KR101180353B1 - Refining method of Phosphorus and other impurities from MG-Si by acid leaching - Google Patents
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Abstract
태양전지용 실리콘제조를 위한 acid leaching을 이용한 MG-Si중 불순물의 정련방법이 제공된다.
본 발명은, MG-Si 중 불순물을 정련하는 공정에 있어서, 산 용액에 부식저항성이 강한 pyrex beaker, carbon vessel, Al2O3 vessel, Tefron vessel 및 MgO vessel 중 선택된 하나의 용기를 마련하는 공정; 상기 용기에 MG-Si 실리콘에 부식성이 없는 HCl, HNO3, H2SO4, 및 HF 중 선택된 1종 이상의 산용액을 공급하는 공정; 상기 산 용액이 공급된 용기 내에 실리콘과 산용액의 중량비가 1:0.5~2를 만족하도록 MG-Si을 공급하는 공정; 및 상기 용기 내에서 MG-Si을 사전 설정된 온도와 시간 동안 유지함으로써 산용액과 Si과의 계면반응에 의한 Si중 불순물을 이온상태로 제거하는 공정;을 포함하는 acid leaching 공정을 이용한 MG-Si중 불순물의 정련방법에 관한 것이다.A method for refining impurities in MG-Si using acid leaching for manufacturing silicon for solar cells is provided.
The present invention, in the process of refining impurities in MG-Si, the process of preparing a vessel selected from pyrex beaker, carbon vessel, Al 2 O 3 vessel, Tefron vessel and MgO vessel strong corrosion resistance to the acid solution; Supplying the vessel with at least one acid solution selected from HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 , and HF that are not corrosive to MG-Si silicon; Supplying MG-Si in a container supplied with the acid solution such that a weight ratio of silicon and an acid solution satisfies 1: 0.5 to 2; In the MG-Si using an acid leaching process comprising; and maintaining the MG-Si in the vessel for a predetermined temperature and time to remove impurities in Si by the interfacial reaction between the acid solution and Si in an ionic state; It relates to a method for refining impurities.
Description
본 발명은 금속급 Si(이하 MG-Si)으로부터 경제적인 태양전지용 Si(이하 SoG-Si)을 제조하기 위한 공정으로서, MG-Si 중에 acid leaching을 이용하여 불순물 P를 acid중으로 안정화시킴으로써 실리콘과 같이 부식저항성에 강한 금속으로부터 금속 실리콘의 손실을 최소화하면서 금속 Si 중의 P, Ca, Fe등을 효과적으로 정련할 수 있는 acid leaching을 이용한 P 및 기타 불순물의 정련방법에 관한 것이다. The present invention is a process for producing economical Si (SoG-Si) for solar cells from metal-grade Si (hereinafter MG-Si), by stabilizing the impurity P in acid by using acid leaching in MG-Si, like silicon The present invention relates to a method for refining P and other impurities using acid leaching which can effectively refine P, Ca and Fe in metal Si while minimizing the loss of metal silicon from metals resistant to corrosion resistance.
