太阳能多晶硅废渣利用技术的研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着石油和煤炭等传统能源日益减少，能源危机迫在眉睫，而太阳能因用之不竭、清洁环保和安全可靠等独特优势成为人类解决能源危机、环境污染和全球变暖首选新能源。以利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳辐射能直接转化为电能的光伏发电计划迅速壮大。这时候，太阳电池半导体材料——硅的消耗也在加速。但是，在硅的加工切割中，大量硅粉和少量金属屑进入切割液使切割液的性质逐渐发生变化，当这些固体杂质含量累积到一定程度时，碳化硅磨料被包覆，减小了磨料与硅棒的接触，导致切割效率降低，最终切割液不能满足切割要求而成为废砂浆。切割砂浆虽然可以循环使用，但在切削过程中需要不断排出旧的砂浆，并补充新的砂浆。对这些旧砂浆若采取废弃处理的办法，贵重的高纯度硅粉以及sic也会随着磨削砂浆的废弃而损失。在硅棒切割加工过程中高纯硅棒的切割损失率高达40%质量损失。因而，将切割砂浆中的高纯硅粉提取出来，进一步用于制备单晶硅或多晶硅的原料，对于资源的有效利用将是一个重要的贡献，还可以解决高纯度硅的资源短缺问题，回收提纯后的sic可用于配制新的切割砂浆。为了避免资源的浪费以及环境的污染，单晶硅割切废砂浆的回收和利用现在是太阳能领域研究的热点。

而半导体衬底材料是微电子和光电子集成的基础．从集成电路发展的趋势来看，硅材料将是今后相当长时期内最主要的集成电路材料。si和sic都是典型的半导体材料，所以，利用含丰富的si以及sic单晶硅切割废渣，制备太阳能电池衬底材料是处理单晶硅切割废渣的一个新的思路。同时，衬底材料必须有以下特点：1．衬底与外延膜的结构匹配：外延材料与衬底材料的晶体结构相同或相近、晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密度低；2．衬底与外延膜的热膨胀系数匹配：热膨胀系数的匹配非常重要，外延膜与衬底材料在热膨胀系数上相差过大不仅可能使外延膜质量下降，还会在器件工作过程中，由于发热而造成器件的损坏；3．衬底与外延膜的化学稳定性匹配：衬底材料要有好的化学稳定性，在外延生长的温度和气氛中不易分解和腐蚀，不能因为与外延膜的化学反应使外延膜质量下降；4．材料制备的难易程度及成本的高低：考虑到产业化发展的需要，衬底材料的制备要求简洁，成本不宜很高。

流延成型是一种历史悠久的成型技术，主要步骤包括浆料制备、混合球磨、成型、干燥、排胶和烧结等过程。成品性能均一，而且生产效率高等。其最大的特点就是它非常适用于大型薄板的陶瓷部件的制备，这是压制或者挤压成型工艺很难实现的，这对于大规模生产si-sic衬底材料是必要的，因而本实验采用流延成型的方式进行。

2. 研究的基本内容与方案

1.基本内容：

1）研究流延成型法制备si-sic衬底材料，确定流延成型体系；

2）研究原料组成对最终si-sic陶瓷密度、抗折强度、导电、导热性能的影响；

3. 研究计划与安排

第1周—第2周布置设计任务，查阅资料；

第3周—第4周查阅资料，完成外文翻译；

第5周—第6周完成开题报告、实验方案及实验准备工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1].铁生年，侯思懿,汪长安,王涛,等.新能源硅产业碳化硅切割废料回收利用研究进展[j].科技导报2013,31(4).

[2].da-gangli,peng-feixing,yan-xinzhuang,etal.recoveryofhighpuritysiliconfromsogcrystallinesiliconcuttingslurrywaste[j].trans.nonferrousmet.soc.china24(2014)12371241.

[3].杨昱桢,向道平,吕鑫禹,等.晶硅切割废料在碳化硅及其复合材料中的应用进展[j].材料导报.2015第29(2).