一种硅粉的提纯方法及提纯后的硅与流程

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@小白创作中心

一种硅粉的提纯方法及提纯后的硅与流程

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来源

https://www.xjishu.com/zhuanli/25/202411483879.html

随着太阳能电池产业的快速发展，对高纯度硅材料的需求日益增长。传统的西门子法生产太阳能电池用多晶硅存在原料供应短缺、生产成本高等问题，因此，开发一种低成本、高效率、环保的金属硅提纯方法成为当务之急。本文介绍了一种新型硅粉提纯方法，通过偏心搅拌和超声处理等技术手段，实现了硅粉的高效提纯，为太阳能电池产业的发展提供了新的技术选择。

本发明属于硅粉提纯，具体涉及一种硅粉的提纯方法及提纯后的硅。

背景技术：

1、晶体硅由于其高稳定效率、低环境负荷以及性能持久等优点，是太阳能电池的基本材料。传统的西门子法生产出来的太阳能电池用多晶硅，已经出现了原料供应短缺等问题，同时由于该技术路线投资大、生产成本高、安全性能差，国内外已开始研究太阳能级多晶硅的新方法。

2、比如，孙东亚等人发明了可应用于太阳能级别硅材料的初级提纯的方法，具体包括：采用湿法冶金技术，以特制的金属硅做原材料，经过粉碎研磨，筛分出一定的粒度范围作为原料硅粉，按不同的酸组合和顺序进行连续三次酸洗操作；酸洗过程保持搅拌，酸洗完后过滤并用纯水冲洗至中性，之后烘干；再比如，马文会等人发明了金属硅加压提纯的方法，具体包括：将纯度大于98％金属硅、硫酸或盐酸或硝酸按照液固比为0.5：1-20：1混合后进行加压提纯，加压提纯过程的温度为70℃-350℃，压力为0.1mpa-25mpa，搅拌速度为250r/min-1200r/min，处理时间为0.2h-24h；加压提纯后的硅物料最后采用浓度为0.5mol/l-8mol/l的氢氟酸进行进一步的处理，可以得到99.99％以上的高纯硅。但是，上述的第一种方法需要多次酸洗，步骤复杂，酸废较多；第二种方法需要一定的温度和压力，成本较高，且加热和加压会带来安全性的问题。

3、因此，需要一种低成本，高效率，环保的金属硅提纯方法。

技术实现思路

1、本发明中发现在提纯硅粉(金属硅粉碎制得)的酸洗的过程中，采用偏心搅拌的方式，可以将硅粉中的fe、al、ca、ti等大部分杂质去除，该方法不需多步酸浸处理，不需加热和加压，工艺简单；且最终纯度可从95％可达4n以上。

2、为了达到上述目的，本发明可以采用以下技术方案：

3、本发明一方面提供一种硅粉的提纯方法，其包括：(1)将硅粉与处理剂混合得混合物；其中，处理剂包括酸洗液、分散剂和消泡剂；(2)将混合物进行搅拌，分离得提纯硅；其中，搅拌为偏心搅拌。

4、优选地，上述提纯方法可以满足以下条件中的一种或多种：(a)偏心搅拌的偏心率为...；(b)偏心搅拌的转速为10rpm-400rpm；(c)搅拌的同时进行超声处理。

5、优选地，上述提纯方法中的超声处理满足以下条件中的一种或多种：(a)超声的功率为100w-400w；(b)超声处理的时间为1h-24h。

6、更优选地，上述提纯方法中的超声处理满足以下条件中的一种或多种：(a)超声的功率为200w-300w；(b)超声处理的时间为8h-16h。

7、优选地，上述提纯方法还可以满足以下条件中的一种或多种：(a)硅粉的目数为80-200目；(b)酸洗液选自盐酸或氢氟酸中的一种或多种组合；(c)分散剂选自聚酯型、聚醚型或丙烯酸酯中的一种或多种组合；(d)消泡剂选自有机硅或聚醚中的一种或多种组合；(e)混合物中固液比为(1:2)-(1:10)。

8、优选地，上述提纯方法满足以下条件中的一种或多种：(a)盐酸的质量分数为2％-8％，氢氟酸的质量分数为1％-5％；(b)分散剂的质量分数为0.1％-3％；(c)消泡剂的质量分数为0.5％-5％。

9、更优选地，上述提纯方法满足以下条件中的一种或多种：(a)盐酸的质量分数为3％-5％，氢氟酸的质量分数为2％-4％；(b)分散剂的质量分数为0.2％-0.5％；(c)消泡剂的质量分数为1％-2％。

10、更优选地，上述提纯方法满足以下条件：酸洗液为盐酸和氢氟酸，盐酸的质量分数为6％，氢氟酸的质量分数为3％。