Review of Silicon Recovery and Purification from Saw Silicon Powder

JOM - Tập 72 - Trang 2633-2647 - 2020
Kuixian Wei1,2, Shicong Yang1, Xiaohan Wan1, Wenhui Ma1,2,3, Jijun Wu2, Yun Lei3
1National Engineering Laboratory for Vacuum Metallurgy/Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, China
2State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization, Kunming University of Science and Technology, Kunming, China
3Silicon Material Industry Research Institution (Innovation Center) of Yunnan Province, Kunming, China

Tóm tắt

Nhu cầu về wafer silicon tinh thể đang tiếp tục tăng cao. Việc mất silicon có độ tinh khiết cao dưới dạng bột silicon mài lỏng (LASSP) và bột silicon từ cắt dây kim cương (DWSSP) là điều không thể tránh khỏi trong quá trình chuẩn bị wafer. Vì lý do này, một số quy trình hoặc phương pháp tiên tiến cần được phát triển thêm để giải quyết những vấn đề như chi phí sản xuất cao, sự thiếu hụt wafer silicon, và ô nhiễm môi trường do các nguồn silicon này gây ra. Một số quy trình và công nghệ thu hồi và tinh chế silicon từ LASSP và DWSSP được xem xét một cách toàn diện trong bài báo này. Những nghiên cứu này cung cấp thông tin về một số xu hướng công nghệ dự kiến và những cải tiến cần thiết, đồng thời khuyến khích sự phát triển của các giải pháp công nghệ. Hơn nữa, các tác giả đề xuất rằng silicon có độ tinh khiết cao cho các ứng dụng công nghiệp có thể được tái chế từ LASSP và DWSSP thông qua một quy trình kết hợp giữa tiền xử lý bằng axit và xử lý ở nhiệt độ cao. Ngoài ra, một số thiếu sót hiện có và các lĩnh vực cần được cải thiện cũng được đề xuất để nâng cao khả năng loại bỏ tạp chất và thu hồi silicon với hiệu suất quá trình cao hơn.

Từ khóa

#wafer silicon tinh thể #bột silicon #LASSP #DWSSP #thu hồi silicon #tinh chế silicon

