一種快速測量多晶硅中微量硼雜質(zhì)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種快速測量多晶硅中微量硼雜質(zhì)的方法。包括：稱取多晶硅樣品試樣；向試樣中加入甘露醇溶液；再向試樣中加入碳酸鉀溶液；然后加入氫氟酸，再緩慢滴入硝酸進(jìn)行酸化溶解；待試樣溶解后，加熱至白煙冒盡，停止加熱；向試樣中加入鹽酸浸泡，再用少量的純水稀釋，冷卻；待冷卻后，向溶液中加入甲醇，搖勻，定容；定容后，用氨水和純水分別沖洗ICP-MS；待ICP-MS沖洗完成，將定容后的溶液試樣采用ICP-MS檢測，即可精確測量出樣品的硼含量。本方法工藝簡單，成本低，測量精確、能快速測量多晶硅中硼的含量。
【專利說明】—種快速測量多晶硅中微量硼雜質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多晶硅提純【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種快速測量多晶硅中微量硼雜質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能源危機和傳統(tǒng)能源對環(huán)境的污染已成為社會和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要制約因素。為維持可持續(xù)發(fā)展，世界各國都在積極調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展可再生能源，多晶硅太陽能電池成為全球關(guān)注的熱點。
[0003]近年來，太陽能電池作為一種可持續(xù)發(fā)展的新能源得到了迅猛的發(fā)展。作為光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，多晶硅出現(xiàn)了供不應(yīng)求的現(xiàn)象，國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)相繼建立。多晶硅是光電轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)材料，其雜質(zhì)含量直接影響太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，特別是硼元素，由于硼雜質(zhì)的含量對太陽能電池的性能有很大的影響，要求硼含量不高于0.3ppm,因此，快速準(zhǔn)確地測定多晶硅中硼雜質(zhì)含量，對于多晶硅的生產(chǎn)和應(yīng)用十分重要。國家標(biāo)準(zhǔn)中只提供了多晶硅中鐵、鋁、鈣3種元素的測定方法，其中鐵、鋁為比色法，鈣為原子吸收法和比色法。對其余雜質(zhì)元素，特別是硼雜質(zhì)的測定，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法。
[0004]目前，測定多晶硅中硼雜質(zhì)含量的方法主要有分光光度法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)等，由于分光光度法測定多晶硅中硼雜質(zhì)含量的方法操作復(fù)雜，檢測周期較長，消耗試劑也較多，測量結(jié)果精確度較差，無法滿足高品質(zhì)硅中硼含量的測定要求；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)存在基體鐵的多譜線干擾，需用基體匹配進(jìn)行克服，且無法滿足多晶硅中低含量硼雜質(zhì)的精確測量的要求，電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)具有檢測限低，干擾少，動態(tài)線性范圍寬，分析精密度高，滿足多元素同時測定等特點。但其在溶樣過程中，由于硅與氫氟酸、硝酸反應(yīng)，溫度不斷升高，反應(yīng)生成的BF3與水及氫氟酸繼續(xù)反應(yīng)，生成硼酸及氟硼酸，接著，硼酸與甘露醇反應(yīng)生成絡(luò)合酸，再與氫氟酸反應(yīng)生成沸點為130°C的氟硼酸，所以加熱溫度需控制在120°C以內(nèi)，導(dǎo)致加熱溶解樣品的時間需要4h左右，溶樣耗時長，且儀器測量記憶效應(yīng)比較大，影響了多晶硅中低含量硼雜質(zhì)的精確測量。因此，開發(fā)一種分析效率高、能快速準(zhǔn)確地測定多晶硅中低含量硼雜質(zhì)的方法，是當(dāng)前太陽能多晶硅行業(yè)雜質(zhì)測定的主要難題。
[0005]有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低、測量精確、能快速測量多晶硅中硼含量的方法。
[0007]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種快速測量多晶硅中微量硼雜質(zhì)的方法，包括以下步驟:
