[實用新型]一種真空抽取尾料進行定向凝固提純多晶硅的設備

有效

• 申請號: 201220686426.3
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN202968135U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 譚毅;姜大川;安廣野;石爽;吳少輝
• 申請（專利權）人: 青島隆盛晶硅科技有限公司
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于冶金提純技術領域，特別涉及一種提取尾料進行定向凝固提純多晶硅的設備。

背景技術

太陽能光伏產業的發展依賴于對硅原料的提純，在對硅原料進行提純的過程中，定向凝固方法對去除硅原料中分凝系數非常小的金屬雜質至關重要，是目前太陽能級多晶硅提純的最有效的方法之一，此外，定向凝固技術廣泛應用于冶金提純。定向凝固是采用強制的手段在熔體中形成特定方向的溫度梯度，使溫度低的部位的熔體結晶成核，成為熔體凝固的起點首先凝固，由于溫度梯度的存在，熔體沿著熱流相反的方向凝固，獲得具有特定取向的柱狀晶。定向凝固提純是利用雜質元素在熔體與固體中的溶解度不同，在凝固過程中分凝系數較小的雜質元素被推向固液界面前沿，在熔體中不斷富集，最后在鑄錠的尾部凝固，將鑄錠尾部切除，即可達到提純的目的。

????然而，鑄錠在凝固尾聲，雜質富集于坩堝頂部的熔體，在最后緩慢凝固過程中，含量高的雜質會向雜質含量低的部位擴散，使得硅純度隨著保溫時間的延長反而逐漸降低，這影響了提純效果，且在這種情況下，切除的尾部尾料高達25%~35%，即成品率僅為65-75%，而硅錠的硬度比較大，需要大功率切割設備才能將提純的硅錠和尾部雜質含量高的鑄錠尾料分離出來，目前一般使用線切割和金剛石鋸帶切割的方法進行切割，但是切割設備成本高，鋸帶消耗大，不利于工業化生產成本的降低，而國內鮮見富有成效的方法來方便尾料的去除。

實用新型內容

本發明目的是為克服以上不足，提出了一種真空抽取尾料進行定向凝固提純多晶硅的設備，該設備簡單，操作簡便，成本較低，且利于雜質含量高的尾料得到方便快捷地去除，在凝固尾聲，將石英管伸入上層未凝固的剩余硅熔體中，利用真空裝置在石英管另一端抽真空，使真空腔室與石英管之間形成壓力差，在壓力差的作用下，上層熔體擠入石英管中，進行后處理除去雜質尾料，在凝固結束階段實現雜質富集區的直接分離，有效遏制了雜質的反擴散，減少了提純工藝，提高了鑄錠的出成率。

為實現上述目的所采用的技術方案是：?一種真空抽取尾料進行定向凝固提純多晶硅的方法所采用的設備，由真空腔室構成外壁，外壁上安裝有真空管路，真空管路一端與真空泵組相連，其特征是：外壁上固定安裝有通氣管路，且活動安裝有尾料收集箱，水冷盤活動安裝于真空腔室底部，石墨板置于水冷盤頂端，石墨板上開有孔，石墨支柱一端通過孔與石墨板嵌套連接，另一端與石墨托盤嵌套連接，坩堝置于石墨托盤之上，石墨發熱體套于坩堝外圍且固定于真空腔室側壁，碳氈保溫桶套于石墨發熱體之外且固定于真空腔室側壁，碳氈保溫蓋上開有孔，置于碳氈保溫桶頂端，感應線圈套于碳氈保溫桶之外且固定于真空腔室側壁之上，石英管活動安裝于真空腔室頂端，且其下端穿過碳氈保溫蓋置于坩堝正上方中心位置，上端通過閥門與真空裝置活動密封連接，真空裝置上安裝有真空計。

所述石墨板上的孔至少為3個。

所述石墨托盤上開有卡槽。

所述石英管與真空腔室之間真空密封活動連接。

所述石英管為尖嘴石英管，其下端管口為尖嘴錐形，上端為圓柱形，整體呈上端封閉的漏斗形狀。

所述真空裝置包括機械泵和羅茨泵。

本實用新型的設備是在原有定向凝固設備的基礎之上增加了石英管、通氣管道和真空裝置，設備改造安裝方便，操作簡單，能有效去除鑄錠尾部富集的雜質，節約了生產周期和成本，適用于工業化大規模生產。

使用本設備生產獲得的顯著效果是：當熔體凝固到雜質相對集中的硅錠頂部時，通過真空抽取方式利用壓力差將雜質含量高的尾料壓入石英管中，之后將其下落至尾料收集箱上，減少了雜質的反擴散，提高了鑄錠的出成率，成品率達到85%-95%，減少了線切割和金剛石鋸帶切割的消耗，減少了工藝環節，降低了能耗。

附圖說明

圖1一種真空裝置抽取尾料進行定向凝固提純多晶硅的設備示意圖

圖中：（1）石英管，（2）真空腔室，（3）碳氈保溫蓋，（4）碳氈保溫桶，（5）感應線圈，（6）石墨發熱體，（7）坩堝，（8）熔體，（9）石墨托盤，（10）石墨支柱，（11）石墨板，（12）水冷盤，（13）尾料收集箱，（14）真空泵組，（15）真空管路，（16）通氣管路，（17）閥門，（18）真空裝置，（19）真空計

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖詳細說明本發明，但本發明并不局限于具體實施例。

實施例1