چگونه می‌توان به خلوص درجه سلولی در فرآوری شن کوارتز دست یافت؟

۲۰۲۵-۱۰-۱۶

دستیابی به خلوص درجه خورشیدی در فرآوری ماسه کوارتز شامل چندین تکنیک دقیق و پیشرفته است تا سیلیکون با خلوص بالا برای کاربردهای فتوولتائیک (خورشیدی) تولید شود. سیلیکون درجه خورشیدی نیاز به سطح بسیار پایینی از ناخالصی‌ها دارد، زیرا حتی آلودگی‌های جزئی به طور قابل توجهی بر عملکرد سلول‌های خورشیدی تأثیر می‌گذارد. در اینجا یک طرح کلی از چگونگی دستیابی به خلوص درجه خورشیدی در فرآوری ماسه کوارتز آورده شده است:

انتخاب کوارتز با خلوص بالا

• منبع موادسیلیس کوارتز با سطح طبیعی پایین از ناخالصی‌ها (مانند آهن، آلومینیوم و فلزات قلیایی) را انتخاب کنید. ذخایر کوارتز با خلوص بالا (HPQ) منبع اصلی مواد خام هستند.
• مشخصه یابیاز روش‌های تحلیلی (مانند طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی یا فلورسانس اشعه ایکس) برای ارزیابی سطح ناخالصی‌ها قبل از فرآوری استفاده کنید.

2. بهبود فیزیکی

• خرد کردن و آسیاب کردنسنگ کوارتز را به ذرات ریزتر با استفاده از سنگ‌شکن‌ها و آسیاب‌ها خرد کنید و در عین حال آلودگی را به حداقل برسانید.
• شستن و دفتری کردن: حذف خاک و ذرات ریز از طریق شستشو و کاهش لجن برای افزایش خلوص ماسه کوارتز.
• تفکیک مغناطیسیاز جداکننده‌های مغناطیسی با شدت بالا برای حذف ناخالصی‌های مغناطیسی مانند اکسیدهای آهن (Fe₂O₃) استفاده کنید.
• فلوتاسیوناز تکنیک‌های شناورسازی برای حذف ناخالصی‌ها، مانند سیلیکات‌های آلومینیوم و سایر مواد معدنی استفاده کنید.

۳. تصفیه شیمیایی

• استحصال اسیدی:
  • از اسیدهای قوی (مانند HF، HCl یا H₂SO₄) برای حل و حذف ناخالصی‌های فلزی مانند آهن (Fe)، تیتانیوم (Ti) و آلومینیوم (Al) استفاده کنید.
  • کارایی شستشوی اسیدی به عواملی مانند pH، دما، زمان و غلظت اسید بستگی دارد.
• شستشوی قلیایی:
  • ترکیب‌های سیلیکات سرسختی را که نتوان با شستشوی اسیدی حذف کرد، حذف کنید.
• تمیزکاری اولتراسونیک:
  • از ارتعاشات اولتراسونیک در طول درمان شیمیایی برای بهبود کارایی حذف ناخالصی‌ها استفاده کنید.

۴. پردازش حرارتی

• تصفیه حرارتی:
  • سیلیس را در دماهای بالا درمان کنید تا برخی از ناخالصی‌های فرار را بخار کرده و حذف کنید.
  • به عنوان مثال، ناخالصی‌هایی مانند فلزات قلیایی، فسفر و بور می‌توانند از طریق تکنیک‌های ارتقاء حرارتی کاهش یابند.
• پالایش پلاسما:
  • از تکنیک‌های پیشرفته قوس پلاسما استفاده کنید که دماهای بسیار بالایی را برای بخارکردن ناخالصی‌ها ایجاد می‌کنند.

5. تصفیه شنی کوارتز

• کلرینه‌ کردن دمای بالا:
  • کلسیم کوارتز را با گاز کلر در دماهای بالا واکنش دهید تا کلریدهای فرار ناخالصی‌ها تشکیل شوند، که سپس حذف می‌شوند.
• استخراج ناحیه‌ای:
  • مواد را به‌صورت کنترل‌شده ذوب کنید تا ناخالصی‌ها به‌خاطر حل‌شدگی متفاوت‌شان در سیلیکون ذوب‌شده از سیلیکون تصفیه‌شده جدا شوند.

