硅熔盐电解电解沉积gydF4y2Ba
赛克里希纳PadamatagydF4y2Ba
1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba
古娟SaevarsdottirgydF4y2Ba
1、2gydF4y2Ba*gydF4y2Ba- 1gydF4y2Ba雷克雅未克,冰岛雷克雅未克大学工程学系gydF4y2Ba
- 2gydF4y2Ba材料科学与工程系、挪威特隆赫姆挪威gydF4y2Ba
在熔盐电化学产生Si可用于制造电子和光伏设备。主要影响因素的结构和形态如果存款电解质成分,应用电流密度和过电压类型的前兆,操作温度,和电沉积时间。如果电沉积,减少腐蚀电解质溶解硅物种的能力和应该使用容易溶于水。本文简要分析了Si电解生产的熔融盐。gydF4y2Ba
介绍gydF4y2Ba
硅是地壳中第二个最丰富的元素,硅和金属硅酸盐的形式(gydF4y2Ba格林伍德,恩萧,1997gydF4y2Ba)。Metallurgical-grade硅(MG-Si)生产使用carbothermic减少埋弧炉。在这个过程中,SiO的减少gydF4y2Ba2gydF4y2Ba可口可乐(元素碳或木炭)在高温过程1700°C以上和以下的净反应(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)发生:gydF4y2Ba
电能消耗率是(11.5 -13千瓦时/公斤Si)和碳材料进入流程代表类似能量的贡献。大约一半的能量是保留的化学能Si金属。碳足迹范围从4.7公斤有限公司gydF4y2Ba2gydF4y2Ba有限公司/公斤如果16公斤gydF4y2Ba2gydF4y2Ba/公斤Si)取决于类型的能源使用过程中(gydF4y2Ba肖et al ., 2010gydF4y2Ba;gydF4y2BaSævarsdottir et al ., 2021gydF4y2Ba)。的纯度MG-Si carbothermic过程产生约98%和99%。电子级硅(杂质含量< 1磅)和太阳级多晶硅(杂质含量< 1 PPM)是用于各种应用程序,比如在光电和电子产品(gydF4y2BaSuzdaltsev 2022gydF4y2Ba)。从传统的技术用于生产高纯硅MG-Si是西门子的过程,具有较高的能源消耗和低生产率(gydF4y2BaChigondo 2018gydF4y2Ba),或者使用流化床法(gydF4y2BaArastoopour et al ., 2022gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
另一种方法是如果在熔融盐电镀,预计生产高纯硅。如果非消耗品,不使用的阳极生产有限公司gydF4y2Ba2gydF4y2Ba可以显著降低,碳足迹与常规流程相比,如果电力用于电解再生或核。已经证明如果电影有不同的形态可以存入不同的熔盐电化学原理如氯化物、氟化物和chloride-fluorides (gydF4y2BaJuzeliu̅nas和争论,2020gydF4y2Ba)。这些盐有其优点和缺点;氯融化高度水溶性,但如果电影沉积薄(< 10µm)。与此同时,如果电影存入氟化物密集,但盐坚持存款不能被轻易移除。gydF4y2Ba
如果可以通过添加硅沉积源/ SiO等前兆gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,NagydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2BaKgydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba,应该和gydF4y2Ba4gydF4y2Ba熔融盐。硅前体是分解到Si (IV)电活性离子,这是减少通过一步或两步还原机制基于盐类型。的结构和形态如果存款可以通过改变控制参数,如熔体成分,应用电流密度、基板和金属掺杂物。为如果选择的熔盐电沉积应该要么高溶解度在水介质在高温蒸馏或高蒸气压。电解过程应该执行在低温下(≤850°C),有较高的电流效率和环保。Sakanaka Goto表明,应该使用一种惰性阳极在Si电沉积,避免公司的进化gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和其他含碳气体(gydF4y2BaSakanaka Goto, 2015gydF4y2Ba)。本文简要论述了报告在氯化硅电沉积,氟化物和chloride-fluoride融化。gydF4y2Ba
熔融盐gydF4y2Ba
Chloride-based电解质gydF4y2Ba
Chloride-based电解质电解沉积高纯硅中取得了可喜的成果。一些经常学了Si沉积是CaCl chloride-based融化gydF4y2Ba2gydF4y2Ba、氯化钾、氯化钠、LiCl-KCl NaCl-KCl。多数的研究生产使用SiO SigydF4y2Ba2gydF4y2BaCaCl作为原料使用gydF4y2Ba2gydF4y2Ba的电解质。CaClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba融化有优势,如高水溶性(gydF4y2Ba加勒特,2004gydF4y2Ba)、低腐蚀性(gydF4y2BaJanz服饰品牌,1979年gydF4y2Ba)和高氧离子溶解度(gydF4y2BaWenz et al ., 1969gydF4y2Ba)。此外,CaClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba是无毒、廉价和广泛使用。Si电沉积是可能的低温共晶LiCl-KCl-CaCl (500°C)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba融化(gydF4y2BaYasuda et al ., 2005 agydF4y2Ba)。低温电沉积过程减少但降低过程能耗率由于慢氧气在固相扩散系数。gydF4y2Ba
