[發明專利]一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的裝置及其方法

有效

• 申請號: 202210896817.6
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115323491B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 蔡云;蔡華憲;李瑞宇;羅學濤
• 申請（專利權）人: 商南中劍實業有限責任公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 安徽濰達知識產權代理事務所(普通合伙) 34166
• 代理人: 羅琳

本發明公開了一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的裝置及其方法，包括由固定箱、坩堝組成的凝固加熱器，所述固定箱內通過兩個連接桿固定安裝有放置環，且坩堝卡合放置在放置環內，所述放置環內通過多個復位彈簧繩固定安裝有底托盤，所述放置環內通過滑動機構安裝有升降桿。優點在于：本發明提出了一套以工業化運用為主，同時可以有效提純工業硅的方法，先將工業硅和金屬銅放入定向凝固爐中熔煉一段時間，再進行兩次不同的定向凝固，得到高純硅鑄錠，對于后續高純硅鑄錠的處理，主要是對不同部位進行不同的處理，以便最大化合理利用原材料，本發明對高純硅鑄錠的分類處理，節約成本和人力，適合工業化運用。

技術領域

本發明涉及高純硅制備的技術領域，尤其涉及一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的裝置及其方法。

背景技術

隨著人類社會的發展，能源問題成為當下亟待解決的一大難點，太陽能作為新型可再生清潔能源，其綠色環保健康的特點受到人們的廣泛關注。

太陽能電池的主要原材料是晶體硅材料，其中又以多晶硅占據主要太陽能電池的市場，目前，多晶硅太陽能電池所使用的高純硅主要提純方法有兩種；

一種是化學法，該方法是利用化學反應的方式將工業硅氣化為硅蒸汽，再通過化學反應逐步將雜質去除，最后將提純后的硅蒸汽還原成高純硅；

一種是冶金法，也即所謂的物理法，這種方法是利用雜質在硅中的物理性質的不同而將其去除，一般去除方法包括酸洗浸出、真空精煉、定向凝固等。

然而，在化學法的提純過程中，由于生產過程復雜，中間產物要經過多次精餾，從而導致成本較高，且化學法提純后的尾氣處理也是一大難點；

因此亟需設計一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的裝置及其方法，通過采用在冶金法提純過程中，通過不同種工藝的組合，將工業硅內的雜質的去除的方法來解決上述問題。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的問題，而提出的一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的裝置及其方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的裝置，包括由固定箱、坩堝組成的凝固加熱器，所述固定箱內通過兩個連接桿固定安裝有放置環，且坩堝卡合放置在放置環內，所述放置環內通過多個復位彈簧繩固定安裝有底托盤，所述放置環內通過滑動機構安裝有升降桿，所述升降桿上通過固定環固定安裝有加熱環，且加熱管與固定箱之間安裝有標示機構。

在上述的一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的裝置中，所述滑動機構包括開設在固定箱內的梯形滑槽，所述升降桿上固定安裝有梯形滑塊，且梯形滑塊卡合安裝在梯形滑槽內。

在上述的一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的裝置中，所述標示機構包括固定安裝在固定箱內的刻度標桿，所述底托盤上固定安裝有與刻度標桿相配合的標示桿一，所述固定環上固定安裝有與刻度標桿相配合的標示桿二。

在上述的一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的裝置中，所述升降桿與固定箱之間滑動安裝有拉桿，所述固定箱上卡合安裝有密封蓋，所述固定箱的側部固定安裝有多個散熱網。

在上述的一種通過硅銅定向凝固制備高純硅的方法中，包括下列步驟：

S1、將待提純的工業硅和金屬銅放入定向凝固爐中，往爐中通入氬氣并使爐內溫度升至1500～1700℃后保溫2～4h；