현재 행해지는 태양전지용 Si 제조기술은 Trichloro-silane(TCS) 또는 Mono-silane(MS)을 경유하는 기상공정인 Siemens 공정 기술이 주요 방법으로 적용되고 있다. 기상 경유 공정은 규석광석으로 제조된 금속 실리콘 (MG-Si)를 HCl을 이용하여 기상정제 후 H2로 재환원하는 공정을 반복하여 고순도의 폴리 실리콘을 제조하는 방법으로 반도체 산업용 고순도 실리콘 제조에 적합한 것으로 알려져 있으나, 대규모의 설비투자비(설비투자 규모 >1억원/톤-Si)와 낮은 에너지효율성(약 120 kWh/kg)이 문제점으로 지적되고 있으므로 반도체 대비 저품위의 태양전지용 Si 제조공정의 경제성을 제고할 필요성이 제기되고 있다. 이에 대한 기술적 대응으로서 최근에는 고비용의 기상법을 해결하기 위하여 야금학적인 정련법을 이용한 제조기술 개발이 세계적으로 주목받고 있으며, 금속 실리콘의 슬래그 처리, 편석 분리, 응고 급랭, 전자빔, 플라즈마에 의한 복화합물 상태로의 기화정련 등의 야금학적 정련 공정을 적용하는 것으로 정의된다. 야금학적 정련기술은 지적재산권에 관한 기술적 배타성을 제고할 수 있을 뿐만 아니라 기상법의 Si 대비 낮은 품위에도 불구하고 태양전지용 실리콘의 사용가능성을 제시함으로서 활발한 연구와 함께 실용화기술로 대두되고 있는 실정이다. Currently, the Si manufacturing technology for solar cells is mainly applied to Siemens process technology, which is a gas phase process via Trichloro-silane (TCS) or Mono-silane (MS). The gas phase diesel process is a method of producing high-purity polysilicon by repeating the process of re-reducing metal silicon (MG-Si) made of silica ore into H 2 after gas phase purification using HCl. Although it is known that large-scale equipment investment costs (capital investment> 100 million won / ton-Si) and low energy efficiency (about 120 kWh / kg) are pointed out as problems, it is possible to improve the economical efficiency of the Si manufacturing process for solar cells of low quality compared to semiconductors. The need is raised. In order to solve this problem, in recent years, the development of manufacturing technology using metallurgical refining method has been attracting attention from all over the world to solve the high-cost gas phase method, and it is in the state of complex compound by slag treatment, segregation separation, solidification quenching, electron beam, plasma of metal silicon. Metallurgical refining processes such as vaporization and refining are defined as applying. Metallurgical refining technology not only improves the technical exclusivity of intellectual property rights, but also shows the possibility of using silicon for solar cells in spite of the low quality compared to Si of meteorological method, and is emerging as a practical technology with active research.
야금학적 정련법의 장점은 MG-Si을 출발 물질로 하여 고온 정련 과정을 경유함으로서 높은 에너지효율성과 생산성을 주요 장점으로 하며, 기상법 대비 약 25% 수준의 설비 투자로 생산 가능한 것으로 보고되고 있다. 또한 기상법의 염화실렌 사용에 따른 환경적인 문제(법적, 기술적)를 근본적으로 회피함으로서 낮은 설비 투자 및 환경 부하 산업으로서 중소기업형 산업 육성에 적합한 기술 공정으로서 Elkem사의 경우 2008년 세계최초로 2500톤 생산시설을 상용화와 함께 기상법 대비 25%의 에너지 수준으로 폴리 실리콘 생산을 목표로 설정하였다. 폴리 실리콘의 원료인 MG-Si중의 불순물은 사용 원료와 환원제의 품위와 제조공정인 탄소 환원법에 의해 결정되는 것으로 주요 불순 성분은 P, B, 그리고 Ca, Mg와 같은 광석/코크스 기원성 원소로서 이에 대한 정련기술 개발이 핵심으로 다양한 정련기술 개발이 이루어질 수 있다.The advantage of metallurgical refining is that MG-Si is used as a starting material for high-temperature refining, and its main advantages are high energy efficiency and productivity. In addition, by fundamentally avoiding the environmental problems (legal and technical) caused by the use of silane chloride in the meteorological method, Elkem is the world's first company to produce 2500 tons in 2008. Along with commercialization, the goal was to produce polysilicon at an energy level of 25% compared to meteorological methods. Impurities in MG-Si, a raw material of polysilicon, are determined by the quality of raw materials and reducing agents and the carbon reduction method, which is a manufacturing process.The main impurities are P, B, and ore / coke-derived elements such as Ca and Mg. The development of refining technology is the core, and various refining technologies can be developed.
