[發明專利]一種直拉硅單晶的裝料方法及其裝置

無效

• 申請號: 201210145407.4
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102653882A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 龐邦永
• 申請（專利權）人: 天通控股股份有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吳關炳

技術領域

本發明屬于太陽能光伏行業硅單晶生長的技術領域，具體涉及一種用直拉法制造硅單晶過程中的裝料方法，同時還涉及該直拉硅單晶的裝料方法所使用的裝置。

背景技術

近幾年，直拉硅單晶以其近乎完美的結構及性能優勢在太陽能光伏領域得到了迅猛的發展。目前，直拉法制造硅單晶的各項工藝技術日漸完善，趨向成熟。例如，中國專利CN102220634A和CN102242397A公開的直拉硅晶體工藝，就記載了提高硅晶體質量及其生產效率的技術方案。

一般而言，硅單晶拉制前的準備包括：上爐晶棒取出、熱場冷卻與清掃、裝料、合爐過程。傳統的裝料方法是先把裝多晶硅料用的石英坩堝放到石墨坩堝里，然后由操作人員站在拉晶爐邊把多晶硅按一定的工藝要求逐塊的堆放到石英坩堝里。但是由于拆爐時空氣中飄有大量粉塵，不可避免地在裝料過程污染高純多晶硅料；拆爐后熱場溫度仍有500-600攝氏度，而裝料人員又是直接面向熱場，為避免人員燙傷必須冷卻更久，降低了生產效率；隨著熱場及坩堝尺寸的增大，操作人員要隔著加熱器把多晶硅料逐塊放到石英坩堝里的操作難度也是跟著增大；此外，若在裝料過程中不小心將硅料滑落到加熱器內，更會引起嚴重的生產安全事故。

中國專利CN101760773B公開了一種直拉單晶隔熱裝料方法及其裝置在一定程度上解決上述的部分問題。然而裝料過程空氣中灰塵污染多晶硅料及由于裝料耗時延誤生產問題仍未解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種直拉硅單晶的裝料方法，以解決目前直拉硅單晶在裝料過程中多晶硅原料易被污染、隔著加熱器裝料勞動強度大、裝料耗時長、裝料操作安全性差的問題。

本發明的另一目的是提供上述直拉硅單晶的裝料方法所使用的裝置，改變了裝料場所與環境，提高了生產效率與產品質量。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

第一個方面，一種直拉硅單晶的裝料方法，包括以下具體實施步驟：

⑴裝料前準備：將稱好重量的多晶硅料和母合金、石英坩堝、裝料車以及抽氣泵移入100級潔凈風淋室內；

⑵裝料：在操作人員拆爐打掃熱場的同時，另一組操作人員穿戴好潔凈服具進入潔凈風淋室，拆開石英坩堝的外包裝，把其放到裝料車上，再按工藝要求把多晶硅料和母合金裝入石英坩堝內；

⑶合蓋、抽真空：用無塵布將石英口邊緣擦拭干凈后，將環形密封圈放在石英坩堝口上，蓋好石英坩堝蓋，用抽氣泵連接石英坩堝蓋上的氣孔抽真空，按裝料重量抽至氣壓表顯示為-0.01~-0.1MPa后，關閉閥門，斷開抽氣泵與氣孔的連接；

⑷裝入拉晶爐：將裝料車推到清掃完畢的拉晶爐邊，用小型起吊設備勾住石英坩堝蓋上的吊環，吊起石英坩堝并移到石墨坩堝上方，對準后慢慢將石英坩堝放入石墨坩堝內；

⑸拆石英坩堝蓋、合爐：檢查石英坩堝放置正中、平穩后，打開閥門使石英坩堝內壓強恢復到大氣壓強，移走石英坩堝蓋，合爐完畢。

合爐完畢即裝料完成，隨即進入硅單晶的拉制。

第二個方面，一種用于上述裝料方法的裝置，包括石英坩堝，并且還包括石英坩堝蓋、環形密封圈和裝料車；所述石英坩堝置于裝料車上，在裝好多晶硅料和母合金后，將所述環形密封圈放在石英坩堝口上，然后蓋好石英坩堝蓋，以便能連接抽氣泵抽真空并吊裝石英坩堝。

作為一種優選，所述裝料車為長方體結構并設有U形凹槽，所述凹槽弧度與所選用的石英坩堝的弧度相適應，凹槽U形口的直徑Φ1為500mm~1200mm；所述裝料車底部裝有四個能轉動的滑輪；裝料車采用非金屬材料制成。

作為一種優選，所述石英坩堝蓋直徑與所選用的石英坩堝的直徑相適應，所述石英坩堝蓋上配有氣壓表、帶閥門的氣孔及吊環，石英坩堝蓋采用不銹鋼制成。

作為一種優選，所述環形密封圈直徑與所選用的石英坩堝的直徑相適應，所述環形密封圈內徑Φ2為480mm~1180mm，外徑Φ3為500mm~1200mm，環形密封圈采用橡膠制成。

作為進一步的優選，制作裝料車采用的非金屬材料為木材、塑料和/或橡膠。