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由于温室效应引发的环境问题和能源压力,太阳能将成为未来的主要能源。太阳级硅原料的昂贵成本限制了太阳能电池在地面的应用普及。传统的多晶硅提炼工艺不仅成本高,而且产生的化学生成物对环境污染严重。因此需要寻找一种不依赖于半导体工业的硅原料供应体系。本学位论文利用辉光放电等离子体对硅粉料的作用,对低成本太阳级硅原料的纯化工艺进行了一系列研究工作。 本论文通过分析等离子体鞘层模型和粉料在等离子体中的运动模型,计算得出鞘层厚度与电流密度、阴极偏压、气压的关系式、硅粉的沉降速率等重要参数,得到了完成有效刻蚀实验所需的鞘层厚度和刻蚀时间,为后续的刻蚀实验提供了理论基础。按照理论分析进行了直流辉光放电等离子体刻蚀实验,硅粉通过等离子体处理,杂质含量有明显降低,表面形貌平整度有提高,硅粉纯度从98.75%提高到99.56%。 同时,通过组分测试发现电极板中的Ni元素会对硅粉料造成污染。说明该方案还需进一步改进。设计了射频感应放电等离子体的振动倾斜反应室,并对射频等离子体各参数进行了理论分析,利用实验室现有设备模拟了射频放电的刻蚀实验,硅粉的纯度从99.64%提高到99.96%,接近太阳级硅的要求,并避免了Ni元素对硅粉的二次污染。对直流和射频两种反应条件下的刻蚀效果进行对比,为该研究未来的发展提出了新的思路和参考。