따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 편석계수가 큰 B, P등을 일방향응고로 제거할 수 없으므로 이에 대한 대안으로 제안된 정련공정으로서, 부식저항성이 강한 실리콘의 특성을 이용하여 acid leaching을 통해 실리콘중 잔여불순물을 추가 정련하여 acid중 이온형태로 제거를 가능케 하는 acid leaching을 이용한 P 및 타불순물의 정련방법을 제공함을 그 목적으로 한다. Therefore, the present invention was devised to solve the problems of the prior art, so that the segregation coefficient B, P and the like cannot be removed by unidirectional coagulation. The purpose of the present invention is to provide a method for refining P and other impurities using acid leaching which enables to further remove residual impurities in silicon through acid leaching.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, According to an aspect of the present invention,
MG-Si 중 불순물을 정련하는 공정에 있어서, In the process of refining impurities in MG-Si,
산 용액에 부식저항성이 강한 pyrex beaker, carbon vessel, Al2O3 vessel, Tefron vessel 및 MgO vessel 중 선택된 하나의 용기를 마련하는 공정;Preparing a vessel selected from pyrex beaker, carbon vessel, Al 2 O 3 vessel, Tefron vessel and MgO vessel having high corrosion resistance in the acid solution;
상기 용기에 MG-Si 실리콘에 부식성이 없는 HCl, HNO3, H2SO4, 및 HF 중 선택된 1종 이상의 산용액을 공급하는 공정; Supplying the vessel with at least one acid solution selected from HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 , and HF that are not corrosive to MG-Si silicon;
상기 산 용액이 공급된 용기 내에 실리콘과 산용액의 중량비가 1:0.5~2를 만족하도록 MG-Si을 공급하는 공정; 및Supplying MG-Si in a container supplied with the acid solution such that a weight ratio of silicon and an acid solution satisfies 1: 0.5 to 2; And
상기 용기 내에서 MG-Si을 사전 설정된 온도와 시간 동안 유지함으로써 산용액과 Si과의 계면반응에 의한 Si중 불순물을 이온상태로 제거하는 공정;을 포함하는 acid leaching 공정을 이용한 MG-Si중 불순물의 정련방법에 관한 것이다.
Impurity in MG-Si using an acid leaching process comprising the step of removing the impurities in Si by the interfacial reaction between the acid solution and Si by maintaining the MG-Si for a predetermined temperature and time in the vessel; It is about refining method.
상기 유지 온도는 상온 이상 300℃ 이하로 함이 바람직하다.
It is preferable that the said holding temperature is normal temperature or more and 300 degrees C or less.
상기 유지시간은 1~24시간으로 함이 바람직하다. The holding time is preferably 1 to 24 hours.
상기 산용액으로 HF를 이용하는 경우, 상기 유지시간은 1시간 이하로 함이 바람직하다.
When using HF as the acid solution, the holding time is preferably 1 hour or less.
상기 Si중 불순물은 편석계수가 상대적으로 크고 산과의 부식성 및 반응성이 용이한 Ca, Fe, Al, Mg, P, B 중 선택된 1종 이상의 원소인 것이 바람직하다.
The impurities in Si are preferably at least one element selected from among Ca, Fe, Al, Mg, P, and B, which have a relatively large segregation coefficient and are easily corrosive and reactive with acids.
상기 용기내 공급되는 Si의 입도를 1cm 이하로 하는 것이 바람직하다.
It is preferable to make the particle size of Si supplied in the said
본 발명에 의하면 야금학적 정련 공정을 적용한 환원정련법을 이용한 슬래그정련의 후공정으로, 슬래그 정련 이후에 미량 남아있는 실리콘중 불순물들을 acid leaching을 이용하여 제거되며 연속작업이 가능하고 매우 간단한 공정을 통해 생산성이 높은 실리콘 제품의 품질 및 공정 안정성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention is a post-slag refining process using a reduction refining method using a metallurgical refining process, impurities in the silicon remaining after the slag refining is removed by acid leaching and continuous operation is possible through a very simple process Improve the quality and process stability of high-productivity silicone products.
