EP2467330B1

Method of purifying silicon utilizing cascading process

Abstract

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EP2467330B1, drawing sheet 1
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Expires 20 August 2030.

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14 claims: 14 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method for purifying silicon, comprising:(a) contacting a first silicon with a second mother liquor, to provide a first mixture;(b) melting the first mixture, to provide a first molten mixture;(c) cooling the first molten mixture to form first silicon crystals and a third mother liquor;(d) separating the first silicon crystals and the third mother liquor;(e) contacting the first silicon crystals and a first mother liquor, to provide a second mixture;(f) melting the second mixture, to provide a second molten mixture;(g) cooling the second molten mixture to form second silicon crystals and the second mother liquor;(h) separating the second silicon crystals and the second mother liquor;(i) contacting the second silicon crystals with a first solvent metal, to provide a third mixture;(j) melting the third mixture, to provide a third molten mixture;(k) cooling the third molten mixture to form third silicon crystals and the first mother liquor;and(l) separating the third silicon crystals and the first mother liquor. wherein the mother liquors and the first solvent metal comprise a solvent metal, the solvent metal being selected from the group consisting of copper, tin, zinc, antimony, silver, bismuth, aluminum, cadmium, gallium, indium, magnesium, lead, an alloy thereof, and combinations thereof;and further comprising combining the second mother liquor with at least a portion of the third mother liquor prior to contacting the second mother liquor with the first silicon. Un procédé de purification du silicium, comprenant: (a) la mise en contact un premier silicium avec une seconde liqueur mère, pour obtenir un premier mélange;(b) faire fondre le premier mélange, afin de fournir un premier mélange fondu;(c) le refroidissement du premier mélange fondu pour former des premiers cristaux de silicium et d'une troisième liqueur mère;(d) on sépare les premiers cristaux de silicium et la troisième liqueur mère;(e) la mise en contact des premiers cristaux de silicium et une première liqueur mère, pour produire un second mélange;(f) faire fondre le second mélange, pour donner un deuxième mélange fondu;(g) le refroidissement du deuxième mélange fondu pour former des seconds cristaux de silicium et la seconde liqueur mère;(h) on sépare les seconds cristaux de silicium et la seconde liqueur mère;(i) la mise en contact les seconds cristaux de silicium d'un premier métal solvant, pour fournir un troisième mélange;(j) la fusion du troisième mélange pour fournir un troisième mélange fondu;(k) le refroidissement du troisième mélange fondu pour former des troisièmes cristaux de silicium et de la première liqueur mère;et(l) séparant les troisièmes cristaux de silicium et de la première liqueur mère. dans lequel les liqueurs mères et le premier solvant métallique comprennent un métal solvant, le solvant métallique étant choisi dans le groupe constitué par le cuivre, l'étain, le zinc, l'antimoine, l'argent, le bismuth, l'aluminium, le cadmium, le gallium, l'indium, le magnésium, le plomb, un alliage ceux-ci, et des combinaisons de ceux-ci;et comprenant en outre la combinaison de la seconde liqueur mère avec au moins une partie de la troisième liqueur mère avant la mise en contact de la seconde liqueur mère avec le premier silicium. Verfahren zur Reinigung von Silizium, das umfasst: (a) Inkontaktbringen eines ersten Siliziums mit einer zweiten Mutterlauge, um eine erste Mischung bereitzustellen;(b) Schmelzen der ersten Mischung, um eine erste geschmolzene Mischung bereitzustellen;(c) Kühlen der ersten geschmolzenen Mischung, um erste Siliziumkristalle und eine dritte Mutterlauge zu bilden;(d) Trennen der ersten Siliziumkristalle und der dritten Mutterlauge;(e) Inkontaktbringen der ersten Siliziumkristalle mit einer ersten Mutterlauge, um eine zweite Mischung bereitzustellen;(f) Schmelzen der zweiten Mischung, um eine zweite geschmolzene Mischung bereitzustellen;(g) Kühlen der zweiten geschmolzenen Mischung, um zweite Siliziumkristalle und die zweite Mutterlauge zu bilden;(h) Trennen der zweiten Siliziumkristalle und der zweiten Mutterlauge;(i) Inkontaktbringen der zweiten Siliziumkristalle mit einem ersten lösenden Metall, um eine dritte Mischung bereitzustellen;(j) Schmelzen der dritten Mischung, um eine dritte geschmolzene Mischung bereitzustellen;(k) Kühlen der dritten geschmolzenen Mischung, um dritte Siliziumkristalle und die erste Mutterlauge zu bilden;und(l) Trennen der dritten Siliziumkristalle und der ersten Mutterlauge;wobei die Mutterlaugen und das erste lösende Metall ein lösendes Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Kupfer, Zinn, Zink, Antimon, Silber, Wismut, Aluminium, Cadmium, Gallium, Indium, Magnesium, Blei, einer Legierung davon und Kombinationen davon besteht;und ferner das Kombinieren der zweiten Mutterlauge mit zumindest einem Teil der dritten Mutterlauge vor dem Inkontaktbringen der zweiten Mutterlauge mit dem ersten Silizium umfasst.
