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單晶硅制備中排放氬氣的回收方法與裝置與流程

645 編輯：中冶有色網(wǎng) 來源：大連連城數(shù)控機(jī)器股份有限公司

2023-10-19 14:04:18

1.本發(fā)明涉及一種凈化回收單晶硅制備工藝中排放氬氣的方法與裝置，屬于惰性氣體的凈化與回收技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)： 2.隨著對可再生清潔能源需要的日益增加，基于太陽能利用的光伏發(fā)電行業(yè)迎來了迅猛的發(fā)展，利用光伏電池發(fā)電可以為家庭、辦公室等提供必要電力供應(yīng)，如果進(jìn)一步并入電網(wǎng)，可以為工業(yè)生產(chǎn)提供電力支持。目前大規(guī)模應(yīng)用的光伏電池主要是硅基太陽能電池組件。 3.生產(chǎn)硅基太陽能電子組件的工藝流程的主要原料是晶硅(單晶硅或多晶硅)，而晶硅通過不同的工藝生產(chǎn)單晶硅和多晶硅。例如典型單晶硅在高溫條件下(>1400℃),通過直拉法將原料硅錠提煉成單晶硅。在直拉法過程中，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，需要使用大量的氬氣吹掃，移除提煉過程中從盛料坩堝中產(chǎn)生的各種揮發(fā)性雜質(zhì)。這些雜質(zhì)主要是一氧化碳(co),其范圍在幾千個(gè)ppm；氫氣，其范圍在幾十到幾百ppm.同時(shí)根據(jù)使用的真空泵差異，會(huì)存在少量的甲烷(ch4)，在幾到幾十ppm。早期由于氬氣需求較小，價(jià)格比較低，拉晶過程中的氬氣完全采取放空處理。近年，隨著光伏行業(yè)的急劇發(fā)展，氬氣需求量急劇增加，價(jià)格從早期的每噸幾百元上漲至每噸1000～2000元，局部地區(qū)甚至更高。在目前典型的直拉法工藝條件下(氬氣用量為60～80l/min，維持時(shí)間300h),一百臺(tái)單晶爐的氬氣年用量價(jià)值接近600萬元。晶硅生產(chǎn)成本明顯增加，同時(shí)光伏企業(yè)生產(chǎn)受到氬氣供應(yīng)波動(dòng)的影響。因此將拉晶過程中的氬氣尾氣進(jìn)行純化回收利用是非常必要的。 4.目前針對單晶硅制備領(lǐng)域的氬氣回收方法主要基于以下兩種方法：1)催化氧化方法：利用催化劑加入氧氣或空氣，在一定溫度條件下，可以將一氧化碳氧化成二氧化碳，氫氣氧化成水，烴類氧化成二氧化碳和水，然后結(jié)合吸附方法、深冷、或組合的策略進(jìn)一步去除氧化后的雜質(zhì)。周智勇等在cn102583281b，cn103373716b公布利用氧氣催化氧化的方法脫出氬氣中的一氧化碳和氫氣等雜質(zhì)的工藝，然后再加入氫氣脫除氧氣，結(jié)合空分裝置低溫去除后續(xù)的二氧化碳、水和氫氣等雜質(zhì)。信越半導(dǎo)體株式會(huì)社在專利cn107428532a，cn105939961b中也公布用氧氣催化氧化的方法脫除氬氣尾氣中雜質(zhì)的工藝，其核心是在線檢測雜質(zhì)濃度，然后計(jì)量補(bǔ)給氧氣進(jìn)行反應(yīng)，而沒有后續(xù)除氧的過程。但這種工藝流程在實(shí)際中缺乏可操作性。催化氧化的方法雖然具有反應(yīng)溫度低，效率高等

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