Современная электрометаллургия, 2013, №01



2013 №01 (05)

2013 №01 (07)

---

Современная электрометаллургия, 2013, № 1, c. 29-32  

РАФИНИРОВАНИЕ КРЕМНИЯ ПРИ ПЛАВКЕ ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ

Г. М. Григоренко, В. А. Шаповалов, И. В. Шейко, Ю. А. Никитенко, В. В. Якуша, В. В. Степаненко

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины
03680, г. Киев, ул. Боженко, 11.
E-mail: office@paton.ua
 
 
Реферат
Рассмотрены некоторые особенности рафинирования металлургического кремния до качества «солнечного», пригодного для производства фотоэлектрических преобразователей. Проведенный анализ показал, что в лабораторных условиях при изготовлении чистого кремния не всегда удается получить достоверные данные об эффективности рафинирования. Это связано с высоким градиентом температуры в образце, взаимодействием с материалом тигля, локальным воздействием реагентов. Предложено для исследования процессов рафинирования использовать плавку во взвешенном состоянии в электромагнитном поле. Рассмотрены основные особенности установок ливитационной плавки и присущие им недостатки. Создан лабораторный стенд для плавки и рафинирования кремния во взвешенном состоянии при высокочастотной индукционной «левитационной плавке». Оборудование представляет собой кварцевую камеру с проточной атмосферой аргона, внутри которой расположен индуктор с двумя обратными витками. Проведены эксперименты по очистке расплавленных образцов кремния (температура 2150...2250 ^oС) от бора с помощью газовых реагентов. В качестве реагентов использовали смеси аргон–водород и аргон–влага. Эксперименты показали, что наибольший эффект зафиксирован при обдуве расплавленного кремния аргоно-водородной смесью. Исследования химического состава проводили методом атомно-эмисионной спектрометрии индуктивно-связанной плазмы на масс-спектрометре ICAP 6500 DUO.
 
Библиогр. 11, ил. 4.
 
 
Ключевые слова: плавка во взвешенном состоянии; левитация; индукционная плавка; фотоэлектропреобразователи; рафинирование; «солнечный» кремний; вредные примеси; бор


Поступила 11.10.2012
Подписано к печати 13.03.2013
 
 
1. Фогель А. А. Индукционный метод удержания жидких металлов во взвешенном состоянии. — Л.: Машиностроение, 1979. — 104 с.
2. Григоренко Г. М., Шейко И. В. Индукционная плавка метал лов в холодных тиглях и охлаждаемых секционных кристаллизаторах. — Киев: Сталь, 2006. — 320 с.
3. D. L. Li, X. M. Mao., H. Z. Fu. Electromagnetic levitation melting of solar grade silicon material // J. of materials science letters. — 1994.— № 3. — P. 1066–1068.
4. Formation of silicon hollow spheres via electromagnetic levitation method under static magnetic field in hydrogen-argon mixed gas / S. Ueno, H. Kobatake, H. Fukuyama et al. // Materials Letters. — 2009. — № 63. — P. 602–604.
5. Деформация свободной поверхности металлической капли в эксперименте по электромагнитной левитации / П. Шапель, А. Жарди, Д. Аблизер и др. // Современ. электрометаллургия. — 2008. — № 4. — С. 50–56.
6. Density and thermal conductivity measurements for silicon melt by electromagnetic levitation under a static magnetic field / Y. Inatomi, F. Onishi, K. Nagashio, K. Kuribayashi // Intern. J. of thermophysics. — 2007. — 28, № 1. — P. 44–59.
7. Removal of Boron in Silicon by H2-H2O Gas Mixtures / K. Tang, S. Andersson, E. Nordstrand, M. Tangstad / JOM. — 2012. — 64, № 8. — P. 952–956.
8. Erlend F. Nordstrand, Merete Tangstad. Removal of boron from silicon by moist hydrogen gas // Metallurgical and materials transactions B. — 2012. — 43B, august. — P. 814–822.
9. Boron removal from metallurgical grade silicon by oxidizing refining / Wu Ji-Jun, Ma Wen-hui, Yang Bin et al. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. — 2009. — № 19. — P. 463–467.
10. Born Removal in Molten Silicon by a Steam-Added Plasma Melting Method / Naomichi Nakamura, Hiroyuki Baba, Yasuhiko Sakaguchi, Yoshiei Kato // Materials Transactions. — 2004. — 45, № 3. — P. 858–864.
11. Born removal from UMG-Si by hybrid melting utilizing steam plasma torch and EMCM / D. V. Moon, H. M. Lee, B. K. Kim et al. // Photovoltaic specialists conference (PVSC), 35-th IEEE (Honolulu, 20–25 June 2010). — Honolulu, 2010. — P. 002194–002197.