[實用新型]一種提高電子束熔煉多晶硅效率的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821674964.4
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN209161503U
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐子凡;張磊;龐大宇;肖承祥;張思源
• 申請（專利權(quán)）人: 青島藍(lán)光晶科新材料有限公司
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 朱昀

本實用新型涉及太陽能級多晶硅制造領(lǐng)域，尤其涉及一種提高電子束熔煉多晶硅效率的裝置。本實用新型具有熔煉坩堝，熔煉坩堝的側(cè)壁和底板之間的連接角設(shè)有向內(nèi)的傾斜面，傾斜角度為45°?60°，降低熔煉過程中邊緣位置凝固層的厚度，增強(qiáng)電子束的熔煉效果。本實用新型在裝置使用時通過控制電子束熔煉多晶硅過程中不同階段的電子束掃描模式，來提高電子束熔煉多晶硅的效率，縮短生產(chǎn)時間，降低生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及太陽能級多晶硅制造領(lǐng)域，尤其涉及一種提高電子束熔煉多晶硅效率的裝置。

背景技術(shù)

電子束熔煉作為冶金法制備太陽能級多晶硅整個生產(chǎn)流程中的重要工藝組成部分，能夠高效去除硅中的揮發(fā)性雜質(zhì)(包括P、O等)。傳統(tǒng)工藝條件下，電子束熔煉過程比較檢單一，電子束未考慮電子束掃描模式，而是在大功率條件下，照射硅料，對硅料進(jìn)行熔化及熔煉，整個生產(chǎn)過程中的能耗較高，這也成為限制電子束熔煉多晶硅大規(guī)模廣發(fā)應(yīng)用的一個重要限制因素。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)工藝條件下，電子束熔煉過程比較檢單一，電子束未考慮電子束掃描模式，而是在大功率條件下，照射硅料，對硅料進(jìn)行熔化及熔煉，整個生產(chǎn)過程中的能耗較高，這也成為限制電子束熔煉多晶硅大規(guī)模廣發(fā)應(yīng)用的一個重要限制因素。

為解決上述問題，本實用新型提出一種提高電子束熔煉多晶硅效率的方法及裝置，通過控制電子束熔煉多晶硅過程中不同階段的電子束掃描模式，來提高電子束熔煉多晶硅的效率，縮短生產(chǎn)時間，降低生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效率。

為達(dá)到上述目的，本實用新型由以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種提高電子束熔煉多晶硅效率的裝置，如圖3-圖4所示，具有熔煉坩堝，熔煉坩堝的側(cè)壁和底板之間的連接角設(shè)有向內(nèi)的傾斜面，傾斜角度為45°-60°，降低熔煉過程中邊緣位置凝固層的厚度，增強(qiáng)電子束的熔煉效果。

進(jìn)一步的，熔煉坩堝下方連接熔煉坩堝翻轉(zhuǎn)軸，熔煉坩堝軸與機(jī)構(gòu)通過動密封連接，機(jī)構(gòu)外部設(shè)有熔煉坩堝翻轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)及水平移動電機(jī)，通過液壓系統(tǒng)實現(xiàn)熔煉坩堝的翻轉(zhuǎn)功能，通過水平移動電機(jī)來操控熔煉坩堝的水平移動。

進(jìn)一步的，如圖5-圖6所示，熔煉坩堝的冷卻水路分為側(cè)壁水路與底部水路共兩路，分別進(jìn)行降溫處理，起到良好的冷卻降溫效果，同時降低坩堝整體結(jié)構(gòu)的加工難度，側(cè)壁水路采用螺旋式水路結(jié)構(gòu)，單路水道，冷卻水由底部進(jìn)入，由頂部流出，采用該進(jìn)水模式，能夠保證水路內(nèi)部冷卻水的穩(wěn)定性；底部水路采用螺旋水路結(jié)構(gòu)，冷卻水由坩堝底部通入坩堝內(nèi)部，通過循環(huán)流動從坩堝側(cè)邊流出，保證水冷坩堝底部冷卻能力的均一性，電子束熔煉過程中，熔池中間位置溫度較高，這樣的設(shè)計能起到好的冷卻效果與保護(hù)作用。

進(jìn)一步的，如圖1所示，所述提高電子束熔煉多晶硅效率的裝置還包括送料機(jī)構(gòu)、爐體、電子槍、熔煉坩堝、凝固坩堝；送料結(jié)構(gòu)連接在爐體的上端，爐體的一側(cè)與吸真空結(jié)構(gòu)相連，上方為電子槍，向下發(fā)射電子束，電子槍與吸真空結(jié)構(gòu)相連；爐體內(nèi)、電子束照射方為熔煉坩堝，熔煉坩堝的后端位于送料機(jī)構(gòu)的送料口下方，導(dǎo)液口端位于凝固坩堝的開口上方；凝固坩堝設(shè)于爐體底部。

進(jìn)一步的，所述爐體的一側(cè)的吸真空結(jié)構(gòu)為依次連接的機(jī)械泵Ⅰ、羅茨泵Ⅰ、擴(kuò)散泵，擴(kuò)散泵的端部與爐體相連，將爐室內(nèi)空氣抽走，構(gòu)建真空環(huán)境；電子槍一側(cè)的吸真空結(jié)構(gòu)為依次連接的分子泵、羅茨泵Ⅱ、機(jī)械泵Ⅱ，分子泵的端部與電子槍相連，構(gòu)建電子束熔煉所需要的真空條件；爐體的一側(cè)設(shè)有充氣閥。

一種提高電子束熔煉多晶硅效率的電子束掃描的方法，采用上述裝置，其電子束的掃描模式及能量分布分為8個區(qū)域，1-8#總能量值相加為100％；其中1#、2#、3#、4#、5#、6#按逆時針順序構(gòu)成外周圍區(qū)域，1#與6#角部重疊區(qū)，5#與6#角部重疊區(qū)，2#與3#角部重疊區(qū)，3#與4#角部重疊區(qū)，使熔煉坩堝4個角的能量分布為正常區(qū)域的1.5-2.5倍；7#區(qū)域與1#、5#、6#、8#區(qū)域相鄰，8#區(qū)域與2#、3#、4#、7#區(qū)域相鄰。在熔化階段掃描模式、熔煉階段掃描模式和澆鑄階段掃描模式采用不同的能量分布，能量分布如下：