[发明专利]电解精炼-液态阴极原位定向凝固制备高纯单晶硅的方法

权利要求书

1.电解精炼-液态阴极原位定向凝固制备高纯单晶硅的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1.阳极含硅合金的熔配：采用密度大于硅，且比硅电负性大的金属与冶金级硅或者工业多晶硅线切割废料按1:3-3:1比例混合，熔融后作为阳极，备用；

步骤2.电解质的熔配：电解质体系采用氟化物与含有硅化合物的混合物，熔融后作为电解质体系，备用；其中，含有硅化合物含量为1wt%-20wt%，所述氟化物为NaF, KF, MgF₂, CaF₂, BaF₂, SrF₂中的至少一种；所述含硅化合物为SiO₂, Li₂SiF₆, Na₂SiF₆, K₂SiF₆, ZnSiF₆, CaSiF₆, BaSiF₆, SrSiF₆, Li₂SiO₃, Na₂SiO₃, K₂SiO₃, CaSiO₃, MgSiO₃, BaSiO₃中的至少一种；

步骤3.阴极初始原料为纯度6N以上液态高纯硅；

步骤4.将步骤（1）中的熔融硅合金置于电解槽底部作为阳极，步骤（2）中的熔融电解质置于中间层，电解质的厚度为3~30cm，步骤（3）中熔融高纯硅置于最上层作为阴极，电解槽自下而上为“熔融硅合金--熔融电解质--熔融高纯硅”三层液态电解池，电解槽整体处于密封惰性气氛，在温度为1450℃-1650℃下，进行恒电流电解精炼，电流密度为5mA/cm²-2000mA/cm²，电解过程中阳极区可直接加料，保证电解连续进行；

步骤5.在阴极集流体上安装籽晶，进行定向凝固拉升，拉升过程中缓慢旋转，最终生长出圆柱形的单晶硅。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中电解质的厚度优选为5-10cm。