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湿法提纯是冶金法制备太阳能级多晶硅技术路线中的预处理过程,即通过湿法酸浸对工业硅进行初步提纯,具备除杂效果明显、设备简单、可规模化操作等优势。但湿法浸出对硅中非金属杂质P的去除效果很低,这与其在硅中的赋存形态有关。本论文根据工业硅中非金属杂质P的物理赋存特征,系统研究了硅熔体中杂质含量和成分对P杂质析出的影响及其湿法浸出去除、复合浸出体系以及添加剂等强化作用,获得了良好的提纯效果。并探讨了氧化焙烧预处理对工业硅酸洗去除P的效果与机理。(1)通过加入母合金与工业硅重熔,当硅中Al、Ca杂质含量较高时,SEM-EDS的表征发现P富集在Si-Al-Ca和Si-Al-Fe-Ca相中。(2)通过采用炉外精炼手段调整硅熔体成分、杂质含量,形成两种类型工业硅:原生工业硅和精炼后工业硅。SEM-EDS结果表明,原生工业硅中P元素富集在Si2Al2Ca相中,在晶界处析出。(3)通过研究各种浸出因素条件对除磷效果的影响,获得HC1浸出原生工业硅和精炼后工业硅的最佳工艺条件:硅粉粒径75～106 μm,酸洗时间6 h,酸洗温度65℃,4mol.L-1HCl,液固比4:1。在此条件下浸出,原生工业硅中磷杂质含量由105 ppmw降低至48 ppmw,去除率达到54.3%;而精炼后工业硅中磷含量从76ppmw降低至61 ppmw,去除率仅为19.7%。(4)添加HF酸到HC1溶液后,P的去除率会有一定的提高。通过考察HC1-HF混酸中HF浓度对P杂质去除率的影响发现,随着加入HF浓度的增大,P的去除率呈现先升高,后平稳,最后降低的变化趋势。在4mol.L-1HCl-3mol.L-1HF下浸出,原生工业硅和精炼后工业硅中P的分别降低至46 ppmw和58 ppmw,去除率分别为56.2%和23.7%。此时,原生工业硅中金属杂质的总去除率高达96.1%,提纯后硅的纯度由97.55%提高到了 99.91%;精炼后工业硅硅中金属杂质的总去除率仅为81.5%,提纯后硅的纯度由最初的99.31%提高到99.87%。采用原生工业硅作为原料进行酸浸预处理用于制备太阳能级多晶硅可以减少炉外精炼这一道工序,节约生产成本。(5)对工业硅中杂质相进行原位腐蚀,研究杂质相对不同酸液的敏感性。结果表明,Si-Ca、Si-Al-Ca 和 Si-Al-Fe-Ca 相能溶解于 HC1 溶液,而 Si-Fe 和 Si-Fe-Al相则不能被HC1溶解,但是能完全溶解于HC1-HF溶液。(6)采用氧化焙烧预处理强化硅中杂质扩散至硅颗粒表面。样品在700℃、800℃氧化焙烧2 h后再经4 mol-L-1 HC1-3 mol L-1 HF浸出,P的去除率均有小幅度的提升;但在900～1100℃氧化焙烧后对硅中非金属杂质磷的析出起到一定的阻碍作用,不利于后续湿法的浸出。