锌还原四氯化硅制备高纯硅基础研究

admin · 发表于 2023-10-6 15:51:17

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随着全球石油资源的紧缺，光伏产业开始成为全世界的“朝阳产业”。世界能源组织对未来光伏发电发展趋势预测，到2040年光伏发电会占全球总发电量的20%以上。光伏产业快速发展，导致太阳能电池的原材料多晶硅严重短缺，而这种情况在我国尤其严重。据国家海关总署统计，至2010年10月，我国海关报关进口的多晶硅数量已经超过3万吨，预计全年进口量将超过4万吨。目前，多晶硅的主要生产方法改良西门子法由于转化率很低，能耗过大，导致多晶硅生产成本过高，限制了太阳能电池的应用。开发一种低能耗、环保型多晶硅生产方法对于光伏产业的发展具有重大意义。锌法制备多晶硅由于其高的转化率已经引起人们的极大关注。本文采用高纯金属锌还原高纯四氯化硅制备高纯硅，反应在800-900℃之间进行，反应为气液反应生成固态硅和气态的氯化锌。通过调节反应温度、反应时间和氩气流量确定了最佳反应条件，即当温度为840℃，反应时间2h，氩气流量50ml/min时，实验的效果最好。实验制得了高纯硅粉，并对产物进行了XRD、SEM和EDS分析。XRD图谱显示产物中只有硅，SEM分析显示生成的硅形状有颗粒状、片状和针状，尺寸在100-500μm之间。本文还研究了不同反应温度、不同恒温反应时间和不同氩气流量下高纯硅的收集率。对得到的产物硅进行酸洗处理，ICP-AES测试显示还原反应制得的硅粉经酸洗后具有很高的纯度，特别是非金属元素B、P等，含量都在0.0001wt%以下，其它杂质的含量也都在5N级杂质范围内。

锌还原四氯化硅制备高纯硅基础研究

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