[发明专利]一种利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法

权利要求书

1.一种利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）对金刚线切割废料烘干，获得烘干后的金刚线切割废料；

（2）将烘干后的金刚线切割废料和造渣剂进行充分的混合，其中：

所述造渣剂为CaO、CaF₂、MgO、钠玻璃、Li₂O、BaO中的至少两种混合物；

（3）开启熔炼炉，对熔炼炉进行预热，将混合后的物料置于炉内进行造渣精炼，整个精炼过程的温度在1450~1650℃，精炼时间1.0~3.0 h；

（4）待造渣精炼结束后，进行通气精炼，通气时间10~50min，通气精炼过程通入气体的压力为0.15~2MPa，流量为0.5~10m³/h；

（5）通气精炼结束后，对熔体保温时间为0.15~0.5h，使熔体中的硅液与渣分离，之后把硅液倒入已预热铸锭石英坩埚中，将渣倒入特制模具中进行冷却处理；

（6）将装有硅液的石英坩埚迅速装入多晶炉，然后对其抽真空并快速升温至1450~1650℃，保温时间5~10 h，在铸锭炉内定向凝固，凝固后得到铸锭；

（7）步骤（6）的铸锭去除顶端和底部杂质较多的部分即硅纯度低于5N的部分，剩余部分的铸锭即为太阳能级多晶硅；

（8）将步骤（6）的铸锭或步骤（7）制得的多晶硅作为单晶原料进行破碎和酸洗，酸洗结束后的单晶原料进行拉晶，具体为：

首先将单晶原料置于单晶坩埚中进行熔化，温度应该控制在1450~1630℃，保温时间5~10 h，然后进行拉晶，在拉晶过程中，坩埚内的温度控制在1400~1430℃，拉晶速度控制在1.0~2.0mm/min，最后得到太阳能级单晶硅。

2.根据权利要求1所述的利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，其特征在于：步骤（1）烘干后的金刚线切割废料含水率不高于5％。

3.根据权利要求1所述的利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，其特征在于：步骤（2）中按质量比计所述金刚线切割废料：造渣剂=100：2-20。

4.根据权利要求1所述的利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，其特征在于：所述的钠玻璃按质量百分比包括以下组分：SiO₂：50~80%，Na₂CO₃：10~20%，MgO：5~10%，Na₂O：5~10%，Al₂O₃：2~10%，K₂O：5~10%，ZrO₂：1~5%，以上各组分之和为100%。

5.根据权利要求1所述的利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，其特征在于：步骤（2）中所述造渣剂为CaO、CaF₂、MgO、钠玻璃、Li₂O及BaO的混合物，其中：

所述造渣剂按质量百分比计为：

CaO：50~90％，MgO：5~10％，钠玻璃：5~10％，CaF₂：0~10％，Li₂O：2~5％，BaO：3~10％，以上各组分之和为100%。

6.根据权利要求1所述的利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，其特征在于：步骤（4）中通气精炼时通入的气体为氩气、氯气、水蒸气、CO、CO₂中的至少一种气体。

7.根据权利要求1所述的利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，其特征在于：步骤（7）得到的太阳能级多晶硅纯度达到5~7N。

8.根据权利要求1所述的晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，其特征在于：步骤（8）得到的太阳能级单晶硅纯度达到6~7N。