  2. 2
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel le solvant métallique comprend de l'aluminium. The method of claim 1, wherein the solvent metal comprises aluminum. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das lösende Metall Aluminium umfasst.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la combinaison de la première liqueur-mère avec au moins une partie de la seconde liqueur mère avant la mise en contact de la première liqueur mère avec les premiers cristaux de silicium. The method of claim 1, further comprising combining the first mother liquor with at least a portion of the second mother liquor prior to contacting the first mother liquor with the first silicon crystals. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner das Kombinieren der ersten Mutterlauge mit zumindest einem Teil der zweiten Mutterlauge vor dem Inkontaktbringen der ersten Mutterlauge mit den ersten Siliziumkristallen umfasst.
  4. 4
    Procédé selon la revendication 3, dans lequel la première liqueur mère contient plus du métal solvant, par rapport à la seconde liqueur mère. The method of claim 3, wherein the first mother liquor contains more of the solvent metal, compared to the second mother liquor. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die erste Mutterlauge im Vergleich mit der zweiten Mutterlauge mehr von dem lösenden Metall enthält.
  5. 5
    Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre l'élimination d'au moins une partie du métal solvant à partir des troisièmes cristaux de silicium, en particulier dans lequel l'élimination consiste à dissoudre ou à faire réagir, ou une combinaison de ceux-ci avec un acide, base ou autre produit chimique;ou comprenant en outre l'élimination mécanique d'une poudre, le métal solvant, d'un contaminant, ou une combinaison de ceux-ci à partir des troisièmes cristaux de silicium. The method of claim 1, further comprising removing at least a portion of the solvent metal from the third silicon crystals, wherein removing particularly comprises dissolving or reacting or a combination thereof with acid, base or other chemical;or further comprising mechanically removing a powder, the solvent metal, a contaminant, or some combination thereof from the third silicon crystals. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner das Entfernen zumindest eines Teils des lösenden Metalls aus den dritten Siliziumkristallen umfasst, wobei das Entfernen insbesondere das Lösen oder das Reagieren oder eine Kombination davon mit Säure, Base oder einer anderen Chemikalie umfasst;oder das ferner das mechanische Entfernen eines Pulvers, des lösenden Metalls, einer Verunreinigung oder irgendeiner Kombination aus den dritten Siliziumkristallen umfasst.
  6. 6
    Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la fusion des troisièmes cristaux de silicium. The method of claim 1, further comprising melting the third silicon crystals. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner das Schmelzen der dritten Siliziumkristalle umfasst.
  7. 7
    Procédé selon la revendication 6, comprenant en outre la mise en contact d'un gaz, le laitier en fusion du silicium ou une combinaison de ceux-ci aux troisièmes cristaux de silicium fondu, dans lequel le gaz comprend de l'oxygène. The method of claim 6, further comprising contacting a gas, slag molten silicon or some combination thereof to the molten third silicon crystals, wherein the gas comprises oxygen. Verfahren gemäß Anspruch 6, das ferner das Inkontaktbringen eines Gases, verschlackten geschmolzenen Siliziums oder irgendeiner Kombination davon mit den geschmolzenen dritten Siliziumkristallen umfasst, wobei das Gas Sauerstoff umfasst.
