[發明專利]一種多晶硅生產裝置

有效

• 申請號: 201310240967.2
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103626185A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 金越順;李波;陶崇花;朱燁俊
• 申請（專利權）人: 浙江精功科技股份有限公司;浙江精功新材料技術有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及光伏技術領域，尤其涉及一種多晶硅生產裝置。

背景技術

目前，多晶硅的生產大部分都是采用改良西門子的方法生產，改良西門子法是用氯和氫合成氯化氫，氯化氫和工業硅粉在一定的溫度下合成三氯氫硅，然后對三氯氫硅進行分離精餾提純，提純后的三氯氫硅在氫還原爐內進行氣相化學沉積反應生產多晶硅，反應的最佳溫度范圍在1080℃-1150℃，如果反應爐內溫度太高則產生大量的硅粉，懸浮在反應爐內，并沉積在硅棒表面，生成不定性硅，從而導致硅棒純度降低；溫度太低時，氫氣與三氯氫硅反應不完全，硅棒生長速度慢，能耗大，同時也會有副反應產生。因此，如何控制改良西門子生產多晶硅時的反應溫度成為一個重點和難點，現在常見的還原爐一般包括底盤、鐘罩和頂蓋，相互之間法蘭連接，底盤、鐘罩和封頭都是雙層結構，內部流通冷卻介質對反應爐進行冷卻，從而控制爐內的反應溫度，而爐內的兩根硅芯之間通有上千伏的高壓電產生大量熱量，為整個反應提供熱源，然而隨著反應的進行，當爐內的溫度高于最佳反應溫度的范圍時，可以通過加快冷卻介質的流速來保持溫度平衡。然而由于整個還原爐整體呈圓柱體結構，內部容積很大，還原爐內部沿半徑方向，每個位置到爐壁的距離都不等，冷卻介質只是在還原爐的爐壁上流動吸熱，因此很難在較短的時間內把反應溫度調節到最佳溫度，調節時間較長，而在這個調節的過程中，硅棒上已經產生了不定性硅，從而導致整個硅棒的純度降低。由于現在的設備向大型化發展趨勢，當反應的棒數增加后，還原爐內直徑就要增大，產生的熱量就會增大，此時爐壁的冷卻效果顯然較差，顯然單純的爐壁冷卻的方式已經無法滿足現在多晶硅的生產了。

中國專利授權公告號：CN101966991A，授權公告日2011年2月9日，公開了多晶硅生產裝置,包括:底盤；鐘罩,設置在底盤之上,與底盤形成反應器；鐘罩上設有尾氣出口；鐘罩外部設置夾套,夾套上設置夾套冷卻油入口與夾套冷卻油出口；反應器內部設置內件,內件包含中間接管和夾套管,夾套管內設置多晶硅棒；中間接管底部設置工藝氣體入口、反應器冷卻油入口與反應器冷卻油出口。利用該種生產多晶硅裝置,可以有效降低反應器內無定形硅的生長,減少裝置的污染,提高多晶硅的轉化率與純度。其不足之處是該種結構的多晶硅生產裝置中鐘罩內的反應溫度只通過夾套內的冷卻介質冷卻，當溫度過高時，冷卻介質需要一個較長的時間才能把鐘罩內的反應溫度就降低到最佳溫度，即調節過程時間較長，在這個過程中硅棒表面已經產生了較多的不定性硅，不定型硅會落在硅棒表面，污染硅棒。

發明內容

本發明為了克服現有技術中的多晶硅生產裝置的冷卻系統調節溫度時間較長，在調節過程中硅棒表面易生成不定性硅，從而降低硅棒純度的不足，提供了一種能快速調節還原爐內的反應溫度，把反應溫度穩定的控制在最佳范圍，從而保證硅棒純度的多晶硅生產裝置。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多晶硅生產裝置，包括底盤和鐘罩，所述的底盤都為雙層結構，底盤和鐘罩上分別設有冷卻液進口和冷卻液出口，所述的鐘罩內設有圓柱狀的環形基座，環形基座下端與底盤之間的腔體為進氣腔，環形基座與鐘罩上端之間的腔體為出氣腔，所述的環形基座的外壁與鐘罩的內壁貼合，環形基座中心設有貫穿頂面和底面的圓柱腔，所述的環形基座的圓周上還均勻設有貫穿頂面和底面的硅棒生長腔，底盤上設有電極固定座，電極固定座上設有電極，電極上固定有硅芯，每根硅芯都伸入硅棒生長腔內，相鄰的兩根硅芯的上端連接有導電硅芯，所述的圓柱腔內自上而下分別設有冷卻器、過濾器，底盤上設有進氣管和出氣管，進氣管上端與進氣腔連通，出氣管的上端與過濾器連接。把冷卻器設置在鐘罩的內部，而硅芯、硅棒生長腔均勻排布在冷卻器和鐘罩內壁之間的環形區域內，內部冷卻器和鐘罩夾層內的冷卻介質共同控制鐘罩內的硅棒生長腔內的反應溫度，當溫度過高的時候能快速的把溫度降低到最佳的反應范圍，最大限度的減小不定性硅的產生，從而保證硅棒的純度。

作為優選，所述的硅棒生長腔內的硅芯上套設有冷卻套，所述的冷卻套為夾層套，所述的冷卻套的下端設有進液孔，冷卻套的上端設有出液孔。每個單獨的硅棒生長腔內也有單獨的冷卻套，冷卻套下端的進液孔與外界冷卻系統的冷卻液輸入管連接，冷卻液從外界的冷卻系統中進入冷卻套的夾層內，對硅芯外周的反應區域進行精準的溫度控制，能快速準確的調節到最佳的反應溫度，保證硅棒的純度。