[发明专利]一种电沉积硅薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种电沉积硅薄膜的方法，包括以下步骤：a)将离子液体干燥除水，b)将所述无水离子液体在所述真空手套箱中与硅盐搅拌混合，得混合溶液；c)处理电极，d)将所述混合溶液通入到电池槽中电沉积，电沉积完成后将阴极板取出清洗得到硅薄膜。本发明采用上述结构的一种电沉积硅薄膜的方法，不仅能够解决四氯化硅污染环境、增加企业生产成本的问题，而且还能够解决传统方法电沉积硅薄膜所需温度高、能耗高、产品质量差的问题。

技术领域

本发明涉及新能源材料技术领域，特别是涉及一种电沉积硅薄膜的方法。

背景技术

随着工业化进程的加快、化石矿物燃料的燃烧导致了不可再生能源短缺、温室效应、环境污染等日益严重。太阳能由于具有绿色、安全、可持续、数量巨大等优点，越来越受到人们的关注，将来太阳能会替代部分不可再生能源成为能源供应的重要组成部分，占据世界能源的重要席位。据报道到2030年，光伏太阳能发电会占据世界电力供应的重要组成成分。太阳能光伏电池的广泛应用，一定程度上缓解了能源短缺的现状，但是随着太阳能光伏产业的快速发展，多晶硅作为是光伏产业和电子工业的重要原料，多晶硅需求量逐年上升。光伏产业快速发展，高纯度硅需求量快速提高，促进了多晶硅产业的快速发展。

目前高纯度硅的生产工艺主要采用改良西门子法制备晶体硅，在晶体硅的工业生产过程中不可避免的产生四氯化硅，1吨多晶硅的生产会伴随着产生15吨左右的副产物四氯化硅，而四氯化硅是一种强烈腐蚀性很强且有毒有害的液体，不加处理严重污染环境。副产物四氯化硅的产生影响多晶硅产业的循环清洁生产，增加企业生产成本，降低生产企业效益。如果四氯化硅直接排放，会对环境产生严重危害。目前四氯化硅的回收技术还存在技术门槛高、一次转化率低、高能耗等问题。因此，有必要开发绿色、高效处理四氯化硅技术，而传统工艺得到的高纯度硅都是在高温、高能耗的条件下制备的。

发明内容

本发明的目的是提供一种电沉积硅薄膜的方法，不仅能够解决四氯化硅污染环境、增加企业生产成本的问题，而且还能够解决传统方法电沉积硅薄膜所需温度高、能耗高、产品质量差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种电沉积硅薄膜的方法，包括以下步骤：

a)将离子液体干燥除水，将离子液体直接放入真空手套箱中抽至真空，恒温干燥，去除离子液体中的水分，干燥完成后，将无水离子液体快速转移至充满氩气的所述真空手套箱中备用；

b)将所述无水离子液体在所述真空手套箱中与硅盐搅拌混合，得混合溶液；

c)处理电极，将电极打磨抛光，然后除去表面的有机物，清洗干净，干燥后备用；

d)将所述混合溶液通入到电池槽中电沉积，电沉积完成后将阴极板取出清洗得到硅薄膜。

优选的，所述离子液体为1-乙基-3-甲基-咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺([EMIM]Tf₂N)、1-丁基-3-甲基吡咯烷酰基双(三氟甲基磺酰基)亚胺([BMPy]Tf₂N)中的一种或者二者混合物，所述硅盐为四氯化硅。

优选的，步骤a)中，所述恒温干燥的温度为120℃，所述干燥的时间为24h。

优选的，步骤b)中，所述电极采用三电极体系，其中钛板(99.99％)为工作电极，铂板(99.99％)为对电极，银电极(99.99％)为准参比电极。

优选的，所述电极处理具体的为：所述电极处理具体的为：打磨抛光使用800#的石英砂纸表面打磨光滑，接着用抛光粉抛光，然后用超纯水冲洗去除表面碎屑后浸入丙酮中去除表面有机物，最后再浸入无水乙醇中在超声清洗仪中超声15min，超声完成后用氮气吹干，快速转移至充满氩气的真空手套箱中备用。

优选的，步骤d)中，所述电沉积的实验条件为：SiCl₄浓度为0.1-1.0mol/L，温度为10-60℃，电流密度为5-100A/m²。