Hreinsun málmkísils

Framleiðsla á háhátíðar kísill (td sólargráðu eða rafrænni gráðu) krefst þess að betrumbæta málmvinnslukísil (Mg-Si, ~ 98–99% hreinleika) með háþróaðri hreinsunarferlum. Lykilaðferðir fela í sér:

1. Hydrometallurgical hreinsun (sýruskemping)

Ferli:

Mulið Mg-Si er meðhöndlað með blöndu af sýrum (td HCl, HF eða H₂so₄) til að leysa upp óhreinindi (Fe, Al, Ca, osfrv.).

Sýruþolnir reactors eru notaðir til að forðast mengun.

Viðbrögð:

Fe +2 HCl → FECL 2+ H2 ↑ Fe +2 HCl → FeCl2+H2 ↑

Niðurstaða:Fjarlægir ~ 90% af málm óhreinindum og hækkar hreinleika í ~ 99,9%.

2. Stefnumótun

Meginregla:Óhreinindi einbeita sér að bráðnu fasa við stjórnað kælingu.

Ferli:

Bráðið sílikon er hægt og rólega kælt frá öðrum endanum og neyðir óhreinindi til að flytja upp á toppinn eða brúnirnar.

Hreinsaður aðalhlutinn er skorinn og endurnýttur.

Skilvirkni:Dregur úr bór (b) og fosfór (p) óhreinindum í stig á hluta á hverja milljón (ppm).

3. Tómarúm hreinsun

Ferli:

Bráðið kísil er hitað undir lofttæmi til að gufa upp rokgjörn óhreinindi (td Al, Ca, Mg).

Rokgjörn oxíð (td SiO) getur einnig myndast og flýja.

Forrit:Árangursrík til að fjarlægja ljósmálma og lofttegundir.

4. Svæðishreinsun (aðferð til að fljóta svæði)

Meginregla:Staðbundið bráðnu svæði færist um kísilstöng og ber óhreinindi með því.

Ferli:

Mikil-polycrystalline kísilstöng er hituð með því að nota radioFrequency (RF) vafninga.

Endurtekin framhjá skapa öfgafullt einfrumuakristallað kísil.

Hreinleiki: Achieves >99.9999% (6n til 11n hreinleiki fyrir hálfleiðara).

5. Siemens ferli (efnafræðileg gufu, CVD)

Tilgangur:Framleiðir fjölsilikon fyrir sólarfrumur og rafeindatækni.

Skref:

Klórun:Mg-Si bregst við HCl til að mynda Trichlorosilane (Sihcl₃):

Si +3 HCl → SiHCl 3+ H2SI +3 HCl → SiHCl3+H2

Eiming:SIHCL₃ er hreinsað með brots eimingu.

Niðurbrot:Sihcl₃ með mikla hreinleika er brotinn niður á upphituðum kísilstöngum (~ 1.100 gráðu):

2SiHCl3 → 2SI +2 HCl+CL22SIHCL3 → 2SI +2 Hcl+CL2

Framleiðsla:Ultra-Pure Polysilicon (99.9999999%, 9n).

6. Rafeind

Ferli:

Óhrein kísil er notað sem rafskautaverksmiðjan í bráðnu salt salta (td caCl₂).

Hreint sílikonaflag á bakskautið með rafgreiningu.

Kostur:Árangursrík til að fjarlægja bór og fosfór.

7. Slagmeðferð

Ferli:Bráðið sílikon er blandað við gjall (td Cao-sio₂) til að taka upp óhreinindi.

Vélbúnaður:Óhreinindi (td, b, p) skipting í gjallfasann vegna efnafræðilegrar sækni.

Lykiláskoranir í sílikonhreinsun:

Boron og fosfórflutningur:Þessir þættir eru rafmagns virkir og niðurlægja afköst hálfleiðara.

Orkustyrkur:Ferlar eins og Siemens aðferðin þurfa verulega orku og kostnaðarsama innviði.

Kostnaður vs. hreinleika viðskipti:Hærri hreinleiki (td rafrænan stig) krefst veldisvísis meiri fjármagns.

Forrit byggð á hreinleika stigum:

Umhverfis sjónarmið:

Sýruskemping framleiðir hættulegan úrgang (td HF), sem krefst hlutleysingar og öruggrar förgunar.

Siemens ferlið býr til klór aukaafurðir og þarfnast lokaðrar endurvinnslukerfa.

Nýjungar:

Vidized Bed Reactors (FBR):Lægri kostnaður valkostur við Siemens ferli fyrir sólargráðu kísil.

Uppfært málmvinnslu kísil (UMG-Si):Sameinar útskolun, slá og stefnandi storknun fyrir sólarforrit með minni kostnaði.