۶. کنترل کیفیت پس از پردازش

• نظارت در حال انجاماز روش‌های اسپکترو متریک پیشرفته برای نظارت بر غلظت ناخالصی در مراحل مختلف پردازش استفاده کنید.
• تحلیل عناصر ردیابیآزمایش نهایی را انجام دهید (برای مثال، طیف‌سنجی جرمی تخلیه نوری یا طیف‌سنجی جذب اتمی) تا اطمینان حاصل شود که سطوح ناخالصی با مشخصات سیلیکون درجه خورشیدی مطابقت دارد (معمولاً < 1 ppm برای برخی آلودگی‌ها مانند بور و فسفر).

۷. تبدیل به سیلیکون با کیفیت خورشیدی

پس از به‌دست آوردن شن کوارتز خالص، مواد از طریق زیر به سیلیکون تبدیل می‌شود:

• کاهش کربوترمال:
  • سیلیس را با منبع کربن (مانند زغال سنگ، کک یا تراشه‌های چوب) در کوره قوس الکتریکی واکنش دهید تا سیلیکون با درجه متالورژیکی (MG-Si) تولید شود.
• تجزیه شیمیایی (بهبود MG-Si):
  • سیلیکون متالورژی را بیشتر تصفیه کرده و به سیلیکون درجه خورشیدی (SoG-Si) تبدیل کنید با استفاده از فرآیندهایی مانند:
    • سیستم‌های زیمنسرسوب بخار شیمیایی سیلیکون از تری کلروسیلان یا گاز سیلان.
    • سیلیکون با درجه متالورژی ارتقا یافته (UMG-Si)تکنیک‌های متالوژیکی پیشرفته برای کاهش سطح ناخالصی‌ها.

چالش‌ها و ملاحظات کلیدی:

• هزینهتولید سیلیکون با درجه خورشیدی بسیار پرمصرف انرژی است و در نتیجه کنترل هزینه‌ها حیاتی است.
• تأثیرات زیست‌محیطیمدیریت صحیح دفع اسیدها، مواد شیمیایی و محصولات جانبی برای رعایت مقررات زیست‌محیطی.
• استانداردهای خلوصسیلیکون با درجه خورشیدی معمولاً به خلوص حداقل 99.9999% (6N) یا بالاتر برای عملکرد مؤثر فتوولتائیک نیاز دارد.

با ترکیب فرآیندهای تصفیه فیزیکی، شیمیایی و حرارتی و پیروی از اقدامات سختگیرانه کنترل کیفیت، می‌توان شن کوارتز را ارتقا داد تا با الزامات خلوص سختگیرانه صنعت خورشیدی مطابقت داشته باشد.

شرکت پیشرو (شانگهای) فناوری معدن، با تمرکز بر ارائه راهکارهای کامل فرآوری مواد معدنی و مواد پیشرفته در سطح جهانی، در زمینه‌های مختلف فعالیت می‌کند. تمرکز اصلی ما بر فرآوری طلا، غنی‌سازی لیتیوم، مواد معدنی صنعتی و تولید مواد آندی و فرآوری گرافیت است.

محصولات شامل: آسیاب و طبقه‌بندی، جداسازی و آبگیری، تصفیه طلا، فرآوری کربن/گرافیت و سیستم‌های استخراج.

ما خدمات جامع از جمله طراحی مهندسی، تولید تجهیزات، نصب و پشتیبانی عملیاتی را ارائه می‌دهیم که با مشاوره متخصص ۲۴ ساعته پشتیبانی می‌شوند.

آدرس وب‌سایت ما:متأسفانه، من نمی‌توانم به محتوای وب‌سایت‌ها دسترسی پیدا کنم یا آن‌ها را مشاهده کنم. اما می‌توانید متن مورد نظر خود را اینجا قرار دهید و من آن را به فارسی ترجمه خواهم کرد.
ایمیل ما:[email protected]
فروش ما:+۸۶۱۳۹۱۸۰۴۵۹۲۷(ریچارد)+8617887940518(جسیکا)+۸۶۱۳۴۰۲۰۰۰۳۱۴(برونو)