Tài liệu tham khảo

Z. Ding, Z.Q. Chen, T.Y. Ma, C.T. Lu, W.H. Ma, and L. Shaw, Energy Stor. Mater. 27, 466 (2020). Z. Ding, Y. Lu, L. Li, and L. Shaw, Energy Stor. Mater. 20, 24 (2019). Z. Ding, P.K. Wu, and L. Shaw, J. Alloys Compd. 806, 350 (2019). Z. Ding and L. Shaw, ACS Sustain. Chem. Eng. 7, 15064 (2019). Z. Ding, H. Li, and L. Shaw, Chem. Eng. J. 385, 123856 (2020). X.W. Yang, A.Q. Zheng, Z.L. Zhao, S.P. Xia, Y.Y. Fan, C.J. Zhou, F.Z. Cao, L.Q. Jiang, G.Q. Wei, Z. Huang, and H.B. Li, Cellulose 26, 9687 (2019). P. Linh, Energ. Econ. 81, 355 (2019). C. Ramírez-Márquez, M.V. Otero, J.A. Vázquez-Castillo, M. Martín, and J.G. Segovia-Hernández, J. Clean. Prod. 170, 1579 (2018). N. Sánchez-Pantoja, R. Vidal, and M.C. Pastor, Renew. Sustain. Energy Rev. 98, 227 (2018). A. Tihane, M. Boulaid, A. Elfanaoui, M. Nya, and A. Ihlal, Mater. Today Proc. 24, 85 (2020). P.G.V. Sampaio and M.O.A. González, Renew. Sustain. Energy Rev. 74, 590 (2017). I.M. Kwembur, J.L.C. McClel, E.E. van Dyk, and F.J. Vorster, Physica B 581, 411938 (2020). S.H. Lee, M.F. Bhopal, D.W. Lee, and S.H. Lee, Mater. Sci. Semicond. Proc. 79, 66 (2018). S.Q. Ren, P.T. Li, D.C. Jiang, Y. Tan, J.Y. Li, and L. Zhang, Appl. Therm. Eng. 106, 875 (2016). C. Battaglia, A. Cuevas, and S.D. Wolf, Energy Environ. Sci. 9, 1552 (2016). https://www.eia.gov, EIA - Electricity Data Y.F. Gao, P.Q. Ge, L. Zhang, and W.B. Bi, Mater. Sci. Semicond. Proc. 103, 104642 (2019). H.P. Xiao, H.R. Wang, N. Yu, R.G. Liang, Z. Tong, Z. Chen, and J.H. Wang, J. Mater. Process. Technol. 273, 116267 (2019). X.Y. Li, Y.F. Gao, Y.K. Yin, L.Y. Wang, and T.Z. Pu, J. Manuf. Process. 49, 82 (2020). M. Bhagavat, V. Prasad, and I. Kao, J. Tribol. 122, 394 (1999). M.R. Ge, H.T. Zhu, C.Z. Huang, A. Liu, and W.B. Bi, Mater. Sci. Semicond. Proc. 74, 261 (2018). Y.F. Gao, P.Q. Ge, and T.Y. Liu, Mater. Sci. Semicond. Proc. 56, 106 (2016). H. Wu, Precis. Eng. 43, 1 (2016). A. Kumar, S. Kaminski, S.N. Melkote, and C. Arcona, Wear 364, 163 (2016). X.G. Yu, P. Wang, X.Q. Li, and D.R. Yang, Sol. Energy Mater. Sol. C 98, 337 (2012). A. Bidiville, K. Wasmer, R. Kraft, and C. Ballif, in Proceedings of the 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Hamburg, 1400 (2009) A. Kumar and S.N. Melkote, Procedia Manuf. 21, 549 (2018). X.Y. Li, Y.F. Gao, P.Q. Ge, L. Zhang, and W.B. Bi, Mater. Sci. Semicond. Proc. 91, 316 (2019). P.K. Basu, K. Sreejith, T.S. Yadav, A. Kottanthariyil, and A.K. Sharma, Sol. Energy Mater. Sol. C 185, 406 (2018). S. Ozturk, L. Aydin, and E. Celik, Sol. Energy 161, 109 (2018). International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV), Results 2018, 10th edition, March 2019 A.P. Dong, L.F. Zhang, N. Lucas, and W. Damoah, JOM 63, 237 (2011). S. Srinivasan and V.K.R. Kottam, Renew. Sustain. Energy Rev. 81, 874 (2018). E. Klugmann-Radziemska and A. Kuczyńska-Łażewska, Sol. Energy Mater. Sol. C 205, 110259 (2020). K. Tomono, S. Miyamoto, T. Ogawa, H. Furuya, Y. Okamura, M. Yoshimoto, R. Komatsu, and M. Nakayama, Sep. Purif. Technol. 120, 304 (2013). S.M.N. Iio, S. Taniguchi, H. Satone, and K. Arafune, in 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (IEEE, 2012) A. Yoko and Y. Oshima, J. Supercrit. Fluid. 75, 1 (2013). Y.P. Xiao and Y.X. Yang, Adv. Mater. Res. 295, 2235–2240 (2011). Z.Y. Shen, C.Y. Chen, and M.T. Lee, J. Hazard. Mater. 362, 115 (2019). A. Müller and P.M. Nasch, Active Solar Energy Photovoltaic Programme Summary Report (2004) T.Y. Wang, Y.C. Lin, C.Y. Tai, R. Sivakumar, D.K. Rai, and C.W. Lan, J. Cryst. Growth 310, 3403 (2008). Y.F. Wu and Y.M. Chen, Sep. Purif. Technol. 68, 70 (2009). F. Chigondo, Silicon 10, 789 (2018). Y.C. Lin, T.Y. Wang, C.W. Lan, and C.Y. Tai, Powder Technol. 200, 216 (2010). T.H. Tsai, J. Hazard. Mater. 