冶金法提纯硅材料及其拓展应用
来源：成果转化处、省对外科技交流中心
时间：2022-01-07 17:30
| 福建省是国内工业硅生产的大省，产能超过25万吨。作为低端的制造业，工业硅行业的能耗与污染仍然有待治理。更为重要的是省内的工业硅材料几乎全部以工业硅的低价格出口到发达国家。因此迫切需要对工业硅产业进行技术升级。 本项目针对冶金法提纯硅材料若干关键技术的研发与应用，取得了以下成果：基于热力学基本原理，确定了去除硼元素与磷元素所需要的不同热力学条件，首次提出了纳米除硼的新技术并自主开发了高真空除磷技术。建成了50公斤级的太阳能级硅材料的试验性工艺线，形成了具有自主知识产权的完整工艺路线。获得的硅材料硼含量达到0.5~0.6ppm，磷含量达到了0.2~0.3ppm，纯度达到了6N，少子寿命为16μs。将本专题技术获得的硅材料经省内外电池企业用成熟生产工艺，在标准尺寸的单晶片上制备出平均效率15.5%的太阳能电池。 项目组研究完成了三个提纯技术工艺方案，拥有3项核心专利。其中第一套方案可以在经过改造的现有工业化设备中实现B、P达到1.5ppm的水平，工艺流程简单，能耗和成本较低，用此硅材料制成的太阳能电池效率达到了15.2～15.8％。在项目成果的基础上，项目组指导并联合亿田硅业开展技术改进。项目组提出了从原料控制、吹氧造渣技术改进、定向凝固设备改进，火法冶金与湿法冶金连用技术，开展中试级的实验。最终打通了一套产业化的工艺路线，使亿田硅业能顺利的批量化生产硼1.5ppm，磷1.5ppm的硅材料，已被国外知名电池厂选为供应企业。 在项目的推进下，亿田硅业进行产业升级，由生产99%的工业硅升级为生产99.99%以上纯度的高纯硅材料。产品在福建省亿田硅业有限公司进行应用推广，自2014年1月截止至今，通过该项目已形成年产高纯硅1500吨的生产能力，并实现新增产值6300万元，新增利润1150万元，新增税金469万元，新增就业人数26人。此外，项目的市场化推广，有助于福建省高纯硅行业实现跨越式提升，帮助相关企业完成传统技术的转型升级，具有良好的社会和经济效益。 |
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