專利名稱：一種破碎多晶硅棒的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多晶硅加工領(lǐng)域，尤其涉及一種將多晶硅棒破碎成多晶硅塊的裝置及 方法。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)多晶硅的西門子工藝，其原理是在1100°C左右的高純硅芯上用高純氫還原高 純?nèi)葰涔?，生成多晶硅沉積在硅芯上。改良西門子工藝是在傳統(tǒng)西門子工藝的基礎(chǔ)上，同 時具備節(jié)能、降耗、回收利用生產(chǎn)過程中伴隨產(chǎn)生的大量H2、HCI、SiCI4等副產(chǎn)物以及大量 副產(chǎn)熱能的配套工藝。目前世界上絕大部分廠家均采用改良西門子法生產(chǎn)多晶硅。西門子 法或改良西門子法生產(chǎn)的原生純多晶硅是一種棒狀結(jié)構(gòu)。在直拉單晶硅原料時，需要將其 破碎成塊狀結(jié)構(gòu)或更小的結(jié)構(gòu)。由于半導(dǎo)體及太陽能直拉單晶硅對硅原料的純度要求很 高，因此在破碎過程中硅原料不能被雜質(zhì)玷污，尤其不能摻進(jìn)一些常見金屬。目前本行業(yè) 常用的破碎多晶硅棒的方法包括人工破碎、機(jī)械破碎及水冷破碎。人工破碎是采用人力通 過鈷榔頭或碳化鎢榔頭將多晶硅棒砸碎，這種方法費(fèi)用低，但工作效率低，勞動強(qiáng)度大，鈷 榔頭或碳化鎢榔頭容易破裂。機(jī)械破碎是先采用線切割等設(shè)備將多晶硅棒切斷，然后進(jìn)一 步破碎，這種方法由于要采用線切割設(shè)備，因此成本高，且需要進(jìn)一步破碎因此效率也比較 低。水冷破碎是先把多晶硅棒加熱到一定溫度再放入冷水中驟冷，通過熱脹冷縮使其破碎， 這種辦法在加熱時需要通入保護(hù)氣體如氬氣，因此成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有的多晶硅棒破碎方法要么效率低要么成本 高的缺點(diǎn)，提供一種效率高并且成本低的破碎多晶硅棒的裝置和方法。本發(fā)明提供的多晶硅棒破碎裝置，包括密封容器和向所述密封容器通入壓縮氣體 的供氣裝置，所述密封容器設(shè)有壓縮氣體入口和能迅速開啟的出氣門，所述供氣裝置通過 所述壓縮氣體入口向所述密封容器通入壓縮氣體至所述密封容器內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)定值。作為優(yōu)選，所述氣體為空氣。作為優(yōu)選，所述密封容器內(nèi)壁面設(shè)有內(nèi)層。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述內(nèi)層為塑料內(nèi)層。作為優(yōu)選，所述出氣門為所述密封裝置的若干個可打開的壁。作為優(yōu)選，所述預(yù)定值大于等于8個大氣壓，小于等于20個大氣壓。本發(fā)明提供的多晶硅棒的破碎方法，包括以下步驟(1)將多晶硅棒置于密封容器中；(2)從密封容器的壓縮氣體入口向所述密封容器通入壓縮氣體至所述密封容器內(nèi) 的氣壓達(dá)到預(yù)定值，關(guān)閉所述壓縮氣體入口 ；(3)迅速打開所述密封容器的出氣門。作為優(yōu)選，所述密封容器內(nèi)壁面設(shè)有內(nèi)層。
作為優(yōu)選，所述出氣門為所述密封裝置的若干個可打開的壁。作為優(yōu)選，所述預(yù)定值大于等于8個大氣壓，小于等于20個大氣壓。本發(fā)明所述的破碎多晶硅棒的方法和裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果將壓縮氣體壓入多晶硅棒的空隙內(nèi)，然后瞬間減壓，使多晶硅棒內(nèi)的空隙內(nèi)的氣 壓與多晶硅棒周圍的氣壓形成巨大的壓差，在壓差的作用下，空隙里的氣體迅速向外流動， 形成的氣流對多晶硅棒施加的力使多晶硅棒“爆炸”成為碎塊。本發(fā)明所述的破碎多晶硅棒 的方法和裝置結(jié)構(gòu)簡單，破碎硅棒的成本低、效率高，且由于采用了氣體作為破碎的介質(zhì)， 不會對硅原料產(chǎn)生污染，可獲得高純度的硅原料，可用于大規(guī)模的多晶硅棒破碎處理。