또한 종래 기상법에 의한 정련에 비해 비용효율이 높고 처리 방법이 용이할 뿐 아니라 환경오염을 야기할 수 있는 원인을 원칙적으로 제거할 수 있다.
In addition, it is more cost-effective than conventional refining by the meteorological method and is easy to process, and in principle, it is possible to eliminate the cause that may cause environmental pollution.
도 1은 통상의 슬래그정련 공정을 거친 MG-Si 단면에 대한 EPMA 사진 등이다.
도 2는 본 발명의 실험에 이용되는 장치를 개략적으로 보이는 그림이다.
도 3은 본 발명의 산 리칭(acid leaching) 공정 전후의 MG-Si에 대한 WDS 단면사진을 나타낸다. 1 is an EPMA photograph of a MG-Si cross section through a conventional slag refining process.
Figure 2 is a schematic drawing of the apparatus used in the experiment of the present invention.
Figure 3 shows a WDS cross-sectional view of MG-Si before and after the acid leaching process of the present invention.
MG-Si으로부터 SoG-Si을 제조하기 위한 통상적인 공정으로 실리콘중 편석계수가 높은 인은 편석을 이용한 일방향 응고시스템으로 제거가 어렵다. 따라서 MG-Si 중 불순물인 P 원소를 효과적으로 정련할 수 있는 슬래그를 이용한 환원정련기술에 대하여 본 발명자는 대한미국 특허출원 2010-16459호로 특허출원한 바 있다.As a conventional process for producing SoG-Si from MG-Si, phosphorus having a high segregation coefficient in silicon is difficult to remove by unidirectional solidification system using segregation. Therefore, the present inventors have applied for a reduction refining technology using slag capable of effectively refining P element, which is an impurity in MG-Si, in Korean Patent Application No. 2010-16459.
그러나 상기 특허출원에 개시되어 있는 정련공정으로서는 슬래그 정련 이후, 실리콘중 P의 불순물의 존재와 슬래그중 CaO의 환원된 원소로 Ca의 존재 등이 compound로 미량 여전히 Si중에 잔류하는 것으로 남아있는 등 한계가 있다. However, the refining process disclosed in the above patent application has limitations such as the presence of P impurities in silicon and the presence of Ca as a reduced element of CaO in the slag after the slag refining remains as a compound and the traces still remain in Si. have.
따라서 본 발명자들은 상기 한계를 극복하기 위하여 연구와 실험을 거듭하였으며, 그 결과, 산용액에 부식저항성이 강한 실리콘의 특성을 이용하여 acid leaching법을 이용하여 실리콘중 잔여불순물을 산 용액중 이온형태로 제거할 수 있음을 확인하고 본 발명을 제시하는 것이다.
Therefore, the present inventors have repeatedly conducted research and experiments to overcome the above limitations. As a result, the residual impurities in silicon are converted into ions in the acid solution by acid leaching using the characteristic of silicon having strong corrosion resistance to acid solution. It is to be confirmed that the present invention can be eliminated.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 슬래그 정련공정을 거친 MG-Si에 대한 후속 정련하는 공정에 있어서, 먼저, 산 용액에 부식저항성이 강한 pyrex beaker, carbon vessel, Al2O3 vessel, Tefron vessel 및 MgO vessel 중 선택된 하나의 용기를 마련한다. 이러한 산 용액에 부식저항성이 강한 용기를 이용해야만 후속하는 산 리칭(acid leaching)공정을 효과적으로 수행할 수 있다.
According to the present invention, in the subsequent refining process for MG-Si which has undergone slag refining, first, one selected from pyrex beaker, carbon vessel, Al 2 O 3 vessel, Tefron vessel and MgO vessel having high corrosion resistance to acid solution Provide courage. Corrosion resistant vessels can be used for these acid solutions to effectively perform the subsequent acid leaching process.
