电镀金刚线硅片切割废料杂质溯源及源头控制

随着中国光伏产业快速发展,单晶硅片需求和产量逐年增加,金刚线硅片切割废料产量随之急剧增加,不仅导致高纯硅资源浪费,还造成严重生态环境问题。硅片切割过程中35%~40%的99.9999%的高纯硅(6N级)生成亚微米硅粉损失,且随着细线化、薄片化等金刚线硅片切割工艺的进步,废料杂质来源变得复杂和多样,增加提纯回收增值利用难度。为了降低回收难度,科学合理制定回收工艺路线、研发高效清洁回收技术以期获得易循环再生的高纯硅废料,进行杂质溯源研究明确其来源及渠道,以通过源头控制实现原料质量的稳定和提升对废料回收利用极为必要。结合单晶硅片切割工艺,基于典型原料分析结果,通过对切片过程相关辅料进行采样和分析,完成硅片切割废料中的杂质溯源研究,并提出了有效的源头控制措施,获得了高品质的原料。结果表明:Al杂质来源于有机添加剂和垫板,Fe和Ni杂质来源于金刚线,Ca杂质来源于工业用水和粘胶,Mg杂质来源于有机添加剂和工业用水,有机C来源于垫板和粘胶。源头控杂后得到的硅片切割废料中Al,Fe及Ca杂质含量大幅下降,分别为1.3×10^(-6),4.3×10^(-6)和5.5×10^(-6)。对硅片切割废料杂质源头控制提升原料品质和提高废料利用效率具有重要意义。

金刚线切割硅片废料制备高模数硅酸钾的研究

近年来,我国光伏能源飞速发展,对晶体硅片的需求量逐年大幅增加。但在生产太阳能硅片过程中,会产生大量的切割废料,有效地回收利用该废料已成为亟待解决的问题。本研究以金刚线切割硅片废料为原料,考察不同反应条件对制备4.8模数硅酸钾的影响。试验确定最佳的反应条件为:采用分批缓慢将前处理后的回收硅粉加入到预热好的碱液中反应的加料方式,控制反应温度为50~60℃,反应时间为4~5 h。区别于传统的硅酸钾生产方法,本方法在常压下,即可生产出模数高达4.8、稳定性良好的无色透明硅酸钾,为金刚线切割硅片废料的回收利用,提供了一个新的处理方法。

SiC与硅片切割废料氧化层的热力学分析与还原研究

金刚线硅片切割废料(DWSSP)是单晶硅片切割过程中产生的废料,含有大量高纯硅.如能将DWSSP有效回收可降低高纯硅生产成本和环境安全隐患,然而DWSSP硅颗粒表面存在SiO_(2)阻碍了硅的回收利用.基于此,作者提出一种采用SiC将DWSSP硅颗粒表面SiO_(2)还原为Si的新方法.首先通过热力学计算常压和真空下SiC还原SiO_(2)反应的可行性.热力学结果表明,常压下SiC还原SiO_(2)反应无法进行;真空下可降低ΔGT,真空度越低,反应温度越低,SiC还原SiO_(2)反应越容易进行.然后进行实验对热力学计算结果进行验证,实验结果表明,常压下未发现Si的存在,真空下随温度的升高SiO_(2)逐渐被还原为Si,与热力学计算结果一致.当真空度为10^(-3)Pa、还原温度为1973 K时,采用SiC可将SiO_(2)全部还原为Si.因此,进一步采用SiC对DWSSP硅颗粒表面SiO_(2)进行真空还原,结果表明,当真空度为10-3Pa,温度为1973 K时,SiC可有效地将DWSSP硅颗粒表面SiO_(2)全部还原为Si.本研究在真空条件下采用SiC还原DWSSP硅颗粒表面SiO_(2),可以增加高纯硅产率,减少高纯硅损失并降低反应所需温度节约能源,具有回收效率高、环境污染小等特点.