[發(fā)明專利]介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310492077.0
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103539125A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 張磊;譚毅;侯振海;劉瑤
• 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

1.一種介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的裝置，爐體內(nèi)的石墨坩堝側(cè)壁外依次安裝有爐襯和感應線圈，其特征在于在石墨坩堝底部安裝有水冷拉錠機構，且石墨坩堝和水冷拉錠機構都在爐襯包繞內(nèi)，石墨坩堝頂部安裝有與石墨坩堝內(nèi)徑和外徑大小相同的補位石墨環(huán)。

2.根據(jù)權利要求1所述的介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的裝置，其特征在于補位石墨環(huán)的高度為200～500mm。

3.一種采用權利要求1所述的介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的裝置的方法，包括將硅料與渣劑反應進行介質(zhì)熔煉，去除硅料中的硼雜質(zhì)，其特征在于介質(zhì)熔煉結束后，采用底部水冷拉錠機構拉錠的方式，對硅液進行初步定向凝固，將硅液中的金屬雜質(zhì)聚集到頂部予以去除后，控制溫度使硅錠完全熔化后倒出。

4.根據(jù)權利要求3所述的介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的裝置的方法，包括以下步驟：

（1）向石墨坩堝中加入渣劑質(zhì)量的10～20%和全部硅料，控制加熱功率至硅料全部熔化后，平均分2～5次加入剩余渣劑，控制感應線圈，使熔煉溫度為1600～1800℃，熔煉后將上層渣劑全部倒入到耐熱鑄鐵模具中；

（2）重復上述介質(zhì)熔煉過程1～3次，每次加入的新渣劑分2～5次加入；

其特征在于介質(zhì)熔煉結束后，銜接以下步驟：

（3）熔煉結束后，將最后一次的渣劑質(zhì)量的80～90%倒入耐熱鑄鐵模具中；

（4）調(diào)節(jié)感應線圈，使熔煉溫度為1450～1550℃后，進行初步定向凝固，控制石墨坩堝底部的水冷拉錠機構向下拉錠，同時上部加入補位石墨環(huán)；當硅液占硅料的10～20%時停止拉錠，快速上升水冷拉錠機構，使石墨坩堝恢復原位，取下補位石墨環(huán)后，將上層液體全部倒入鑄鐵模具中；

（5）控制功率至硅錠完全熔化后倒出。

5.根據(jù)權利要求3所述的介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的方法，其特征在于步驟（1）中的渣劑為任意比例的氧化鈣、氟化鈣、二氧化鈦、二氧化硅和硅酸鈉的混合物。

6.根據(jù)權利要求3所述的介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的方法，其特征在于步驟（1）和步驟（2）中的渣劑與硅料的比例為1/3～2/1。

7.根據(jù)權利要求3所述的介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的方法，其特征在于步驟（1）和（5）中加熱功率均為200～300kW。

8.根據(jù)權利要求3所述的介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的方法，其特征在于步驟（1）和步驟（2）中的每次加渣后需熔煉20～30min。

9.根據(jù)權利要求3所述的介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的方法，其特征在于步驟（4）中，設備功率為150～250kW。

10.根據(jù)權利要求3所述的介質(zhì)熔煉與初步定向凝固銜接提純多晶硅的方法，其特征在于步驟（4）中，水冷拉錠機構向下的拉錠速率為4～6cm/h，快速上升水冷拉錠機構的速度為10～20cm/min。