다음으로, 본 발명에서는 상기 용기에 MG-Si 실리콘에 부식성이 없는 HCl, HNO3, H2SO4, 및 HF 중 선택된 1종 이상의 산용액을 공급한다. 이러한 산 용액들에 대하여 실리콘은 강한 부식저항성을 나타내나, MG-Si를 이루는 Ca, Fe, Al, Mg, P, B 등의 불순물은 부식저항성이 약하다. 따라서 후속하는 산 리칭 공정에서 불순원소들을 효과적으로 이온제거하는 역할을 담당한다.
Next, in the present invention, the vessel is supplied with at least one acid solution selected from HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 , and HF which is not corrosive to MG-Si silicon. Silicon shows strong corrosion resistance to these acid solutions, but impurities such as Ca, Fe, Al, Mg, P, and B, which form MG-Si, have poor corrosion resistance. Therefore, it is responsible for effectively deionizing impurity elements in a subsequent acid leaching process.
이어, 본 발명에서는 상기 산 용액이 공급된 용기 내에 MG-Si 실리콘과 산용액의 중량비가 1:0.5~2를 만족하도록 MG-Si을 공급한다. 투입된 MG-Si 실리콘량에 대하여 상기 산용액의 투입량이 과소하면, 산 리칭(acid leaching)공정을 이용한 불순물의 제거가 곤란해 질 수 있다. 그러나 산용액의 투입량이 과다하면 산 리칭 공정을 이용한 불순물의 제거는 용이하지만 산용액의 과다사용으로 비경제적이다. Next, in the present invention, MG-Si is supplied in a container supplied with the acid solution so that the weight ratio of MG-Si silicon and the acid solution satisfies 1: 0.5 to 2. If the amount of the acid solution is too small relative to the amount of MG-Si silicon introduced, it may be difficult to remove impurities using an acid leaching process. However, if the amount of acid solution is excessive, it is easy to remove impurities using the acid leaching process, but it is uneconomical due to excessive use of the acid solution.
본 발명에서는 이를 고려하여, 상기 산 용액이 공급된 용기 내에 MG-Si 실리콘과 산용액의 중량비가 1:0.5~2를 만족하도록 MG-Si을 공급한다.In consideration of this, in the present invention, MG-Si is supplied in a container supplied with the acid solution so that the weight ratio of MG-Si silicon and the acid solution satisfies 1: 0.5-2.
한편 본 발명에서는 상기 용기내 공급되는 MG-Si의 입도를 1cm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 입도를 관리함으로써 후속하는 산 리칭 공정에서 불순물의 효과적인 이온제거를 도모할 수 있다.
On the other hand, in the present invention, the particle size of the MG-Si supplied in the container is preferably 1 cm or less. By controlling the particle size in this way, it is possible to effectively remove the impurities in the subsequent acid leaching process.
다음으로, 본 발명에서는 상기 용기 내에서 MG-Si을 사전 설정된 온도와 시간 동안 유지함으로써 산용액과 Si과의 계면반응에 의한 Si중 불순물을 이온상태로 산 리칭(acid leaching)공정을 이용하여 제거한다. Next, in the present invention, by maintaining the MG-Si for a predetermined temperature and time in the vessel, impurities in Si by the interfacial reaction between the acid solution and Si are removed using an acid leaching process in an ionic state. do.
이때, 본 발명에서는 상기 유지 온도는 상온 이상 300℃ 이하로 함이 바람직하다.At this time, in the present invention, the holding temperature is preferably at least room temperature to 300 ℃.
또한 상기 유지시간은 1~24시간으로 함이 바람직하다. 다만 상기 산용액으로 HF를 이용하는 경우, 상기 유지시간은 1시간 이하로 함이 바람직하다. 이는 HF 산용액의 경우, 과다노출에 따라 실리콘과 반응하여 용해시킬 수 있기 때문이다. In addition, the holding time is preferably 1 to 24 hours. However, when using HF as the acid solution, the holding time is preferably 1 hour or less. This is because, in the case of HF acid solution, it can react with silicon and dissolve upon overexposure.