Nohira et al。(2003)gydF4y2Ba报道说,固体SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba可以降低电化学原理在CaCl晶体硅gydF4y2Ba2gydF4y2Ba熔融盐。电子转移到SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba通过确定电接触电极进行金属(Mo)。当潜在的应用比SiO的还原电位更负gydF4y2Ba2gydF4y2Ba、电化学反应发生和预计将发生以下反应:gydF4y2Ba
SiO的脱氧作用gydF4y2Ba2gydF4y2Ba结果如果形成,Si原子之间形成的间隙充满了熔盐的组成。如果新的导电介质(SiO电子转移gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),它具有良好的导电性(50ΩgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba在850°C)在高温下。三相之间的接口SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba、熔盐和Si和连续如果发生的形成。如果形成非晶态和转换成晶体硅在高温下通过bond-breaking过程(gydF4y2BaYasuda et al ., 2005 bgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
通过减少SiO硅电沉积可以实现gydF4y2Ba2gydF4y2Ba纳米粒子在CaCl (NP)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba熔融盐(gydF4y2Ba曹et al ., 2012gydF4y2Ba)。硅层制作在钼衬底在熔盐溶解SiO通过直接添加和gydF4y2Ba2gydF4y2BaNP在850°C。沉积硅层纯度高,结晶,但如果不是一个连续的薄膜沉积。多巴等人报道的直接电解还原SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba在熔融CaClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba在850°C生产SOG-Si (gydF4y2Ba多巴et al ., 2013gydF4y2Ba)。他们提出的概念是类似于Hall-Heroult铝生产过程。颗粒/粉SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba如果降低电化学原理,沉积在阴极和泥浆含有Si和熔融CaCl吗gydF4y2Ba2gydF4y2Ba不断挖掘(gydF4y2Ba图1一个gydF4y2Ba)。晶体硅是生产与应用潜力之间的0.5和0.7 V (vs . CagydF4y2Ba2 +gydF4y2Ba/ Ca)。在电解电位0.5和0.6 V,速率决定步骤通过CaCl是氧离子的扩散gydF4y2Ba2gydF4y2Ba融化在生产硅层未还原的SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba核心。实验结果表明,可以存款连续SOG-Si CaCl层gydF4y2Ba2gydF4y2Ba融化。在CaClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba-SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba与石墨阴极箔和石墨阳极电解,电池电压决定了硅沉积的形态(gydF4y2Ba谢et al ., 2018gydF4y2Ba)。例如,在电池电压低于2.0 V,硅纳米线直径在50到100纳米的准备。低于2.2 V,如果纳米粒子沉积在基板和2.4和2.6 V之间,一个密集的硅薄膜沉积。除了电池电压,基质沉积Si影片中也起着至关重要的作用。密集的Si电影(厚度3.5µm)沉积在石墨和碳化硅衬底作为硅薄膜与衬底之间的接口。同时,多孔(厚度7µm)如果电影Ag)衬底上沉积,导致破碎的Si电影由于孔隙度(gydF4y2Ba赵et al ., 2016gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba底部的原则阴极半连续电解SiO细胞gydF4y2Ba2gydF4y2Ba粉(重绘gydF4y2Ba多巴et al ., 2013gydF4y2Ba),gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba莫丝的循环voltammograms熔融CaClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba和CaClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba−曹SiO(1摩尔%)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba坩埚在1123°C(重用的许可gydF4y2Ba杨et