成果簡(jiǎn)介：

低成本太陽(yáng)能多晶硅制備技術(shù)是利用冶金的方法，根據(jù)雜質(zhì)在硅中的物理化學(xué)性質(zhì)差異性而將雜質(zhì)一一去除，即利用造渣去除硼、酸洗初步去除金屬雜質(zhì)、定向凝固深度去除鐵等金屬雜質(zhì)、真空熔煉除氧和磷等雜質(zhì)，以及電子束熔煉精煉等組合的方式，分階段、分種類(lèi)的將雜質(zhì)予以去除，使得硅純度提高到太陽(yáng)能級(jí)別(6N)。該技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的改良西門(mén)子法，具有技術(shù)投資小、能耗低以及環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。

應(yīng)用案例：

廈門(mén)大學(xué)冶金法制備太陽(yáng)能多晶硅技術(shù)已與國(guó)內(nèi)多家企業(yè)合作，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用推廣。廈門(mén)大學(xué)與中鋁寧夏能源集團(tuán)有限公司合作，對(duì)冶金法關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用推廣并開(kāi)展?fàn)t外精煉除硼研究，將造渣精煉技術(shù)與真空精煉、定向凝固精煉等冶金法技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，成功制備出硼含量低于0.15 ppmw的高純多晶硅。

同時(shí)，廈門(mén)大學(xué)將冶金法制備太陽(yáng)能多晶硅技術(shù)應(yīng)用到寧夏東夢(mèng)能源股份有限公司的礦熱爐精煉制備低硼硅的生產(chǎn)工藝路線中。通過(guò)礦熱爐精煉制備低硼工業(yè)硅工藝適應(yīng)性的裝備改造和熱爐精煉制備低硼工業(yè)硅熔煉渣劑的選擇及渣硅分離的工藝優(yōu)化及調(diào)控，成功制備出硼含量低于0.1ppmw的低硼硅。

研發(fā)背景

冶金法制備太陽(yáng)能多晶硅技術(shù)是降低光伏能源成本的有效途徑和關(guān)鍵技術(shù)之一。當(dāng)前，國(guó)際上生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)硅的主流方法是改良西門(mén)子法。該方法的工藝復(fù)雜精細(xì)、前期投資成本高、安全性要求極高，其核心技術(shù)長(zhǎng)期被歐美等國(guó)壟斷。由于我國(guó)未掌握改良西門(mén)子法的關(guān)鍵技術(shù)，也沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，導(dǎo)致了我國(guó)太陽(yáng)能級(jí)硅的生產(chǎn)能耗大、成本高且污染嚴(yán)重，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)太陽(yáng)能級(jí)硅市場(chǎng)需求增長(zhǎng)迅速，卻仍有超過(guò)三分之一的多晶硅不得不依賴進(jìn)口。相對(duì)落后的太陽(yáng)能級(jí)硅的制備技術(shù)已成為我國(guó)光伏能源發(fā)展的瓶頸。為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，研發(fā)低成本、高效率、節(jié)能環(huán)保的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)是必然選擇。新興的冶金法具有投資小、成本低、能耗低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，適合我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的要求。經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，低成本冶金法已初步實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)硅的成套技術(shù)和工藝，為我國(guó)多晶硅產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和晶硅光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)提供了可能。

作用原理

冶金法技術(shù)路線的作用原理是基于工業(yè)硅中雜質(zhì)的物理化學(xué)特點(diǎn)，對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行逐級(jí)凈化。對(duì)于分凝系數(shù)較小的硼磷雜質(zhì)，采用造渣精煉的方法將硼進(jìn)行氧化并使其進(jìn)入到渣相中得以去除，采用真空精煉的方法去除硅熔體中飽和蒸汽壓大的磷雜質(zhì);對(duì)于分凝系數(shù)較大的金屬雜質(zhì)，采用定向凝固的方法即可將在凝固過(guò)程中偏析于液相的金屬雜質(zhì)進(jìn)行收集去除，獲得純凈初晶硅。將礦熱爐精煉步驟與造渣精煉步驟相結(jié)合，能夠大大降低工業(yè)硅中的硼含量，并有效節(jié)約能源。

市場(chǎng)分析

廈門(mén)大學(xué)與國(guó)內(nèi)多家企業(yè)開(kāi)展合作，在公司支持下進(jìn)行冶金法制備太陽(yáng)能多晶硅技術(shù)的轉(zhuǎn)化，該集成技術(shù)的成功應(yīng)用實(shí)施將有效提高冶金法工藝路線的生產(chǎn)效率，有效縮短工藝流程，降低能耗和成本，產(chǎn)品具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能多晶硅產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代。