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电解精炼制备太阳级硅杂质行为研究

贾明 田忠良 赖延清 李劼 伊继光 闫剑锋 刘业翔

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电解精炼制备太阳级硅杂质行为研究

贾明, 田忠良, 赖延清, 李劼, 伊继光, 闫剑锋, 刘业翔

Study on the removal of impurities in silicon by electrorefining

Jia Ming, Tian Zhong-Liang, Lai Yan-Qing, Li Jie, Yi Ji-Guang, Yan Jian-Feng, Liu Ye-Xiang
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  • 在氟化物电解质体系下,把Cu与冶金级多晶硅熔配成合金作为阳极,利用杂质与硅析出电位的差别,通过控制电解工艺条件和参数,对冶金硅进行了电解精炼提纯研究.结果表明,阳极铜硅合金对硅中的杂质有滞留作用,且在大电流密度下Cu不会随着合金中硅的减少而溶解到电解质中;预电解对电解质净化效果明显,XRF分析表明P含量从10降为1 ppmw;阴极电沉积的硅呈颗粒状,并与电解质混杂,随着电解时间的延长,分散的硅的颗粒聚集成1—2 cm直径的大尺寸硅球.ICP-AES分析表明,最后得到的产物硅与冶金级硅相比,硼含量由127
    The rapid expansion of the photovoltaic (PV) all market requires an abundant supply of silicon feedstock. A creative and simple three-layer method and apparatus have been developed for electrorefining of silicon for solar cell application. The anode is solidified from a hypereutectic solution of copper and metallurgical grade silicon. At the temperature of operation (950℃), elements which have an electronegativity greater than that of silicon (e.g., Cu, B, P, etc.) will remain at the anode and then the Cu-Si phase can be used under certain conditions as a filter for purifying silicon with an electrorefining process. Two typical morphologies of deposit are found as coherent layer and osteoporosis layer, and deposited silicon particles with different grain size are found embedded in electrolyte. Furthermore, with increasing operation time and current density, re-combination of silicon particles is revealed which yields a larger-sized silicon ball of 1—2 cm in size. The analysis of the anode feed and refined silicon shows a remarkable reduction of B and P concentration, from 127 to 22 ppmw and 986 to 41 ppmw, respectively.
    • 基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:200805331120)资助的课题.
    [1]

    [1]Chandra P K, David B, Joyce F S 2002 Sol. Energy Mater. Sol. Cell.74 77

    [2]

    [2]Richard M S 2006 Prog. Photovolt: Res. Appl. 14 443

    [3]

    [3]Alvin D C 2006 Sol. Energy Mater. Sol. Cell. 90 2170

    [4]

    [4]Zhang X D, Zhao Y, Gao Y T 2005 Acta Phys. Sin.54 4874 (in Chinese)[张晓丹、 赵颖、 高艳涛、 朱峰 2005 物理学报 54 4874]

    [5]

    [5]Sun F H, Zhang X D, Wang G H, Xu S Z, Yue Q, Wei C C, Sun J, Geng X H, Xiong S Z, Zhao Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1293 (in Chinese)[孙福河、 张晓丹、 王光红、 许盛之、 岳强、 魏长春、 孙建、 耿新华、 熊绍珍、 赵颖 2009 物理学报 58 1293]

    [6]

    [6]Ao J P, Yang L, Yan L, Sun G Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1870 (in Chinese)[敖建平、 杨亮、 闫礼、孙国忠 2009 物理学报 58 1870]

    [7]

    [7]Zhang Z X, Wang E K 2000 Electrochemistry Principle and Method (Beijing: Science Press) p55[张祖训、 汪尔康 2000 电化学原理和方法 (北京: 科学出版社) 第55页]

    [8]

    [8]Monnier R, Barakat D U. S. patents 3219561 and 3254010

    [9]

    [9]Elwell D 1988 J. Appl. Electrochem . 8 15

    [10]

    ] Olson J M, Carleton K L 1981 J. Electrochem. Soc. 128 2698

    [11]

    ]Yi J G, Lai Y Q, Tian Z L, Jia M, Yan J F, Liu Y X 2009 Supplemental Proceedings Volume 2: Materials Characterization, Computation and Modeling TMS 2009 Annual Meeting & Exhibition, 281

    [12]

    ] Wicks C E, Block F E 1963 Thermodynamic properties of 65 Elements\|their oxides, halides, carbides, and nitrides (Washington: United States Government Printing)

    [13]

    ] Rao G M, Elwell D, Feigelson R S 1980 J. Electrochem. Soc. 127 1940

    [14]