al ., 2017gydF4y2Ba),gydF4y2Ba(C)gydF4y2Ba反应设计的发展,导致最后卡西欧的有效低温电化学还原gydF4y2Ba3gydF4y2Ba前体(重绘gydF4y2Ba董et al ., 2017gydF4y2Ba),gydF4y2Ba(D)gydF4y2Batin-doped硅薄膜的生长过程的示意图表示电沉积在石墨薄膜衬底在650°C KCl-KF-1摩尔% KgydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba盐为0.02 wt % Sn掺杂剂的样品和相应的形态不同的时间在5厘米gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba:1)成核,在5分钟;2)岛的形成,在15分钟;3)岛聚合,在30分钟;4)膜的形成,超过90分钟(重用的许可gydF4y2Ba彭et al ., 2018gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
如果电镀可以增强通过添加曹熔融CaCl作为掺杂剂gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba杨et al ., 2017gydF4y2Ba)。循环伏安法曲线确认阴极峰与Si减少加剧的曹1摩尔% (gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba)。此外,致密结晶层厚度的Si 35µm成功地沉积在石墨衬底在恒电位电解0.7 V。最佳电解液成分如果电镀CaCl报道gydF4y2Ba2gydF4y2Ba−(4.8摩尔%)曹−SiO(3.9摩尔%)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。的曹曹可以加快Si电镀帮助在连续电离作用的二氧化硅形成硅酸盐离子(SiOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba2−gydF4y2Ba、SiOgydF4y2Ba4gydF4y2Ba4−gydF4y2Ba等)(gydF4y2Ba邹et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba邹et al ., 2020gydF4y2Ba;gydF4y2Ba李et al ., 2022gydF4y2Ba)。邹等人如果沉积在CaCl-CaO-SiO电影纯度为99.99989gydF4y2Ba2gydF4y2Ba融化(gydF4y2Ba邹et al ., 2019gydF4y2Ba)。曹的存在使下面的反应(3 - 5):gydF4y2Ba
纯CaCl的熔点gydF4y2Ba2gydF4y2Ba是772°C,在如此高的温度下电解需要更多的能量,导致腐蚀电极的电解电池和热冲击。包括其他CaCl氯盐gydF4y2Ba2gydF4y2Ba融化的液相线温度可以大大减少混合物。例如,gydF4y2BaSakanaka et al。(2017)gydF4y2Ba电解沉积的报道如果莫共晶BaCl衬底gydF4y2Ba2gydF4y2Ba-CaClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba-NaCl-SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba混合物在650°C。1 h的恒电位电解−1.60 V,致密硅薄膜沉积的厚度是1µm。然而,随着电解时间增加3 h,多孔和晶体硅层。粉状和树突存款与电解时间延长一些沉积硅与硅硅(IV)并形成二价离子,可以归因于以下反应(6、7):gydF4y2Ba
在低温下,SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba在氯低溶解度融化影响如果电影的形态。卡西欧gydF4y2Ba3gydF4y2Ba可以作为一个替代硅前体在低温氯化融化(gydF4y2Ba图1 cgydF4y2Ba)。卡西欧的gydF4y2Ba3gydF4y2Ba容易溶解在这chloride-based融化并生成CagydF4y2Ba2 +gydF4y2Ba和SiOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba2−gydF4y2Ba离子。东等人报道CaCl电解生产的硅纳米线gydF4y2Ba2gydF4y2Ba-MgClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba-NaCl-CaO用卡西欧gydF4y2Ba3gydF4y2Ba为原料在650°C (gydF4y2Ba董et al ., 2017gydF4y2Ba)。硅纳米线生产高产,水晶,但只有99.58%的纯度,冶金级。gydF4y2Ba
