Спосіб очищення кремнію і його сполук

1. Спосіб очищення кремнію і його сполук, що включає введення матеріалу в розплав, нагрівання розплаву, створення температурного градієнта 3 57950 протиточна очистка речовин кристалізацією з розплаву завдяки зменшенню площі перетину за висотою колони та зростання кристалів у залежності від температури в зонах колони. Неадіабатичний спосіб здійснюється і у пропонованому способі, але у згаданому способі нема відповіді на питання, як треба очистити кремній і його сполуки. Крім цього швидкість масообміну збільшується тільки у системах з порівнянням наявності компонентів на невеликих ділянках за висотою колони у зоні температурного перепаду. Завдання, яке вирішується пропонованим способом, полягає у збільшенні продуктивності очищення кремнію, а також його сполук і інших матеріалів завдяки протитечії різних середовищ. Для здійснення пропонованого способу процес очищення створюється у вертикальному протиточному апараті-реакторі, який має вигляд вертикальної колони з тиглем у її верхній частині. Вхідна речовина розчиняється у чистому розчиннику з температурою плавлення, який має щільність більшу ніж речовина, що очищується. У верхню частину колони подають розчинник, а у нижню - вихідний матеріал, який підлягає очищенню, щільність якого менша ніж розчинника. У такому разі матеріал, що розчинюється, спливає уверх і зустрічає все більше чистий розчинник, який опускається донизу. Таким чином у верхній частині колони, у тиглі, збирається чистий розчин, з котрого вирощують злиток чистого кремнію або іншого матеріалу та розчинник. Найбільш важкий розчинник опускається на дно колони, де він відокремлює від домішок початковий матеріал, який виводять із колони, а потім знову подають у колону. За висотою колони і в тиглі підтримують необхідний розрахований температурний режим у кожній зоні, які розташовані за висотою колони в залежності від вхідного матеріалу і розчинника. Цих зон може бути декілька, наприклад три: нижняплавильна зона, середня - екстракційна зона, в котрій залишки із речовин переходять у розчинник і верхня зона - де відбувається відділення залиш Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 4 ків речовини. У верхній частині колони розташований тигель, в якому відбувається ріст кристалів. Для здійснення пропонованого способу в колону, тобто реактор, у нижню її частину через систему трубопроводів подають розплавлений, наприклад, металургійний кремній, а у верхню частину колони через завантажувальний пристрій подають розплавлений розчинник, наприклад, олово ОВЧ-000. Кількість розчину у відношенні до розчиненого кремнію складає приблизно 1:10, тому здійснюється постійне довантаження розчинника для безперервності процесу. На розрахованій висоті колони, у нижній її частині, розташовано злив і приймальний пристрій для розчинника, який забруднюється домішками. За висотою колони за допомогою нагрівачів створюють зони, які підтримують термодинамічні умови очищення і переміщення речовини, розчиненої у верхню частину колони. Розплавлений кремній, який в 3 рази менше, при температурі 1420-145 0°С потрапляє в колону, яка заповнена розчинником і при зустрічі змішується з ним, завдяки значній різниці щільності, кремній починає спливати і одночасно віддає розчиннику домішки. У верхній частині колони накопичується матеріал і відбувається насичення кремнієм верхніх шарів розчинника. У верхній зоні при температурі 1250°С розміщена монокристалічна затравка у вигляді, наприклад, кристалу кремнію, на котрий відбувається нарощення кремнію. На протязі 5-ти годин у колоні розміром 800 мм і діаметром 200 мм можливо перекристалізувати біля 10 кг кремнію і отримати злитки з питомим опором 0,5-1 ом/см2, які придатні для виготовлення фотоелектричних перетворювачів. Завдяки пропонованому способу отримання очищеного кремнію і його сполук, а також очищення їхніх речовин можливо збільшити продуктивність і якість одержаного кремнію, досягати стабільності у відтворені отриманих результатів, а також значно знизити питомі витрати розчинника та зменшити енергоспоживання. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601