is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskólinn í Reykjavík > Tæknisvið / School of Technology > MEd/MPM/MSc Verkfræðideild (áður Tækni- og verkfræðideild) og íþróttafræðideild -2019 / Department of Engineering (was Dep. of Science and Engineering) >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/46280

Titill: 
  • Titill er á ensku Production of solar-grade silicon from metallurgical silicon by precipitation from aluminum melt
Námsstig: 
  • Meistara
Höfundur: 
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Solar-grade silicon (SoG-Si) is conventionally produced from metallurgical silicon (MG-Si) via so-called Siemens-process. The Siemens process involves use and production of highly hazardous silane gases and hydrochloric acid. This makes the process environmentally unfriendly and costly. This work aims to use metallurgical method to produce SoG-Si from MG-Si precursor with lower environmental impact and less cost than with the Siemens process. This is achieved by melting aluminum and silicon together and then cooling the resulting alloy. Upon cooling, silicon starts to precipitate out of the melt. The working principle of this experiment is that impurities are better accommodated in the melt rather than in the solid. The ratio in which the equilibrium concentration of an impurity in a liquid is to the concentration of an impurity in a solid is defined with so-called segregation coefficient, which is quite high for many impurities in the Si(s)-SiAl(l) system. The resulting silicon crystals were inspected by four different characterization methods, inductively coupled plasma, scanning electron microscope, energy dispersive X-ray, and X-ray diffraction, to evaluate the morphology of the samples and analyze the remaining impurities.
    We believe this approach could be feasible for SoG-Si production with less environmental impact and lower energy consumption compared to the conventional production methods. Adding to that, this method is simple and requires less hazardous chemicals in comparison to the Siemens process.

  • Sólarkísill (SoG-Si) er venjulega framleiddur úr hrákísli (MG-Si) með svokölluðu Siemens-ferli. Siemens ferlið felur í sér notkun og framleiðslu á mjög hættulegum sílan-lofttegundum og saltsýru. Þetta gerir ferlið óumhverfisvænt og kostnaðarsamt. Þetta meistaraverkefni gekk út á að nota málmvinnsluaðferð til að framleiða SoG-Si úr MG-Si með minni umhverfisáhrifum og lægri kostnaði en með Siemens ferlinu. Þetta var gert með því að bræða ál og hrákísil saman og kæla síðan málmblönduna sem myndast. Við kælingu byrjar kísillinn að falla út úr bráðinni. Grunnurinn í þessarri nálgun er sá að óhreinindi koma sér betur fyrir í bræðslunni frekar en í fastu efninu. Hlutfallið milli jafnvægisstyrkja óhreininda í vökva og föstu formi er skilgreint með svokölluðum aðskilnaðarstuðli (e. segregation coefficient), sem er nokkuð hár fyrir mörg óhreinindi í Si(s)-SiAl(l) kerfinu. Kísil-kristallarnir sem mynduðust voru greindir með fjórum mismunandi efnisgreiningaraðferðum, span-tengdu plasma (e. inductively coupled plasma), rafeindasmásjá, orkudreifandi röntgengeisla og röntgen-bognun, til að meta formgerð (e. morphology) sýnanna og greina óhreinindin sem eru til staðar.
    Við teljum að þessi nálgun geti hentað fyrir framleiðslu SoG-Si með minni umhverfisáhrifum og minni orkunotkun miðað við hefðbundnar framleiðsluaðferðir. Aðferðin er mun einfaldari en Siemens ferlið og felur ekki í sér notkun eins hættulegra efna.

Samþykkt: 
  • 1.2.2024
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/46280


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
Bochang Chen MSc Thesis.pdf2.83 MBLokaður til...10.02.2026HeildartextiPDF
Request for closed access of a final thesis.pdf409.64 kBOpinnBeiðni um lokunPDFSkoða/Opna