    ] Rao G M, Elwell D, Feigelson R S 1981 J. Electrochem. Soc. 128 1708

    [15]

    ] Sharma I G, Mukherjee T K 1986 Metall Trans B 17 395

    [16]

    ] Olson J M, Carleton K L 1984 U. S. patent 4448651

  • [1]

    [1]Chandra P K, David B, Joyce F S 2002 Sol. Energy Mater. Sol. Cell.74 77

    [2]

    [2]Richard M S 2006 Prog. Photovolt: Res. Appl. 14 443

    [3]

    [3]Alvin D C 2006 Sol. Energy Mater. Sol. Cell. 90 2170

    [4]

    [4]Zhang X D, Zhao Y, Gao Y T 2005 Acta Phys. Sin.54 4874 (in Chinese)[张晓丹、 赵颖、 高艳涛、 朱峰 2005 物理学报 54 4874]

    [5]

    [5]Sun F H, Zhang X D, Wang G H, Xu S Z, Yue Q, Wei C C, Sun J, Geng X H, Xiong S Z, Zhao Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1293 (in Chinese)[孙福河、 张晓丹、 王光红、 许盛之、 岳强、 魏长春、 孙建、 耿新华、 熊绍珍、 赵颖 2009 物理学报 58 1293]

    [6]

    [6]Ao J P, Yang L, Yan L, Sun G Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1870 (in Chinese)[敖建平、 杨亮、 闫礼、孙国忠 2009 物理学报 58 1870]

    [7]

    [7]Zhang Z X, Wang E K 2000 Electrochemistry Principle and Method (Beijing: Science Press) p55[张祖训、 汪尔康 2000 电化学原理和方法 (北京: 科学出版社) 第55页]

    [8]

    [8]Monnier R, Barakat D U. S. patents 3219561 and 3254010

    [9]

    [9]Elwell D 1988 J. Appl. Electrochem . 8 15

    [10]

    ] Olson J M, Carleton K L 1981 J. Electrochem. Soc. 128 2698

    [11]

    ]Yi J G, Lai Y Q, Tian Z L, Jia M, Yan J F, Liu Y X 2009 Supplemental Proceedings Volume 2: Materials Characterization, Computation and Modeling TMS 2009 Annual Meeting & Exhibition, 281

    [12]

    ] Wicks C E, Block F E 1963 Thermodynamic properties of 65 Elements\|their oxides, halides, carbides, and nitrides (Washington: United States Government Printing)

    [13]

    ] Rao G M, Elwell D, Feigelson R S 1980 J. Electrochem. Soc. 127 1940

    [14]

    ] Rao G M, Elwell D, Feigelson R S 1981 J. Electrochem. Soc. 128 1708

    [15]

    ] Sharma I G, Mukherjee T K 1986 Metall Trans B 17 395

    [16]