硅纳米管可以- co-reduction SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba和AgCl NaCl-CaCl镍衬底gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba翁et al ., 2020gydF4y2Ba)。最初Ag)沉积在镍将促进液体Ag-Si的形成金属间化合物,促进硅纳米线的生长。Ag)和Si分离在冷却过程中,银沉积在镍。硅纳米线也可以电镀在KCl-containing KgydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba在温度低于800°C (gydF4y2BaTrofimov et al ., 2022gydF4y2Ba)。硅纳米线的形貌高度取决于过电压在恒电位电解应用。添加集运熔融KCl-containing KgydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba可以减少液相线的温度融化,硅纳米线的直径。减少阴极电流密度将增加硅纳米线的直径(gydF4y2Ba属et al ., 2022 agydF4y2Ba)。在KCl-KgydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba融化,Si (IV)还原过程包括一个可逆4电过程中,硅纳米纤维的直径200到300纳米,可以沉积(纯度99.99%gydF4y2Ba属et al ., 2022 bgydF4y2Ba)。使用KCl-K的主要优势gydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba系统不改变阴离子组成。导致Si-containing电活性离子的稳定能源特点和控制形态的Si存款(gydF4y2Ba属et al ., 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
Fluoride-based电解质gydF4y2Ba
如果电沉积的各种熔融氟化物,像LiF-KF (gydF4y2Ba科恩和哈金斯,1976年gydF4y2Ba;gydF4y2BaRao et al ., 1981gydF4y2Ba)和LiF-NaF-KF (gydF4y2Ba艾尔维尔和饶,1982gydF4y2Ba)包含KgydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba前体,研究了自1970年代以来。氟化物融化的一个主要优点是SiO的高溶解度gydF4y2Ba2gydF4y2Ba或其他Si前兆,使沉积硅的高厚度的电影。例如,如果电影由恒电流电解沉积在40 mAcm 3 hgydF4y2Ba−2gydF4y2Ba在共晶LiF-KF融化和800°C KgydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba(5摩尔%)的厚度为150µm (gydF4y2BaHaarberg et al ., 2013gydF4y2Ba)。如果沉积是一个两步的过程,即。,如果(IV)→Si (2)→Si。电流效率的损失(从85%到95%不等)与Si (II)的存在(反应6)。类似的结果被报道通过音乐节和Bouteillon, Si口供涉及Si (IV)和Si (II)物种包含Na LiF-NaF-KF融化gydF4y2Ba2gydF4y2Ba阿尔夫gydF4y2Ba6gydF4y2Ba(gydF4y2Ba音乐节和Bouteillon, 1983gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
比伯等人报道,所有的共晶氟包含SiF融化gydF4y2Ba4gydF4y2Ba(g), Si (IV)最好的稳定NaF-KF混合物,和Si (IV)波动性增加而增加酸性性质(最基本的酸性最强:NaF-KF < LiF-KF < NaF-MgFgydF4y2Ba2gydF4y2Ba< NaF-CaFgydF4y2Ba2gydF4y2Ba< LiF-NaF < < LiF-CaF生活gydF4y2Ba2gydF4y2Ba融化的)(gydF4y2Ba比伯et al ., 2011gydF4y2Ba)。共晶NaF-KF包含Na融化gydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba一直在使用Si电沉积在不同基质(Ag)、镍、和C)和操作条件(gydF4y2Ba比伯et al ., 2012gydF4y2Ba)。从电影上形成Ag)、镍、和C,如果电影沉积在C是最连贯和纯度最高,如果电影之间的观察和SiC界面和C在高电流密度,限制扩散Si-ions强烈影响Si电影的增长速度,导致树突和粗糙的存款。gydF4y2Ba
SiO的溶解度gydF4y2Ba2gydF4y2Ba是增强通过添加啊gydF4y2Ba2−gydF4y2Ba氟离子的融化,类似于氯融化。gydF4y2Ba铃木et al。(2019)gydF4y2Ba调查的影响gydF4y2Ba2gydF4y2BaO KF, LiF-KF, LiF-NaF-KF SiO熔融盐gydF4y2Ba2gydF4y2Ba电解还原。如果电影相比没有LiO存入融化gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,如果电影包含李存入融化gydF4y2Ba2gydF4y2BaO在6 - 23倍厚和得到更好的电流效率,根据在电镀应用潜力。这一现象的主要原因是O的能力gydF4y2Ba2−gydF4y2Ba(采购通过李gydF4y2Ba2gydF4y2BaO)打破SiO Si-O-Si债券gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和复杂的硅酸盐离子(例如,SigydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba5gydF4y2Ba2−gydF4y2Ba)促进的形成容易减少硅酸盐离子(例如,SiOgydF4y2Ba3gydF4y2BaFgydF4y2Ba3−gydF4y2Ba)。存在多个氟化硅离子结合,oxyfluorides,氧化物会影响硅沉积的电流效率。例如,gydF4y2Ba主人,转到(2015)gydF4y2Ba镀层在共晶硅电影NaF-LiF-KF融化的电流效率为10%。Si (IV)离子在多种形式不同的还原电位,当电解还原更广泛的应用潜力,碱金属co-deposit连同Si。gydF4y2Ba