이러한 산 리칭 공정을 통하여 통상의 슬래그 정련공정을 통해서는 제거하기가 곤란한 다양한 불순원소들을 MG-Si로부터 이온제거할 수 있다.Through this acid leaching process, various impurity elements, which are difficult to remove through a conventional slag refining process, may be ion removed from MG-Si.
본 발명에서 상술한 불순원소들은 상기 MG-Si중 편석계수가 상대적으로 크고 산과의 부식성 및 반응성이 용이한 Ca, Fe, Al, Mg, P, B 중 선택된 1종 이상의 원소인 것이 바람직하다. The impurity elements described above in the present invention are preferably one or more elements selected from among Ca, Fe, Al, Mg, P, and B, which have a relatively large segregation coefficient in the MG-Si and are easily corrosive and reactive with acids.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
(실시예 1)(Example 1)
통상의 슬래그정련 공정을 거친 MG-Si를 마련하였으며, 이렇게 마련된 MG-Si 실리콘 단면에 불순물의 존재 여부를 관찰하기 위하여 EPMA 사진을 촬영하였다. 도 1에서 상단의 3개의 사진은 Si, Ca, P에 대한 EPMA 사진이며, 중단 중앙의 사진은 슬래그 정련후의 MG-Si의 전체 단면사진을 나타낸다. 그리고 중단 좌우측의 그림은 실리콘 단면에서의 성분을 분석하여 나타낸 그래프이다. MG-Si was prepared through a conventional slag refining process, and EPMA photographs were taken to observe the presence of impurities on the MG-Si silicon cross-sections thus prepared. In FIG. 1, the top three photographs are EPMA photographs of Si, Ca, and P, and the photograph at the middle of the middle section shows the entire cross-sectional photograph of MG-Si after slag refining. And the left and right picture is a graph showing the component analysis on the silicon cross section.
도 1에서 나타난 바와 같이, 실리콘 단면을 각 원소별로 관찰하고, 이를 다시 색깔별로 표기한 결과, 실리콘중 인은 칼슘과 compound형태로 존재한다는 것을 확인하였다. 이는 Ca와 P의 상호작용계수가 Si과 P의 상호작용계수와 비교시 상대적으로 작기 때문이라 사료된다. 이는 또한 도 1의 좌측 하단 그림으로부터 알 수 있는 바, Ca와 P는 Ca3P2의 화합물로 존재함을 알 수 있다.
As shown in FIG. 1, the silicon cross section was observed for each element, and the color was marked again. As a result, it was confirmed that phosphorus in the silicon was present in the form of calcium and compound. This is because the interaction coefficient of Ca and P is relatively small compared to the interaction coefficient of Si and P. This can also be seen from the lower left figure of Figure 1, it can be seen that Ca and P are present as a compound of Ca 3 P 2 .
상기와 같은 슬래그정련후의 MG-Si 실리콘에 포함되어 있는 불순원소들을 산 리칭(acid leaching)공정을 이용하여 제거하도록 도 2와 같은 실험장치를 마련하였다. 즉, Pyrex beaker를 마련한 후, 이에 HCl, HNO3의 비가 3:1(Aqua regia: 왕수)인 산용액을 10ml를 beaker에 첨가하였으며, 후속하여 입도가 약 2mm정도인 실리콘 5g을 Pyrex beakerdp 첨가한 후, 100℃에서 2시간 동안 반응시켰다. An experimental apparatus as shown in FIG. 2 was prepared to remove impurity elements contained in the MG-Si silicon after slag refining by using an acid leaching process. That is, after preparing a Pyrex beaker, 10 ml of an acid solution having a ratio of HCl 3 and HNO 3 3: 1 (Aqua regia: aqua regia) was added to the beaker, and 5 g of silicon having a particle size of about 2 mm was added to the Pyrex beakerdp. After that, the reaction was carried out at 100 ° C. for 2 hours.
