硅材料是太阳能光伏产业的基础材料,随着光伏产业的飞速发展,多晶硅料的需求逐年上涨。而在太阳能电池生产中,由于杂质富集、硅片切割等因素产生大量的硅废料。单晶硅埚底料是直拉法制备单晶硅棒时坩埚底部剩余的杂质富集的多晶硅料,在硅废料中占相当大的比例,近年来我国每年会产生近千吨的单晶硅埚底料,这部分材料的再生处理对于太阳能级硅料循环利用有重要意义。单晶硅埚底料富含金属杂质,且可能含有大量P、Al、As等ⅢA族及ⅤA族杂质。而电子束熔炼既可以蒸发去除多晶硅中的P、Al、As等挥发性杂质,又可以通过诱导定向凝固去除金属杂质,非常适合用于单晶硅埚底料的再生处理。因此本论文研究单晶硅埚底料电子束提纯的可行性,分析硅锭电学性能与杂质含量的相互关系,并以此分析电子束提纯单晶硅埚底料过程中关键参数对于提纯效果的影响。本文研究结论如下:(1)电子束熔炼可以有效去除单晶硅埚底料中含量较高的P、Fe、Al、Ca、Ti、Ga、Mg、Zn等杂质,杂质去除率分别可以达到77.42%、94.82%、92.63%、87.86%、84.33%、99.56%、90.29%、81.97%,所制备的硅锭符合产品要求。(2)单晶硅埚底料电子束提纯制备硅锭的电阻率主要由B、Al、P等ⅢA族、ⅤA族杂质含量决定,研究发现若硅锭电阻率为n型高阻(≥5Ω·cm),则ⅢA族、ⅤA族杂质含量符合要求;硅锭的少子寿命与金属杂质单位体积原子总浓度呈反比,少子寿命分布图可以反映金属杂质含量分布情况。因此,可以凭借电阻率和少子寿命检测结果评价所制备的硅锭中杂质含量。(3)研究发现通过少子寿命分布图可判断高杂区切割线位置,横向平均少子寿命0.84μs作为切割标准,既可以保证高杂区完全去除,又可以确保合格硅料的损耗最小。(4)电子束熔炼提纯单晶硅埚底料过程中,延长熔炼时间硅锭出成率由76.29%增加为83.98%,但金属杂质去除效果未得到明显改善;降低硅锭凝固过程中的冷却强度,未改善金属杂质的去除效果,出成率仅为71.84%;延长降束工艺时间可以使硅锭金属杂质去除效果显著提高,且出成率提高至84.75%;既降低冷却强度又延长降束工艺时间可以使硅锭中下部提纯效果大幅提高、上部提纯效果降低,出成率为79.67%。(5)经过分析对比,延长降束工艺时间制备硅锭的杂质去除效果最好,出成率最高。因此,电子束熔炼提纯单晶硅埚底料最适宜的工艺参数为:熔炼时间20 min、凝固坩埚冷却水流量500 L/min、降束工艺时间134 min。