[實(shí)用新型]一種整體十字型硅芯組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821020699.8
• 申請(qǐng)日: 2018-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN208485605U
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛建云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江陰蘭雷新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B33/035
• 分類號(hào): C01B33/035;C30B29/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本實(shí)用新型公開了一種整體十字型硅芯組件，該硅芯組件包括豎直方向平行間隔設(shè)置的兩根豎直硅芯和一根水平方向設(shè)置的硅芯橫梁，所述硅芯橫梁搭接于所述兩根豎直硅芯的頂端之間，整體形成倒“U”型結(jié)構(gòu)，其中，所述豎直硅芯和硅芯橫梁均采用整體的硅材料切割而成，且橫截面為“十”字型結(jié)構(gòu)，所述硅芯橫梁的兩端通過卡接結(jié)構(gòu)與所述豎直硅芯進(jìn)行搭接。上述整體十字型硅芯組件采用的是整體切割而成的十字硅芯，其強(qiáng)度高，裝爐方便，不易折斷，倒?fàn)t幾率小。拼接而成的整體的硅芯組件重量輕，表面積大，可顯著縮短還原爐的反應(yīng)時(shí)間，降低多晶硅的生產(chǎn)成本，提高多晶硅的純度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于多晶硅原料加工技術(shù)，尤其是涉及一種多晶硅原料生產(chǎn)過程中的CVD還原爐使用的整體十字型硅芯組件。

背景技術(shù)

由于光伏行業(yè)的快速發(fā)展，高純多晶硅原料的需求增長迅猛，目前國內(nèi)外生產(chǎn)多晶硅原料的工藝大部分都是三氯氫硅氫還原法,即改良西門子法,改良西門子法或其他類似方法生產(chǎn)大直徑多晶硅的主要設(shè)備是多晶硅還原爐，首先在多晶硅還原爐內(nèi)將三根圓形或方形的硅芯搭接成倒U型，在細(xì)長的硅芯上通上電源，使硅芯加熱發(fā)紅，直至表面溫度達(dá)到1050-1100攝氏度，通入高純的三氯氫硅和氫氣，使其在高溫下發(fā)生氫還原反應(yīng)，使三氯氫硅中的硅分子堆積在硅芯上，使其的直徑不斷地增大，通常，硅芯的直徑在7-15毫米，可以是圓形也可以是方型，或是其他形狀，最終通過氫還原反應(yīng)使直徑不斷地增大到120-200毫米，生產(chǎn)出高純太陽能級(jí)6N或電子級(jí)11N的多晶硅原料棒，破碎后再利用CZ直拉單晶爐拉制成單晶棒，或使用多晶硅鑄錠爐鑄成多晶硅硅錠。

現(xiàn)硅芯的制備方法有二種，傳統(tǒng)的方法是用CZ法(區(qū)熔提拉法)，生產(chǎn)效率低，電力消耗大，設(shè)備投資大。另一種是用金剛石工具切割法，采用使用金剛石線鋸的數(shù)控多晶硅硅芯多線切割機(jī)床或類似設(shè)備，用于硅芯的制備。通過利用電鍍上金剛石微粒的細(xì)鋼絲線在被加工工件上高速地往復(fù)運(yùn)動(dòng)或單向移動(dòng)，將直徑100-300mm硅棒壓在該機(jī)床用金剛石線交叉組成的方形線網(wǎng)上，從而將該硅棒切割成細(xì)長的方形硅芯，電力消耗小，加工效率高。

通常將這種用于多晶硅CVD多晶硅還原爐的倒U型搭接的硅芯組合體稱作為“硅芯組件”。現(xiàn)有技術(shù)在搭接硅芯組件時(shí)，通常使用直徑為8-10mm的圓形硅芯，或者使用7*7～15*15mm的方形硅芯。在CVD還原反應(yīng)過程中，反應(yīng)生成的硅材料不斷沉積在硅芯表面，硅芯的表面積會(huì)越來越大，反應(yīng)氣體對(duì)硅芯表面的碰撞機(jī)會(huì)和數(shù)量也會(huì)隨之增大。當(dāng)單位面積的沉積速率不變時(shí)，硅芯表面積越大，單位時(shí)間生產(chǎn)的多晶硅重量也越多。所以，為提高多晶硅單位時(shí)間的產(chǎn)量，提高初始硅芯組件的表面積，不但可以提高多晶硅的產(chǎn)量，同時(shí)，由于反應(yīng)時(shí)間的縮短，其生產(chǎn)成本也可以大幅降低。但采用通常使用的實(shí)心圓形硅芯或者方形硅芯，大直徑圓形或者方形硅芯的應(yīng)用，雖然可以顯著降低多晶硅的生產(chǎn)成本，但硅芯的生產(chǎn)成本很高，而且由于硅芯的重量加大，硅芯的重量的加大，造成硅芯重量在多晶硅產(chǎn)品中的重量占比越來越大，嚴(yán)重影響硅材料的純度。

所以，各個(gè)國家的技術(shù)人員多在致力于研發(fā)表面積大，而且重量輕的多晶硅硅芯，美國GTAT公司在其專利號(hào)為200780015406.5，名稱為《在化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器中提高的多晶硅沉積》的專利文獻(xiàn)中公開了用一種橫截面為圓形的空心硅管來代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅芯，從而來提高產(chǎn)量，縮短反應(yīng)時(shí)間。但由于該空心硅管拉制十分困難，成本也很高，也未得到大規(guī)模實(shí)施。

中國洛陽金諾機(jī)械工程有限公司在其專利號(hào)為201610002833.0，名稱為《一種空心組件及其硅芯組件》的專利文獻(xiàn)中采用多根的片狀硅板或硅棒首尾相連，來達(dá)成空心硅芯，雖然單根的硅板或硅棒拉制或切割難度低于美國GTAT公司的空心硅管，但其搭接成空心的硅芯組件難度較大，同樣也未得到大規(guī)模實(shí)施。

中國亞洲硅業(yè)(青海)有限公司在其專利號(hào)為201710977922.1，名稱為《一種還原爐用硅芯及還原爐》的專利文獻(xiàn)中公開的采用4片片狀硅板和中心1根開有三四個(gè)有突起或凹槽的圓硅棒相連，來達(dá)成組合的十字硅芯，但其搭接的每個(gè)硅芯均需要在長達(dá)1500-4000mm硅芯從頭到尾進(jìn)行開槽加工，形成組件的難度較大，目前未得到大規(guī)模實(shí)施。