在BaFgydF4y2Ba2gydF4y2BacafgydF4y2Ba2gydF4y2Ba-SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba融化,如果莫衬底的电沉积是一个一步的过程,即Si (IV)→Si (gydF4y2Ba胡锦涛等人。,2013年gydF4y2Ba)。扫描电镜检查存款8 h后−0.118 Acm的恒电流极化gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba显示一个金属间化合物阶段莫西人gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(厚度< 10µm)成立,它充当一个接口之间的硅层厚度(> 50µm)和钼衬底。即使厚硅薄膜沉积在融化,这个过程是在高温(1300°C),这需要大量的能量和损害了电解设置。gydF4y2Ba
Chloride-fluoride-based电解质gydF4y2Ba
如果电镀,熔融chloride-fluoride盐比个人更好的电解质氯和氟化物融化。因为如果电影存入氯融化厚度小于10µm和硅物种的溶解度较低。另一方面,融化不是水溶性氟化物,盐坚持如果电影很难去除。此外,熔融氟化物腐蚀性,可能会损坏反应堆墙(gydF4y2Ba徐和Haarberg, 2013gydF4y2Ba)。KF-KCl混合物被认为是有前途的电解质Si电沉积的混合物有足够的热稳定性、比熔融氟化物不那么咄咄逼人,是水溶性(直到KF摩尔% 66%)和具有良好的硅物种溶解度在低温(650°C) (gydF4y2BaZaikov写给当时et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2BaMaeda et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2BaMaeda et al ., 2015gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
Si (IV)减少KF-KCl-K可以一步到位gydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba融化,Si (IV)减少由quasi-reversible-reversible电子转移反应机制(gydF4y2BaMaeda et al ., 2015gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba甲虫et al。(2017)gydF4y2Ba晶体硅薄膜沉积在Ag(纯度99.9%),C,和镍基板包含K KF-KCl融化gydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba。作者确认SiC不是硅沉积在石墨形成,而碳化硅的存在(厚度10µm)金属间化合物被报道gydF4y2Ba比伯et al . (2012)gydF4y2Ba。添加KI KF-KCl融化会降低熔体的侵略性和液相线温度但降低导电率(gydF4y2Ba拉普帖夫海et al ., 2021gydF4y2Ba)。然而,导电性下降将有助于形成更加紧凑和胶粘剂Si电影(gydF4y2Ba拉普帖夫海et al ., 2020gydF4y2Ba)。已经指出,大力不均匀的表面电沉积期间,增加的具体电阻融化会导致从熔体电沉积的平滑作用(gydF4y2Ba拉普帖夫海et al ., 2020gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
半导体硅薄膜沉积可以修改的特点的基础上,如果前体金属掺杂剂添加到融化。例如,如果电影KF-KCl-K镀层gydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba熔融盐表现出n型半导体特性,而如果存入KF-KCl-SiCl电影gydF4y2Ba4gydF4y2Ba融化展览p型半导体特征(gydF4y2BaYasuda et al ., 2021gydF4y2Ba)。半导体特性的差异可以归因于不同的杂质在硅薄膜。如果电影都99.99%的纯度(4 N)。一个密集的晶体硅薄膜(厚度60µm)存入KF-KCl-KgydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba包含Sn-dopant融化(0.020 - -0.035 wt %) (gydF4y2Ba彭et al ., 2018gydF4y2Ba)。Co-deposited Sn和Si可以诱导硅薄膜的横向发展。四步机制是在硅膜的形成:成核,岛的形成,岛聚合和膜的形成(gydF4y2Ba图1 dgydF4y2Ba)。tin-assisted Si电影存款显示n型半导体特性。gydF4y2Ba
