成果簡介：

低成本太陽能多晶硅制備技術是利用冶金的方法，根據(jù)雜質(zhì)在硅中的物理化學性質(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、分種類的將雜質(zhì)予以去除，使得硅純度提高到太陽能級別(6N)。該技術相對于傳統(tǒng)的改良西門子法，具有技術投資小、能耗低以及環(huán)境污染小等優(yōu)點。

應用案例：

廈門大學冶金法制備太陽能多晶硅技術已與國內(nèi)多家企業(yè)合作，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和應用推廣。廈門大學與中鋁寧夏能源集團有限公司合作，對冶金法關鍵技術進行大規(guī)模應用推廣并開展爐外精煉除硼研究，將造渣精煉技術與真空精煉、定向凝固精煉等冶金法技術進行結合，成功制備出硼含量低于0.15 ppmw的高純多晶硅。

同時，廈門大學將冶金法制備太陽能多晶硅技術應用到寧夏東夢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。通過礦熱爐精煉制備低硼工業(yè)硅工藝適應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

冶金法制備太陽能多晶硅技術是降低光伏能源成本的有效途徑和關鍵技術之一。當前，國際上生產(chǎn)太陽能級硅的主流方法是改良西門子法。該方法的工藝復雜精細、前期投資成本高、安全性要求極高，其核心技術長期被歐美等國壟斷。由于我國未掌握改良西門子法的關鍵技術，也沒有自主知識產(chǎn)權，導致了我國太陽能級硅的生產(chǎn)能耗大、成本高且污染嚴重，缺乏市場競爭力。我國太陽能級硅市場需求增長迅速，卻仍有超過三分之一的多晶硅不得不依賴進口。相對落后的太陽能級硅的制備技術已成為我國光伏能源發(fā)展的瓶頸。為了實現(xiàn)我國光伏產(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)保的太陽能級多晶硅生產(chǎn)技術是必然選擇。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，適合我國光伏產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的要求。經(jīng)過十余年的發(fā)展，低成本冶金法已初步實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)太陽能級硅的成套技術和工藝，為我國多晶硅產(chǎn)業(yè)的結構調(diào)整和晶硅光伏發(fā)電平價上網(wǎng)提供了可能。

作用原理

冶金法技術路線的作用原理是基于工業(yè)硅中雜質(zhì)的物理化學特點，對雜質(zhì)進行逐級凈化。對于分凝系數(shù)較小的硼磷雜質(zhì)，采用造渣精煉的方法將硼進行氧化并使其進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程中偏析于液相的金屬雜質(zhì)進行收集去除，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。

市場分析

廈門大學與國內(nèi)多家企業(yè)開展合作，在公司支持下進行冶金法制備太陽能多晶硅技術的轉(zhuǎn)化，該集成技術的成功應用實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)品具有明顯的價格優(yōu)勢和市場競爭力，實現(xiàn)太陽能多晶硅產(chǎn)業(yè)的升級換代。