[0009]I)稱取多晶硅樣品作為試樣；[0010]2)向上述試樣中加入絡(luò)合劑甘露醇溶液；
[0011]3)向上述已加入絡(luò)合劑的試樣中加入K2CO3溶液，形成第一溶液試樣；
[0012]4)向上述第一溶液試樣中加入氫氟酸，再緩慢滴入硝酸，用于溶解第一溶液試樣；
[0013]5)待上述第一溶液試樣溶解完后，將所得溶液移到加熱板上加熱；
[0014]6)待步驟5)溶液加熱至白煙冒盡后，停止加熱，并向試樣中加入鹽酸浸泡后，再用少量的純水稀釋，冷卻，形成第二試樣溶液；
[0015]7)向上述步驟6)所得第二試樣溶液中加入適量的甲醇，并搖勻，再用純水定容，形成第三試樣溶液；
[0016]8)先用氨水沖洗ICP-MS，再用純水沖洗；
[0017]9)待ICP-MS沖洗完，將步驟7)所得的第三試樣溶液采用ICP-MS檢測，即得到步驟I)所述試樣中硼的含量。
[0018]首先，本發(fā)明在溶樣過程中采用絡(luò)合劑甘露醇絡(luò)合硼，其次，往試樣溶液中加入K2CO3溶液用于固定硼，最后，加入氫氟酸與硝酸加熱溶解，由于硅與氫氟酸、硝酸反應(yīng)，溫度不斷升高，反應(yīng)生成的BF3與水及氫氟酸繼續(xù)反應(yīng)，生成硼酸及氟硼酸，硼酸與甘露醇反應(yīng)生成絡(luò)合酸，再與氫氟酸反應(yīng)生成沸點為130°C的氟硼酸，生成的氟硼酸繼續(xù)與碳酸鉀反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為一種熔點為530°C的化合物KBF4，從而減少硼在消解過程中的損失，而且可以將溫度升高到130~220°C加熱，大大縮短了溶樣時間，其反應(yīng)機理如下:
【權(quán)利要求】
1.一種快速測量多晶硅中微量硼雜質(zhì)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)稱取多晶娃樣品作為試樣； 2)向上述試樣中加入絡(luò)合劑甘露醇溶液； 3)向上述已加入絡(luò)合劑的試樣中加入K2CO3溶液，形成第一溶液試樣； 4)向上述第一溶液試樣中加入氫氟酸，再緩慢滴入硝酸，用于溶解第一溶液試樣； 5)待上述第一溶液試樣溶解完后，將所得溶液移到加熱板上加熱； 6)待步驟5)溶液加熱至白煙冒盡后，停止加熱，并向試樣中加入鹽酸浸泡后，用少量的純水稀釋，冷卻，形成第二試樣溶液； 7)向上述步驟6)所得第二試樣溶液中加入適量的甲醇，并搖勻，再用純水定容，形成第三試樣溶液； 8)先用氨水沖洗ICP-MS，再用純水沖洗； 9)待ICP-MS沖洗完，將步驟7)所得的第三試樣溶液采用ICP-MS檢測，即得到步驟I)所述試樣中硼的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中加入的絡(luò)合劑甘露醇溶液的體積與步驟I)中多晶硅樣品質(zhì)量的比為3:2?7:2ml/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)中，加入的K2CO3溶液與步驟2)中加入的絡(luò)合劑甘露醇溶液的體積比為3?9:3?7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4)中，加入的氫氟酸與步驟2)中加入的絡(luò)合劑甘露醇溶液的體積比為40?70:3?7 ;滴入的硝酸與步驟2)中加入的絡(luò)合劑甘露醇溶液的體積比為10?25:3?7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5)中，所述加熱為在溫度120?220°C下加熱I?4小時，優(yōu)選在溫度130?220°C下加熱I?3小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟6)中，加入的鹽酸的體積與步驟2)中加入的絡(luò)合劑甘露醇溶液的體積比為5?20:3?7。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟6)中，所述浸泡的時間為3?9分鐘，優(yōu)選5分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟7)中，加入的甲醇的濃度為99.5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟8)中，氨水的濃度為0.2%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟8)中，用氨水沖洗的時間為20?35s，優(yōu)選30s ;用純水沖洗的時間為0.5?2min，優(yōu)選Imin0
【文檔編號】G01N27/62GK103760218SQ201410014232
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】王曉艷, 楊鳳炳, 李偉生, 龔炳生 申請人:福建興朝陽硅材料股份有限公司