李et al。(2018)gydF4y2Ba调查在W Si (IV)的电化学行为和密苏里州(gydF4y2Ba李et al ., 2019gydF4y2Ba)电极CaClgydF4y2Ba2gydF4y2BacafgydF4y2Ba2gydF4y2Ba-CaO-SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba融化,发现在两个电极Si (IV)减少包括一步还原机理和遵循一个瞬时成核模式。莫西人gydF4y2Ba2gydF4y2Ba形成金属间化合物阶段时,如果电影钼电极上的沉积(gydF4y2Ba李et al ., 2019gydF4y2Ba),类似于胡锦涛等人在电沉积获得氟盐(gydF4y2Ba胡锦涛等人。,2013年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
如果电影的形态还取决于碱电解熔化期间使用的类型。gydF4y2BaNorikawa et al。(2022)gydF4y2Ba研究了在MF-MCl-M Si (IV)的电化学行为gydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba融化(M = Li Na, K, Cs)在800°C。Li-systems,指出,没有观察到山峰与Si在循环伏安法,这是归因于李四的形成金属间化合物。在Na-systems whisker-like Si电影沉积,而在K和Cs系统,光滑和附着膜沉积在基质。进一步检查使用短期恒电流极化在Na-system透露,阴极电位迅速改变。同时,在K-systems阴极电位保持不变,这意味着在Na-system副反应发生。gydF4y2Ba
结束语gydF4y2Ba
如果与不同类型的结构和纯度水平很容易产生的熔盐电化学沉积。最广泛研究CaCl融化gydF4y2Ba2gydF4y2Ba-CaO-SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/卡西欧gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和KF-KCl-KgydF4y2Ba2gydF4y2BaSiFgydF4y2Ba6gydF4y2Ba混合物。在chloride-based融化,高纯硅可以沉积在基片上。的CaClgydF4y2Ba2 -gydF4y2Ba融化是高度水溶性,但如果电影的厚度小于10µm。如果电影存入KF-KCl融化致密光滑,厚度超过20µm。然而,硅的纯度电影只是限制在99.99%。一步减少Si (IV)是首选的存在Si (II)系统将减少沉积电流效率和结果的非相干性的Si的电影。gydF4y2Ba
理想的电解质容易溶解硅化合物,应该有较高的反应速率,如果电影沉积在致密无孔和电解质应高度溶于水。此外,电解液应该有一个低的液相线温度所以电解电池可以有更长的寿命和过程需要更少的能量。Chloride-fluoride-based融化氟和氯融化的组合优势,如密度和厚的硅膜的形成,可以很容易地溶解硅前体low-liquidus温度。特别是KF-KCl水溶性高,密集的Si电影可以在该系统中沉积。如果电沉积在KF-KCl融化在一个单步过程。使用惰性阳极代替硅碳阳极电解沉积会避免的发展有限公司gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。然而,没有明显的一直努力开发一个惰性阳极系统如果电沉积。采用惰性阳极的一个先决条件是低温融化以便阳极有更长的寿命。这将是一个更有理由使用KF-KCl融化,这种混合物的共晶温度为605°C。gydF4y2Ba
作者的贡献gydF4y2Ba
所有作者列出了一大笔,直接和知识贡献的工作,批准发布。gydF4y2Ba
资金gydF4y2Ba
这项工作是支持美铝基金会(2019:223136)。开放获取巴克挪威科技大学提供的资金(包括圣康Hospital-Trondheim大学医院)。gydF4y2Ba
的利益冲突gydF4y2Ba
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba
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收到:gydF4y2Ba2022年12月29日;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2023年1月24日;gydF4y2Ba
发表:gydF4y2Ba2023年2月02。gydF4y2Ba
编辑:gydF4y2Ba
Jianxun歌gydF4y2Ba郑州大学,中国gydF4y2Ba审核:gydF4y2Ba
甄么gydF4y2Ba贵州师范大学,中国gydF4y2Ba版权gydF4y2Ba©2023 Padamata和Saevarsdottir。这是一个开放分布式根据文章gydF4y2Ba知识共享归属许可(CC)。gydF4y2Ba使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。gydF4y2Ba
*通信:gydF4y2Ba古娟Saevarsdottir,gydF4y2Bagudrunsa@ru.isgydF4y2Ba,gydF4y2Bagudrun.savaersdottir@ntnu.nogydF4y2Ba