圖1為本發(fā)明一個實(shí)施例的多晶硅棒破碎裝置在密封狀態(tài)下的剖視圖；圖2為本發(fā)明一個實(shí)施例的多晶硅棒破碎裝置在打開狀態(tài)下的剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明一個實(shí)施例的多晶硅棒破碎裝置在密封狀態(tài)下的剖視圖，圖2為本 發(fā)明一個實(shí)施例的多晶硅棒破碎裝置在打開狀態(tài)下的剖視圖。采用西門子法或改良西門子 法生產(chǎn)的半導(dǎo)體級或太陽能級的多晶硅棒的表面及內(nèi)部有很多裂紋狀的空隙。本發(fā)明提供 的多晶硅棒破碎裝置利用多晶硅棒具有空隙的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對多晶硅棒進(jìn)行破碎，如圖1和圖 2所示，該多晶硅棒破碎裝置包括密封容器2和向所述密封容器2通入壓縮氣體的供氣裝置 (圖中未示出)，所述密封容器2的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)層3，該內(nèi)層3在本實(shí)施例中采用PE塑料制 成，也可以采用其它的塑料材料，塑料內(nèi)層粘接在所述密封容器2的內(nèi)壁上，主要是為了阻 止硅料和不銹鋼內(nèi)壁接觸而污染了硅料。所述密封容器2設(shè)有可開閉的壓縮氣體入口 5和 出氣門4，所述供氣裝置通過所述壓縮氣體入口 5向所述密封容器2通入壓縮氣體，供氣方 向如圖1和圖2中的箭頭所示。在本實(shí)施例中，所述出氣門4為所述密封容器2的兩個相 對設(shè)置的可打開的側(cè)壁。所述密封容器2設(shè)有用于測量所述密封容器2內(nèi)氣壓的壓力表6。 當(dāng)所述壓力表6顯示的氣壓達(dá)到預(yù)定值時，關(guān)閉所述壓縮氣體入口 5，所述預(yù)定值的范圍為 大于等于8個大氣壓，小于等于20個大氣壓，在該范圍內(nèi)的氣壓可使多晶硅棒1內(nèi)充滿壓 縮氣體，并且不會造成能源的浪費(fèi)。在本實(shí)施例中，在本實(shí)施例中預(yù)定值為15個大氣壓所 述氣體采用空氣，不會對硅原料產(chǎn)生污染，同時和其它氣體相比成本更低。本發(fā)明還提供一種多晶硅棒的破碎方法，該方法包括以下步驟(1)將多晶硅棒1 置于密封容器2內(nèi)，多晶硅棒1可隨意擺放在密封容器2內(nèi)。所述密封容器2的內(nèi)壁設(shè)有 內(nèi)層3，該內(nèi)層3在本實(shí)施例中采用PE塑料制成，也可以采用其它的塑料材料，塑料內(nèi)層粘 接在所述密封容器2的內(nèi)壁上，主要是為了阻止硅料和不銹鋼內(nèi)壁接觸而污染了硅料。(2) 從密封容器2的壓縮氣體入口 5向所述密封容器2通入壓縮氣體，壓縮氣體在氣壓的作用 下進(jìn)入多晶硅棒1的空隙內(nèi)。所述密封容器2設(shè)有用于測量所述密封容器2內(nèi)氣壓的壓力 表6。當(dāng)所述壓力表6顯示的氣壓達(dá)到預(yù)定值時，關(guān)閉所述壓縮氣體入口 5，所述預(yù)定值的 范圍為大于等于8個大氣壓，小于等20個大氣壓，在該范圍內(nèi)的氣壓可使多晶硅棒1縫隙 內(nèi)充滿壓縮氣體，并且不會造成能源的浪費(fèi)，在本實(shí)施例中預(yù)定值為15個大氣壓。( 迅速 打開所述密封容器2的出氣門4，在本實(shí)施例中，所述出氣門4為所述密封容器2的兩個相對設(shè)置的可打開的側(cè)壁，迅速并且同時打開兩個側(cè)壁使多晶硅棒1周圍的氣壓即密封容器 2內(nèi)的氣壓瞬時減小為大氣壓，這樣多晶硅棒1內(nèi)的空隙和多晶硅棒1周圍的空間形成巨大 的壓差，在壓差的作用下，空隙里的氣體迅速向外流動，形成的氣流對多晶硅棒1施加的力 使多晶硅棒1 “爆炸”成為碎塊。