189, 526 (2011). P.F. Xing, J. Guo, Y.X. Zhuang, F. Li, and G.F. Tu, Int. J Min. Met. Mater. 20, 947 (2013). T.H. Tsai, Y.P. Shih, and Y.F. Wu, J. Air. Waste. Manag. 63, 521 (2013). S. Liu, K. Huang, and H.M. Zhu, Sep. Purif. Technol. 118, 448 (2013). S.A. Sergiienko, B.V. Pogorelov, and V.B. Daniliuk, Sep. Purif. Technol. 133, 16 (2014). M. Beier, C. Reimann, J. Friedrich, U.A. Peuker, T. Leißner, M. Gröschel, and V. Ischenko, Materials Science Forum, Vol. 959 (Zurich: Trans Tech, 2019). H.P. Hsu, W.P. Huang, C.F. Yang, and C.W. Lan, Sep. Purif. Technol. 133, 1 (2014). H.C. Li and W.S. Chen, Precis. Eng. 136, 53 (2017). X.Q. Wei, C.Q. Yin, Y.P. Wan, and L. Zhou, Sep. Purif. Technol. 149, 457 (2015). H.Y. Wang, Y. Tan, J.Y. Li, Y.Q. Li, and W. Dong, Sep. Purif. Technol. 89, 91 (2012). J.C. Li, K. Huang, and H.M. Zhu, Chem. Eng. Sci. 127, 25 (2015). C.F. Yang, H.P. Hsu, and C.W. Lan, Sep. Purif. Technol. 149, 38 (2015). D. Wang, Z.K. Wang, Z. Wang, G.Y. Qian, X.Z. Gong, and L. Xin, Sep. Purif. Technol. 231, 115902 (2020). Y. Liu, J. Kong, Y.X. Zhuang, P.F. Xing, H.Y. Yin, and X.T. Luo, J. Clean. Prod. 224, 709 (2019). V.P. Miguel, S.C. Tandeep, Y. Gregory, F.E. Henry, and B. Pratim, Ind. Eng. Chem. Res. 54, 5914 (2015). V.P. Miguel, S.C. Tandeep, Y. Gregory, and B. Pratim, Sci. Rep. 7, 40535 (2017). H.L. Yang, T. Liu, C.E. Liu, H.P. Hsu, and C.W. Lan, Waste Manag. 84, 204 (2019). S.C. Yang, W.H. Ma, K.X. Wei, K.Q. Xie, and Z. Wang, Sep. Purif. Technol. 228, 115754 (2019). Z. Ding, W.H. Ma, K.X. Wei, J.J. Wu, Y. Zhou, and K.Q. Xie, J. Non-Cryst. Solids 358, 2708 (2012). P.T. Li, S.Q. Ren, D.C. Jiang, K. Wang, J.Y. Li, and Y. Tan, Mater. Sci. Semicond. Proc. 67, 1 (2017). P.T. Li, K. Wang, S.Q. Ren, D.C. Jiang, S. Shi, Y. Tan, F. Wang, and H.M. Noor ul HudaKhan Asghar, Sol. Energy Mater. Sol. C 186, 50 (2018). T.H. Tsai, Sep. Purif. Technol. 68, 24 (2009). D.G. Li, P.F. Xing, Y.X. Zhuang, F. Li, and G.F. Tu, Trans. Nonferrous Met. Soc. 24, 1237 (2014). S. Liu, K. Huang, and H.M. Zhu, Sep. Purif. Technol. 172, 113 (2017). S.C. Yang, K.X. Wei, W.H. Ma, K.Q. Xie, J.J. Wu, and Y. Lei, J. Hazard. Mater. 368, 1 (2019). J. Kong, X. Jin, Y. Liu, D.H. Wei, S.N. Jiang, S.B. Gao, Z.B. Feng, P.F. Xing, and X.T. Luo, Sep. Purif. Technol. 221, 261 (2019). S.C. Yang, X.H. Wan, K.X. Wei, W.H. Ma, and Z. Wang, J. Clean. Prod. 248, 119256 (2020). N. Boutouchent-Guerfi, N. Drouiche, S. Medjahed, M. Ould-Hamou, and F. Sahraoui, J. Cryst. Growth 447, 27 (2016). S. Liu, K. Huang, and H.M. Zhu, Chem. Eng. J. 299, 276 (2016). J.J. Wu, D. Yang, M. Xu, W.H. Ma, Q. Zhou, Z.F. Xia, Y. Lei, K.X. Wei, S.Y. Li, Z.J. Chen, and K.Q. Xie, Sep. Purif. Rev. 49, 68 (2020). H.F. Lu, K.X. Wei, W.H. Ma, K.Q. Xie, J.J. Wu, and Y. Lei, Metall. Mater. Trans. B 48, 2768 (2017). L.Q. Huang, J. Chen, M. Fang, S. Thomas, A. Danaei, X.T. Luo, and M. Barati, J. Clean. Prod. 186, 718 (2018). M.D. Sousa, A. Vardelle, G. Mariaux, M. Vardelle, U. Michon, and V. Beudin, Sep. Purif. Technol. 161, 187 (2016). T. Lu, Y. Tan, J.Y. Li, and D.W. Deng, J. Clean. Prod. 203, 574 (2018). S.C. Yang, X.H. Wan, K.X. Wei, W.H. Ma, and Z. Wang, ACS Sustain. Chem. Eng. 8, 4146 (2020). J.M. Oh, H. Kim, H. Chang, B.K. Lee, H.D. Jang, and J.W. Lim, Int. J. Mater. Res. 106, 937 (2015). J. Kong, P.F. Xing, Y. Liu, J.Q. Wang, X. Jin, Z.B. Feng, and X.T. Luo, Silicon 11, 367 (2019). L.Q. Huang, A. Danaei, M. Fang, S. Thomas, X.T. Luo, and M. Barati, Vacuum 163, 164 (2019). X. Li, J. Wu, M. Xu, and W.H. Ma, J. Clean. Prod. 211, 695 (2019). T. Lu, Y. Tan, J.Y. Li, and S. Shi, J. Hazard. Mater. 379, 120796 (2019). A. Benayad, H. Hajjaji, F. Coustier, M. Benmansour, and A. Chabli, J. Appl. Phys. 120, 235308 (2016).
Thông tin
Thông tin xuất bản

JOM

Tập 72

2633-2647

Thông tin tác giả