【摘 要】
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目前用于硅基太阳能电池的太阳能级硅铸锭主要有两种切割方式,一种是传统的砂线切割法,另一种是新型的金刚石线切割法。后者由于切出的硅片质量好、切割过程效率高,逐渐成为主流的切割方法。但在切割过程中约有40%高纯硅变成切割粉废料,并造成环境污染。将这些废料中的高纯硅进行有效回收再利用成为亟待解决的问题。本论文采用两步法烧结和冶金法两种工艺对切割粉进行回收与纯化,系统地研究了切割粉的回收过程中的烧结机理与
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目前用于硅基太阳能电池的太阳能级硅铸锭主要有两种切割方式,一种是传统的砂线切割法,另一种是新型的金刚石线切割法。后者由于切出的硅片质量好、切割过程效率高,逐渐成为主流的切割方法。但在切割过程中约有40%高纯硅变成切割粉废料,并造成环境污染。将这些废料中的高纯硅进行有效回收再利用成为亟待解决的问题。本论文采用两步法烧结和冶金法两种工艺对切割粉进行回收与纯化,系统地研究了切割粉的回收过程中的烧结机理与杂质去除机制,为金刚石线切割粉的回收利用提供了理论依据。本论文的主要研究结果如下:（1）研究了金刚石线切割粉的无压烧结过程对酸洗浸出中杂质去除率的影响。研究结果表明,两步法烧结有利于酸洗过程中杂质的去除与硅料的回收。与单一酸洗工艺对比,经过两步法烧结后与酸洗组合工艺后的切割粉块体,酸洗后硅的产率从63.12%提升至96.03%,硅纯度从93.77%提升至96.05%。重点探究了两步法烧结对切割粉表面氧化层影响,揭示了两步法烧结对切割粉表面的无定型氧化层的分解作用。（2）研究了无压烧结对切割粉造渣法去除关键B杂质的影响。研究结果表明,切割粉中B杂质的去除和渣剂CaO-SiO2成分密切相关。当渣剂成分为55wt%CaO-45wt%SiO2,渣硅比为1:1,精炼时间为45 min,精炼硅中B的最低浓度仅为0.71 ppmw,去除率达到86.91%。通过FactSage软件分析了不同渣剂成分的粘度,发现渣剂中CaO与SiO2的质量比越高,渣剂粘度越低,越不利于B杂质的去除。随着在CaO-SiO2渣剂中添加助溶剂CaF2,将进一步降低渣剂的粘度,同时导致渣剂的活度与氧势下降,抑制了渣剂对B的氧化作用。
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