在本實(shí)施例中，氣體采用空氣，不會對硅原料產(chǎn)生污染，同 時和其它氣體相比成本更低。 以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍 由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各 種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅棒破碎裝置，其特征在于，包括密封容器和向所述密封容器通入壓縮氣 體的供氣裝置，所述密封容器設(shè)有壓縮氣體入口和能迅速開啟的出氣門，所述供氣裝置通 過所述壓縮氣體入口向所述密封容器通入壓縮氣體至所述密封容器內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅棒破碎裝置，其特征在于，所述氣體為空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅棒破碎裝置，其特征在于，所述密封容器內(nèi)壁面設(shè)有 內(nèi)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多晶硅棒破碎裝置，其特征在于，所述內(nèi)層為塑料內(nèi)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅棒破碎裝置，其特征在于，所述出氣門為所述密封裝 置的若干個可打開的壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅棒破碎裝置，其特征在于，所述預(yù)定值大于等于8個大 氣壓，小于等于20個大氣壓。
7.一種多晶硅棒的破碎方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將多晶硅棒置于密封容器中；(2)從密封容器的壓縮氣體入口向所述密封容器通入壓縮氣體至所述密封容器內(nèi)的氣 壓達(dá)到預(yù)定值，關(guān)閉所述壓縮氣體入口 ；(3)迅速打開所述密封容器的出氣門。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述密封容器內(nèi)壁面設(shè)有內(nèi)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述出氣門為所述密封裝 置的若干個可打開的壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述預(yù)定值大于等于8個 大氣壓，小于等于20個大氣壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多晶硅棒破碎裝置及方法，其中多晶硅棒破碎裝置包括密封容器和向所述密封容器通入壓縮氣體的供氣裝置，所述密封容器設(shè)有壓縮氣體入口和出氣門，所述供氣裝置通過所述壓縮氣體入口向所述密封容器通入壓縮氣體。本發(fā)明提供的多晶硅棒破碎裝置及方法將壓縮氣體壓入多晶硅棒的空隙內(nèi)，然后瞬間減壓，使多晶硅棒空隙內(nèi)的氣體迅速向外流動，使多晶硅棒“爆炸”成為碎塊。本發(fā)明所述的破碎多晶硅棒的方法和裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低，克服了現(xiàn)有的多晶硅棒破碎裝置及方法效率低、成本高的缺點(diǎn)，提供一種成本低、效率高，且由不會對硅原料產(chǎn)生污染的多晶硅棒破碎裝置及方法。
文檔編號B02C19/00GK102059170SQ20101056556
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者孟濤, 閆永兵 申請人:鎮(zhèn)江榮德新能源科技有限公司