專利名稱：一種多晶硅提純爐用結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多晶硅的制備裝置，具體涉及一種多晶硅提純爐用結(jié)晶器。
背景技術(shù)：
太陽能是人類取之不盡，用之不竭的可再生能源，它不產(chǎn)生任何環(huán)境污染，是綠色 能源。1954年美國貝爾實驗室研制出了世界第一塊實用半導(dǎo)體太陽能電池。近半個世紀以 來，人們?yōu)樘柲茈姵氐难芯扛冻隽司薮蟮呐?。多晶硅是制備太陽能電池的基礎(chǔ)材料，是 全球電子工業(yè)及光伏產(chǎn)業(yè)的基石。它是由硅純度較低的冶金級硅提純而來，按照硅的純度 大致可分為太陽能級硅(6N)和電子級硅(IIN)。過去太陽能電池的硅材料主要來自電子 級硅的等外品以及單晶硅頭尾料、堝底料等，年供應(yīng)量很小。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太 陽能電池對多晶硅的需求量迅速增長，2008年太陽能級多晶硅的需求量已超過電子級多晶
娃o 目前，各多晶硅生產(chǎn)工廠所用主輔原料不盡相同，因此生產(chǎn)工藝技術(shù)不同。總的來 說，國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有改良西門子法、硅烷法和流化床法。其中，太陽能 級多晶硅的生產(chǎn)將仍然以改良西門子法為主。 縱觀現(xiàn)有技術(shù)，順序凝固是去除雜質(zhì)金屬離子最重要的方法之一。其屬于物理方 法的范疇，很好地利用了金屬雜質(zhì)在不同相態(tài)中的分布規(guī)律，具有分離效果好、工藝步驟簡 單等優(yōu)點。 中國專利(CN02217259. 9)公開了一種控制高溫結(jié)晶爐內(nèi)熔硅結(jié)晶速度的水冷卻 裝置；它包括單循環(huán)水冷卻裝置和制冷機構(gòu)，所述單循環(huán)水冷卻裝置由冷卻塔、水箱、冷卻 水分配器、泵和冷卻連接管構(gòu)成，所述冷卻水分配器的輸出接口和回水接口上設(shè)有能與高 溫結(jié)晶爐相連接的冷卻連接管，其特征在于所述制冷機構(gòu)的冷卻連接管與坩堝托架相連 通。由于采用了單冷卻水循環(huán)的結(jié)構(gòu)，所以導(dǎo)熱效果不佳。 中國專利(CN200710109123. 9)公開了 一種利用冷卻板使坩堝中的熔融硅凝固， 從而制造形成均勻晶粒的太陽能電池用多晶硅錠的裝置。其中，該發(fā)明所提供的多晶硅錠 制造裝置包含用于使硅熔融的坩堝、用于調(diào)節(jié)所述坩堝高度的移送軸、用于加熱所述坩堝 的加熱器以及位于所述坩堝下部而用于冷卻所述坩堝的冷卻板。由于采用了單冷卻水循環(huán) 的結(jié)構(gòu)，所以導(dǎo)熱效果不佳。 經(jīng)過多年的研究，本實用新型設(shè)計人制備了一種多晶硅提純爐用結(jié)晶器，該裝置 具有將熔硅結(jié)晶潛熱合理導(dǎo)走，保證固液界面平坦。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多晶硅提純爐用結(jié)晶器。該 結(jié)晶器具有獨特設(shè)計的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，可以合理地導(dǎo)走熔硅結(jié)晶潛熱，保證熔硅固液界面形態(tài) 平坦并且穩(wěn)定，不僅有利于去除熔硅中雜質(zhì)，還可使多晶硅的結(jié)晶錠具有良好的晶體結(jié)構(gòu) 和性能。
3[0009] 本實用新型所述結(jié)晶器具有如下結(jié)構(gòu)。 如圖所示，本實用新型為多晶硅提純用結(jié)晶器包括一個正方形螺旋盤管l，其中， 盤管螺旋管1管徑為30 50mm，盤管壁厚3. 5 5mm，盤管螺距為40 50mm，螺圈數(shù)為6 8周，旋向不限。 隨著熔硅凝固層的變厚，結(jié)晶器導(dǎo)走潛熱的阻力增加，優(yōu)選的，本實用新型結(jié)晶器 一端和/或兩端安裝有冷卻介質(zhì)的流量調(diào)節(jié)計；優(yōu)選的，本實用新型結(jié)晶器的螺旋盤管由 不銹鋼或鈦鋼制備而成。 實際生產(chǎn)中，螺旋管內(nèi)通入冷卻介質(zhì)為水或氦氣，其作用在于導(dǎo)走熔硅凝固時的 結(jié)晶潛熱，并且建立起一個由熔硅-坩堝-石墨坩堝托合理的縱向和徑向溫度分布(溫 場)。 多晶硅錠是生產(chǎn)太陽能電池重要的原料，結(jié)晶爐是廣泛用于制備多晶硅錠的工業(yè) 高溫爐。多晶硅錠是由硅物料熔化后再冷卻結(jié)晶獲得的。硅料放在坩鍋內(nèi)，坩鍋位于爐內(nèi) 下方的托架內(nèi)。爐內(nèi)工作溫度達到1500 160(TC。通常，爐內(nèi)設(shè)有循環(huán)水冷卻裝置，該裝 置一方面可以保護爐內(nèi)相應(yīng)部件，另一方面還可以在坩堝和托架部位建立起一個溫度場， 可以控制坩堝內(nèi)熔硅結(jié)晶冷卻的過程。使其沿著垂直方向并以穩(wěn)定的速度進行，以保證多 晶硅的晶錠具有良好的晶體結(jié)構(gòu)和性能，而由該晶錠制備的太陽能電池具有很好的光電轉(zhuǎn) 化效率。

圖1為螺旋盤管結(jié)晶器的側(cè)視示意圖。 圖2為螺旋盤管結(jié)晶器的俯視示意圖
具體實施方式實施例1 結(jié)晶器用不銹鋼螺旋盤管做成，管徑為①32mm，壁厚3. 5mm，螺圈數(shù)為8周，高度為 360mm。管內(nèi)通入的冷卻介質(zhì)為軟化水。 實施例2 結(jié)晶器用鈦鋼螺旋盤管做成，管徑為①50mm，壁厚4. 5mm，螺圈數(shù)為6周，高度為 370mm。管內(nèi)通入的冷卻介質(zhì)為氦氣。
權(quán)利要求一種多晶硅提純用結(jié)晶器，其特征在于該結(jié)晶器形狀為一正方形螺旋盤管(1)，該盤管管徑為30～50mm，盤管壁厚3.5～5mm，盤管螺距為40～50mm，螺圈數(shù)為6～8周，旋向不限。
2. 如權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于采用的盤管材料為不銹鋼或鈦鋼制備而成。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能多晶硅提純用結(jié)晶器，其結(jié)構(gòu)為一正方形螺旋盤管。該結(jié)晶器具有獨特設(shè)計的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，可以合理地導(dǎo)走熔硅結(jié)晶前沿釋放的結(jié)晶潛熱，保證熔硅固液界面平坦，不僅可以在分凝時去除硅中雜質(zhì)，還可以使多晶硅的結(jié)晶錠具有良好的晶體結(jié)構(gòu)和性能。
文檔編號C01B33/021GK201506709SQ200920216570
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者劉彩池, 徐岳生, 李幼斌, 王海云, 王繼炎, 郎益謙, 顧勵生 申請人:天津希力斯新能源技術(shù)研發(fā)有限公司