  8. 8
    Procédé selon la revendication 7, comprenant en outre la solidification directionnelle du silicium à partir des troisièmes cristaux de silicium fondu pour former un lingot;et retrait d'une partie du lingot;dans lequel les étapes consistant à solidifier directionnellement et le retrait d'une partie du lingot sont répétées une ou plusieurs fois. The method of claim 7, further comprising directionally solidifying silicon from the molten third silicon crystals, to form an ingot;and removing a portion of the ingot;wherein the steps of directionally solidifying and removing a portion of the ingot are repeated one or more times. Verfahren gemäß Anspruch 6, das ferner das direkte Verfestigen des Siliziums aus den geschmolzenen dritten Siliziumkristallen umfasst, um einen Ingot zu bilden, und das Entfernen eines Teils des Ingots, wobei die Schritte des direkten Verfestigens und des Entfernens eines Teils des Ingots einmal oder mehrere Male wiederholt werden.
  9. 9
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel les étapes (a)-(d) sont répétées une ou plusieurs fois;et/ou dans lequel les étapes (e)-(h) sont répétées une ou plusieurs fois. The method of claim 1, wherein steps (a)-(d) are repeated one or more times;and/or wherein steps (e)-(h) are repeated one or more times. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Schritte (a)-(d) einmal oder mehrere Male wiederholt werden;und/oder wobei die Schritte (e)-(h) einmal oder mehrere Male wiederholt werden.
  10. 10
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel une ou plusieurs des liqueurs mères ou les mélanges fondus ou une combinaison de ceux-ci sont nettoyés à l'aide d'un filtre en mousse de céramique ou d'injection de gaz contenant du chlore. The method of claim 1, wherein one or more of the mother liquors or the molten mixtures or a combination thereof are cleaned using a ceramic foam filter or gas injection containing chlorine. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine oder mehrere der Mutterlaugen oder der geschmolzenen Gemische oder einer Kombination davon unter Verwendung eines keramischen Schaumfilters oder Gasinjektion mit Chlorgas gereinigt werden.
  11. 11
    Procédé selon la revendication 7, comprenant en outre le nettoyage du silicium fondu avec un filtre en mousse de céramique ou d'injection de gaz contenant du chlore. The method of claim 7, further comprising cleaning the molten silicon with a ceramic foam filter or gas injection containing chlorine. Verfahren gemäß Anspruch 7, das ferner das Reinigen des geschmolzenen Siliziums unter Verwendung eines keramischen Schaumfilters oder Gasinjektion mit Chlorgas umfasst.
  12. 12
    Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre:(m) la fusion des troisièmes cristaux de silicium, de fournir des troisièmes cristaux fondus;(n) la solidification directionnelle du troisième cristaux fondus pour fournir un silicium solidifié;et(o) l'élimination d'au moins une partie du silicium solidifiée. The method for claim 1 or 2, further comprising: (m) melting the third silicon crystals, to provide melted third crystals;(n) directionally solidifying the melted third crystals, to provide a solidified silicon;and(o) removing at least a portion of the solidified silicon. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner umfasst: (m) Schmelzen der dritten Siliziumkristalle, um geschmolzene dritte Kristalle bereitzustellen;(n) direktes Verfestigen der geschmolzenen dritten Kristalle, um ein verfestigtes Silizium bereitzustellen;und(o) Entfernen zumindest eines Teils des verfestigten Siliziums.
  13. 13
    Procédé selon la revendication 12, comprenant en outre, avant l'étape (n), la mise en contact les troisièmes cristaux fondus avec au moins l'un d'un gaz ou de scories en fusion du silicium. The method of claim 12, further comprising, prior to step (n), contacting the melted third crystals with at least one of a gas or slag molten silicon. Verfahren gemäß Anspruch 12, das ferner vor dem Schritt (n) das Inkontaktbringen der geschmolzenen dritten Kristalle zumindest einem Gas oder verschlacktem geschmolzenen Silizium umfasst.
  14. 14
    Procédé selon la revendication 12, comprenant en outre à répéter l'étape (m) à (o) une ou plusieurs fois. The method of claim 12, further comprising repeating step (m) through (o) one or more times. Verfahren gemäß Anspruch 12, das ferner das einmalige oder mehrmalige Wiederholen der Schritte (m) bis (o) umfasst.
Independent claims14