    ] Olson J M, Carleton K L 1984 U. S. patent 4448651

  • [1] 任程超, 周佳凯, 张博宇, 刘璋, 赵颖, 张晓丹, 侯国付. 基于隧穿氧化物钝化接触的高效晶体硅太阳电池的研究现状与展望. 物理学报, 2021, 70(17): 178401. doi: 10.7498/aps.70.20210316
    [2] 张桐鑫, 王志军, 王理林, 李俊杰, 林鑫, 王锦程. 定向凝固单晶冰的取向确定与选晶. 物理学报, 2018, 67(19): 196401. doi: 10.7498/aps.67.20180700
    [3] 肖友鹏, 王涛, 魏秀琴, 周浪. 硅异质结太阳电池的物理机制和优化设计. 物理学报, 2017, 66(10): 108801. doi: 10.7498/aps.66.108801
    [4] 耿超, 郑义, 张永哲, 严辉. 硅薄膜太阳电池表面纳米线阵列光学设计. 物理学报, 2016, 65(7): 070201. doi: 10.7498/aps.65.070201
    [5] 姚鑫, 丁艳丽, 张晓丹, 赵颖. 钙钛矿太阳电池综述. 物理学报, 2015, 64(3): 038805. doi: 10.7498/aps.64.038805
    [6] 丁东, 杨仕娥, 陈永生, 郜小勇, 谷锦华, 卢景霄. Al纳米颗粒增强微晶硅薄膜太阳电池光吸收的模拟研究. 物理学报, 2015, 64(24): 248801. doi: 10.7498/aps.64.248801
    [7] 王坚强, 刘邦武, 夏洋, 徐征. 高效黑硅电池组件反光板角度的模拟研究. 物理学报, 2014, 63(1): 018802. doi: 10.7498/aps.63.018802
    [8] 曾湘安, 艾斌, 邓幼俊, 沈辉. 硅片及其太阳电池的光衰规律研究. 物理学报, 2014, 63(2): 028803. doi: 10.7498/aps.63.028803
    [9] 贾晓洁, 艾斌, 许欣翔, 杨江海, 邓幼俊, 沈辉. 选择性发射极晶体硅太阳电池的二维器件模拟及性能优化. 物理学报, 2014, 63(6): 068801. doi: 10.7498/aps.63.068801
    [10] 王贤斌, 林鑫, 王理林, 白贝贝, 王猛, 黄卫东. 晶体取向对定向凝固枝晶生长的影响. 物理学报, 2013, 62(10): 108103. doi: 10.7498/aps.62.108103
    [11] 郑雪, 余学功, 杨德仁. -Si:H/SiNx叠层薄膜对晶体硅太阳电池的钝化. 物理学报, 2013, 62(19): 198801. doi: 10.7498/aps.62.198801
    [12] 曹宇, 张建军, 李天微, 黄振华, 马峻, 倪牮, 耿新华, 赵颖. 微晶硅锗太阳电池本征层纵向结构的优化. 物理学报, 2013, 62(3): 036102. doi: 10.7498/aps.62.036102
    [13] 陈应天, 何祚庥. 强辐射催化法提纯多晶硅. 物理学报, 2011, 60(7): 078104. doi: 10.7498/aps.60.078104
    [14] 周春兰, 励旭东, 王文静, 赵雷, 李海玲, 刁宏伟, 曹晓宁. 氧化随机织构硅表面对单晶硅太阳电池性能的影响研究. 物理学报, 2011, 60(3): 038201. doi: 10.7498/aps.60.038201
    [15] 方昕, 沈文忠. 多晶硅中的氧碳行为及其对太阳电池转换效率的影响. 物理学报, 2011, 60(8): 088801. doi: 10.7498/aps.60.088801
    [16] 唐正霞, 沈鸿烈, 江丰, 方茹, 鲁林峰, 黄海宾, 蔡红. 变温退火制备铝诱导大晶粒多晶硅薄膜的机理研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8770-8775. doi: 10.7498/aps.59.8770
    [17] 蔡宏琨, 陶科, 王林申, 赵敬芳, 隋妍萍, 张德贤. 柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池界面处理的研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7921-7925. doi: 10.7498/aps.58.7921
    [18] 赵淑云, 吴春亚, 刘召军, 李学冬, 王 中, 孟志国, 熊绍珍, 张 芳. 大尺寸化学Ni源金属诱导晶化多晶硅的研究. 物理学报, 2006, 55(11): 6095-6100. doi: 10.7498/aps.55.6095
    [19] 胡志华, 廖显伯, 刁宏伟, 夏朝凤, 许 玲, 曾湘波, 郝会颖, 孔光临. 非晶硅太阳电池光照J-V特性的AMPS模拟. 物理学报, 2005, 54(5): 2302-2306. doi: 10.7498/aps.54.2302
    [20] 胡志华, 廖显伯, 曾湘波, 徐艳月, 张世斌, 刁宏伟, 孔光临. 纳米硅(nc-Si:H )/晶体硅(c-Si)异质结太阳电池的数值模拟分析. 物理学报, 2003, 52(1): 217-224. doi: 10.7498/aps.52.217
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-04-22
  • 修回日期:  2009-06-30
  • 刊出日期:  2010-03-15

电解精炼制备太阳级硅杂质行为研究

  • 1. 中南大学冶金科学与工程学院,长沙 410083
    基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:200805331120)资助的课题.

摘要: 在氟化物电解质体系下,把Cu与冶金级多晶硅熔配成合金作为阳极,利用杂质与硅析出电位的差别,通过控制电解工艺条件和参数,对冶金硅进行了电解精炼提纯研究.结果表明,阳极铜硅合金对硅中的杂质有滞留作用,且在大电流密度下Cu不会随着合金中硅的减少而溶解到电解质中;预电解对电解质净化效果明显,XRF分析表明P含量从10降为1 ppmw;阴极电沉积的硅呈颗粒状,并与电解质混杂,随着电解时间的延长,分散的硅的颗粒聚集成1—2 cm直径的大尺寸硅球.ICP-AES分析表明,最后得到的产物硅与冶金级硅相比,硼含量由127

English Abstract

参考文献 (16)

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