爐外精煉可以有效去除工業(yè)硅中的主要雜質(zhì),吹氣過程對硅熔體的攪拌作用增強了除雜的動力學(xué)條件,但同時氧化性氣體勢必會造成熔池中硅的氧化損失。本文通過實驗,衡量吹氧精煉和造渣精煉過程造成的硅損失,建立精煉過程主要元素氧化的動力學(xué)速率方程,探討減小硅損失的方案,對工業(yè)硅的生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。向工業(yè)硅中吹入氧氣精煉不同時間,熔體中元素的氧化包括直接氧化和間接氧化兩個方面,氧化生成的SiO₂一方面作為氧化劑去氧化從熔池中擴散到渣-硅界面的元素[M],另一方面也按分配定律,以溶解氧原子的形式[O]進入硅熔體,氧化其中的雜質(zhì)元素。精煉后的硅由于冷卻速度較快,雜質(zhì)組元發(fā)生不平衡結(jié)晶,雜質(zhì)組元以Si化合物為骨架生長。精煉后,渣硅出現(xiàn)分層,沒有夾雜,硅損失率隨著精煉時間的增加而增加,90min達到最大為5.24%,且硅損失的速率在減慢。經(jīng)計算,熔池中元素氧化的速率主要受硅液中[M]及渣中（MO）的擴散限制,雜質(zhì)Al在硅熔體中的傳質(zhì)系數(shù)_Al=1.26×10^-5 m?s^-1。將CaO∶SiO₂=1∶1的渣... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 概述
        1.1.1 太陽能資源的應(yīng)用背景
        1.1.2 光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)狀
        1.1.3 太陽能電池的工作原理
    1.2 太陽能級多晶硅的制備
        1.2.1 制備指標
        1.2.2 太陽能級硅中的雜質(zhì)
        1.2.3 冶金法制備太陽能級多晶硅的應(yīng)用前景
        1.2.4 提純太陽能級多晶硅的冶金方法
    1.3 工業(yè)硅爐外精煉
        1.3.1 工業(yè)硅精煉過程爐渣的產(chǎn)生環(huán)節(jié)
        1.3.2 精煉過程元素的氧化及硅損失
    1.4 本研究的意義、內(nèi)容和創(chuàng)新性
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
        1.4.3 本論文的創(chuàng)新性
第二章 工業(yè)硅吹氧精煉過程中主要元素的氧化動力學(xué)
    2.1 實驗原理及方法
        2.1.1 熔池中氧化劑的種類及反應(yīng)方式
        2.1.2 反應(yīng)速率限制環(huán)節(jié)的確定
        2.1.3 氧化擴散限制的速率式
        2.1.4 實驗方法
    2.2 實驗原料及設(shè)備
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 實驗設(shè)備
    2.3 工業(yè)硅吹氧精煉過程中主要雜質(zhì)元素的氧化動力學(xué)
        2.3.1 工業(yè)硅吹氧精煉的結(jié)果
        2.3.2 傳質(zhì)系數(shù)和反應(yīng)容量速率常數(shù)的計算
        2.3.3 Al氧化反應(yīng)的速率限制環(huán)節(jié)
    2.4 工業(yè)硅吹氧精煉過程中Si的氧化及硅損失
        2.4.1 Si氧化過程的組成環(huán)節(jié)
        2.4.2 Si氧化的速率
    2.5 本章小結(jié)
第三章 工業(yè)硅造渣精煉過程中主要元素的氧化動力學(xué)
    3.1 實驗原理及方法
        3.1.1 實驗原理
        3.1.2 實驗方法
    3.2 工業(yè)硅造渣精煉過程中主要元素的氧化動力學(xué)
        3.2.1 工業(yè)硅造渣精煉的結(jié)果
        3.2.2 傳質(zhì)系數(shù)和反應(yīng)容量速率常數(shù)的計算
        3.2.3 Al氧化反應(yīng)的速率限制環(huán)節(jié)
    3.3 本章小結(jié)
第四章 硅鋁合金精煉過程中雜質(zhì)Al的氧化動力學(xué)
    4.1 實驗原理及方法
        4.1.1 硅鋁合金氧化的反應(yīng)方式
        4.1.2 反應(yīng)速率限制環(huán)節(jié)的確定
        4.1.3 實驗方法
    4.2 實驗原料及設(shè)備
        4.2.1 預(yù)熔硅鋁合金
        4.2.2 實驗原料的檢測
    4.3 硅鋁合金精煉過程中雜質(zhì)Al的氧化動力學(xué)
        4.3.1 硅鋁合金的氧化結(jié)果
        4.3.2 傳質(zhì)系數(shù)和反應(yīng)容量速率常數(shù)的計算
        4.3.3 Al氧化反應(yīng)的速率限制環(huán)節(jié)
    4.4 硅鋁合金氧化的分子動力學(xué)模擬
        4.4.1 動力學(xué)模擬的意義
        4.4.2 模擬計算方法
        4.4.3 擴散系數(shù)的計算
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3037738