2 시간 이후 MG-Si 실리콘을 산용액으로부터 분리하여 acid leaching 전과 후의 불순물 및 단면을 비교하기 위하여 WDS로 단면을 관찰하여 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이, 단면관찰 결과, acid leaching전에는 silicon 시편에 일부 Ca, P의 compound가 존재하지만 acid leaching후에는 깨끗하게 불순물이 제거됨을 확인할 수 있다. 이는 silicon이 acid solution에 부식저항성이 크기 때문이며, 상대적으로 부식저항이 작은 불순물들이 용출되어 제거됨에 기인한 것이다.
After 2 hours, the MG-Si silicon was separated from the acid solution, and the cross section was observed with WDS to compare impurities and cross sections before and after acid leaching, and the results are shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, cross-sectional observation revealed that some compounds of Ca and P exist in the silicon specimens before acid leaching, but impurities are cleanly removed after acid leaching. This is due to the high corrosion resistance of silicon in acid solution and the relatively small corrosion resistance of impurities.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경을 적용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허 청구 범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention may be subject to various changes and modifications. It is clear that the present invention can be suitably modified and applied in the same manner. Therefore, the above description does not limit the scope of the invention defined by the limits of the following claims.
상술한 바와 같이, 본 발명은 야금학적 정련 공정을 적용한 환원정련법을 이용한 슬래그정련의 후공정으로, 슬래그정련 이후에 미량 남아있는 실리콘중 불순물들을 acid leaching을 이용하여 제거되며 연속작업이 가능하고 매우 간단한 공정을 통해 생산성이 높은 실리콘 제품의 품질과 공정 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention is a post-slag refining process using a reduction refining method using a metallurgical refining process, in which trace impurities remaining in silicon after slag refining are removed by acid leaching and continuous operation is possible. A simple process improves the quality and process stability of highly productive silicon products.
또한 종래 기상법에 의한 정련에 비해 비용효율이 높고 처리 방법이 용이할 뿐 아니라 환경오염을 야기할 수 있는 원인을 원칙적으로 제거할 수 있다.In addition, it is more cost-effective than conventional refining by the meteorological method and is easy to process, and in principle, it is possible to eliminate the cause that may cause environmental pollution.
Claims (6)
산 용액에 부식저항성이 강한 pyrex beaker, carbon vessel, Al2O3 vessel, Tefron vessel 및 MgO vessel 중 선택된 하나의 용기를 마련하는 공정;
상기 용기에 MG-Si 실리콘에 부식성이 없는 HCl, HNO3, H2SO4, 및 HF 중 선택된 1종 이상의 산용액을 공급하는 공정;
상기 산 용액이 공급된 용기 내에 실리콘과 산용액의 중량비가 1:0.5~2를 만족하도록 MG-Si을 공급하는 공정; 및
상기 용기 내에서 MG-Si을 사전 설정된 온도와 시간 동안 유지함으로써 산용액과 Si과의 계면반응에 의한 Si중 Ca3P2 형태로 존재하는 Ca와 P 불순물을 이온상태로 제거하는 공정;을 포함하는 acid leaching 공정을 이용한 MG-Si중 Ca, P 불순물의 정련방법.In the process of refining impurities in MG-Si in which impurities are first removed through slag refining,
Preparing a vessel selected from pyrex beaker, carbon vessel, Al 2 O 3 vessel, Tefron vessel and MgO vessel having high corrosion resistance in the acid solution;
Supplying the vessel with at least one acid solution selected from HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 , and HF that are not corrosive to MG-Si silicon;
Supplying MG-Si in a container supplied with the acid solution such that a weight ratio of silicon and an acid solution satisfies 1: 0.5 to 2; And
Removing Ca and P impurities present in the form of Ca 3 P 2 in Si by an interfacial reaction between an acid solution and Si by maintaining MG-Si for a predetermined temperature and time in the vessel; Refining method of Ca and P impurities in MG-Si using acid leaching process
The method for refining Ca and P impurities in MG-Si using an acid leaching process according to claim 1, wherein the particle size of Si supplied in the container is 1 cm or less.
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