A study of the purification process during the elaboration by electron bombardment of polysilicon ribbons designed for photovoltaic conversion

Calcium Evaporation from Metallurgical Grade Silicon by an Electron Beam Melting

“…Where [%Ca] 0 is the content of Ca at 0 s and [%Ca] t is the content at t s. We plotted ln ([%Ca] t /[%Ca] 0 ) against melting time and melting power for Ca in Figs. 4 From this experiment, K T(Ca) was calculated from the slope of the curve resulting from a plot of Figs. 6, k E(Ca) to be calculated from the Eq.…”

Impurities evaporation from metallurgical-grade silicon in electron beam melting process

“…Impurities with high vapor pressure under the condition of high vacuum can be evaporated effectively because of the high local temperature near the beam impingement zone [2]. Casenave et al [3] firstly used EBM process to purify polycrystalline silicon and confirmed the technical feasibility of removing some impurities, such as phosphorus and calcium.…”

Progress in Research and Development of Solar-grade Silicon Preparation by Electron Beam Melting

“…料占据了全球光伏市场 80%以上的市场份额 [2][3][4] 。 其 中, 多晶硅虽然效率略低于单晶硅, 但其具有低成 本的优势, 成为最广泛使用的太阳能电池材料。太 阳能电池的转换效率取决于硅的纯度 [5][6][7] , 通常认 为硅材料的纯度需要达到 99.9999%, 才能满足太阳 能 电 池 的 使 用 要 求 , 称 其 为 太 阳 能 级 多 晶 硅 (SoG-Si)。硅中的主要杂质为 P、B 和金属杂质, 这 些杂质会严重影响硅材料的电学性能, 需要被去除 到很低的程度。冶金法就是根据这些杂质元素与硅 的物理性质差异, 采用不同的技术依次将其去除的 集成方法, 包括介质熔炼、定向凝固、电子束熔炼 等, 这种方法具有成本低、无污染、可大规模生产 等优点, 成为当前研究的热点 [8][9][10][11] 。 电子束熔炼具有高能量密度和高真空度等优点, 在金属及合金的熔炼和精炼领域具有广泛的应用 [12] 。 1907 年, Von Pirani 申请了一项专利, 标志着电子束 技术的诞生 [13] , 然而当时的真空技术落后, 尚不足 以将电子束技术应用到实际生产中; 在随后的几十 年里, 真空技术不断发展, 有了长足的进步, Temescal 冶金公司在 1957 年实现了电子束技术的工 业化应用。 20 世纪 80 年代, Casenave 等 [14] 首次使用 电子束技术提纯了多晶带硅材料; 20 世纪 90 年代, 东京大学 Ikeda 等 [15] 使用电子束熔炼方式提纯了多 晶硅材料, 并研究了杂质的去除机制; 随后, 日本 JFE 开展了冶金法制备太阳能级多晶硅的研究与应 用, 并将电子束熔炼纳入到冶金法的流程中 [16][17] 。 目前, 电子束熔炼已成为冶金法制备太阳能级多晶 硅材料的关键环节, 并已在产业上得到了应用。 本文在介绍硅中挥发性杂质去除的热力学原理 的基础上, 对电子束熔炼条件下杂质的去除效果、 去除机制以及现阶段的研究热点进行了综述, 指出 了目前存在的问题, 并着重分析了这些问题的解决 对策, 阐明了电子束技术应用于多晶硅提纯领域的 技术优势, 并对下一阶段电子束熔炼提纯多晶硅技 术的研究重点和发展前景进行了展望。 1 挥发性杂质去除的热力学原理 具有多杂质的基体金属或者合金在高温、高真空 的条件下, 饱和蒸汽压大的元素挥发性大于饱和蒸汽 压小的元素, 这是真空蒸发提纯的理论依据 [18][19] [20] Fig. 1 Volatility coefficients of impurities in silicon as a function of temperature [20] [21] Fig.…”