成果简介：

本组新开发的Al-Si合金法提纯硅技术，可使硅中关键杂质B和P的去除速率较原有的合金法提纯技术极大提高，生产成本大幅下降，原料来源广泛化，且产品的质量可以得到大幅提高，可直接将冶金级硅提纯至太阳级硅，产品经铸锭后可以直接用于制造高效多晶硅太阳电池。

在制备过程中综合电耗低于25kWh/kg，且整个生产过程中使用的金属铝和盐酸会转变为副产品，不会浪费更不会生成有毒有害的废气废水废渣。

必要性及需求分析：

作为世界最大的太阳电池片和组件生产国，中国市场对太阳级硅料的需求占到全球的70%。直到2015年，我国太阳级硅料约有半数仍然需要进口，仅2016年上半年累计进口多晶硅70942吨，国内的产量远远满足不了市场的需求。然而，中国一度缺乏主流的化学法硅材料生产的核心技术，重复建设的太阳级硅料厂水平低、能耗高、污染高、市场竞争力差。

因此，需要开发一种投资少、低成本、高质量、大规模地生产高纯度太阳级硅提纯技术，才能在下一轮的太阳级硅料生产技术革新中占据有利位置。Al-Si合金法提纯硅料技术是目前非化学法提纯硅料技术研究的热点，有望成为未来太阳级硅主流制备工艺。

现有工作基础：

目前我们团队已经掌握提纯的关键技术，已经申请国家/省部基金5项，在国际一流期刊发表相关SCI论文十余篇，参与国内学术会议12人次，申请相关发明专利8项，具有自主知识产权，并且可以很快转移到工业生产中。

对Al-Si合金法的除杂机理做了深入研究中，有突破性的进展，发现在Al-Si体系下，除了单纯的界面分凝除杂外，还存在其他的除杂机制，利用该机制可以大大提高硅中关键元素B、P的去除效率，甚至突破Al-Si-B（P）三元体系热力学平衡凝固理论的提纯效率极限。对晶体生长动力学对除杂的影响做了深入研究，并根据该研究结果，设计研制了一套基于电磁场搅拌的晶体生长设备，在该设备上的实验结果表明，电磁搅拌可大大降低晶体生长动力学对除杂的影响，提高除杂效率。

预期经济和社会效益：

经估算，一座利用Al-Si合金法年产量1000吨多晶硅的工厂需投资1-2亿人民币，合金法生产的硅料成本约5-7万元/吨，目前国际硅价格约为10-12万元/吨，仅需要2到3年，即可收回投资成本开始盈利。且由于Al-Si合金法耗能低、副产品多、污染小，可带动其他如铝合金铸造产业协同发展，具有可预见的经济社会效益。