)明內容0005 本發(fā)明提供一種低成木、屬丁物理法提純范疇的金展硅的提純方法。通過木方法 制備高級金屬硅，可以作為太陽能電池用硅材料或進一步提純的原料。0006 種用鋁膜包覆提純金屬硅的方法,包括如下步驟：00071）將金屬硅去油、洗凈；00082）將步驟I）的產物（去油、洗凈的金屬硅）加入到氫氧化鋁膠體中（氫氧化鋁膠體中，氫氧化鋁與水的質量比為15 ： 13 ： 1）,其中氫氧化鋁與硅的質量比為2 : 1,混 勻，干燥，在金屬硅表面人為形成均勻的鋁膜；00

7、093）將步驟2）的產物（表面形成鋁膜的金屬硅）在水煤氣氣氛（體積比H2 : C0=1 : 1）中加熱至8001000C,保溫25h；降溫至650750C,保溫13h ；冷卻至 室溫（降溫吋，對所需的氣體氛圍沒有特殊要求。），使鋁膜和硅合金化，形成AlSi合金，同 時鋁向晶體硅體內擴散,在靠近AlSi合金層處形成一高鋁濃度摻雜的p型層。在鋁合金化 或后續(xù)熱處理中，硅中的雜質會擴散到AlSi合金層或者高鋁濃度摻朵層沉淀，從而導致體 內雜質濃度大幅度減小。0010彳）將步驟3）的產物（冷卻到室溫的金屬硅）取出，用鹽酸和氫氟酸的混合溶液浸 泡15個小時后，用去離子水清洗干凈；將硅片表面在化學溶液中去

8、除AlSi層、高鋁摻雜 層，從而達到去除雜質的目的。0011 所述的鹽酸的質呆百分比濃度為5%20% ；0012 所述的氫氟酸的質飛百分比濃度為1 %10% ；0013所述的鹽酸與氫氟酸的體積比1 : lo0014所述的金屬硅的粒徑大小為0. 05mml（）mm。00進一步優(yōu)選，步驟1）中所述的金屬硅的粒徑大小為0. 1mm5mmo0016 步驟1）所述的干燥溫度是60100Co0017步驟3）進一步優(yōu)選：將步驟2）的產物（表面形成鋁膜的金屬硅）在水煤氣氣氛 （體積比也：C0= 1 : 1）中加熱至900 - 950C,保溫4h ；降溫至650700C,保溫2h ； 冷卻至室溫。00步驟4）進

9、一步優(yōu)選：步驟4中所述的鹽酸的質量百分比濃度為8%10% ；所述的氫氟酸的質量百分比濃度為1%5%。0019本發(fā)明利用鋁吸雜對金屬硅中的雜質進行初步的吸雜處理，工藝簡單，大幅降低了成木，可得到較純的硅材料以用于后續(xù)的捉純工藝。具體實施方式0020 實施例I00211）將粒徑大小為0. 01mm的金屬硅用丙酮超聲去油、洗凈；00222）將步驟1）的產物加入到氫氧化鋁膠體中，充分攪拌,60C蒸干，其屮，氫氧化鋁與硅的質最比為2 : 1,氫氧化鋁膠體中，氫氧化鋁與水的質量比為15 : 1 ；00233）將步驟2）的產物放入退火爐中，在水煤氣氣氛（體積比仏:CO = 1 : 1）中加熱至800C,保溫

10、2h ；降溫至650C,保溫lh ；隨爐冷卻至室溫；00244）將步驟3）的產物取出，用5%的鹽酸和1%的氫氟酸混合溶液浸泡1個小時后,用去離子水清洗干凈?？梢缘玫郊兌葹?N的高級金屬硅材料。（雜質含量經過ICPMS測 試,具體見下表，ppmw是指按質量計的百力分Z，即指在每克硅中有1微克的金屬雜質）0025雜質原子BPPeAlCaCuNi總和處理前含量（ppmw）25212504230124523155134處理后含量（ppmw）8715120140.40.3164. 70026 實施例200271）將粒徑大小為0. 1mm的金屬硅用丙酮超聲去油、洗凈；00282）將步驟1）的產物加入到氫氧

11、化鋁膠體中，充分攪拌,100C蒸干，其屮，氫氧化鋁與硅的質疑比為2 : 1,氫氧化鋁膠體中，氫氧化鋁與水的質最比為10 : 1 ；00293）將步驟2）的產物放入退火爐中，在水煤氣氣氛（體積比 : CO = 1 : 1）中加熱至90（）C,保溫4h ；降溫至700C,保溫2h ；隨爐冷卻至室溫；00304）將步驟3）的產物取出，用10%的鹽酸和3%的氫氟酸混合溶液浸泡3個小時后,用去離子水清洗干凈?？梢缘玫郊兌葹?. 5N的高級金屬硅材料。（雜質含量經過ICPMS 測試，具體見下表）00315CN 101786628 A說 明 書3/3 頁雜質原子BPFeAlCaCuNi總和處理前含量（ppmw）25212504230124523155134處理后含量（ppmw）42131960.20.344.50032 實施例300331）將粒徑大小為10mm的金屬硅用丙酮超聲去油、洗凈；00342）將步驟I）的產物加入到氫氧化鋁膠體中，充分攪拌,100C蒸干，其中，氫氧化鋁與硅的質量比為2 : 1,氫氧化鋁膠體中，氫氧化鋁與水的質量比為3 : 1 :00353）將步驟2）的產物放入退火爐屮，在水煤氣氣氛（體積比 : CO = 1 : 1）加熱至1000C,保溫5h ；降溫至750C,保溫3h ；隨爐冷