10一側(cè)的拉錠口 22與硅熔池10相通并固定，所述拉錠口 22的底端距硅熔池底端的距離為1mm ;所述殼體21外側(cè)靠近硅熔池10的一端設(shè)有加熱線圈13，遠(yuǎn)離硅熔池的一端設(shè)有水冷環(huán)14，所述水冷環(huán)的覆蓋殼體的長(zhǎng)度為10_，殼體的其他部分均覆蓋加熱線圈；在殼體21遠(yuǎn)離硅熔池10的一端設(shè)有拉錠底座15，拉錠底座15上設(shè)有拉錠扣16。所述拉錠系統(tǒng)還包括絲杠、與絲杠相連的電機(jī)及控制器，所述控制器用于控制電機(jī)的啟動(dòng)、關(guān)閉及轉(zhuǎn)速等，進(jìn)而控制絲杠移動(dòng)的速度等，從而達(dá)到控制拉錠速度的目的。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員知曉其所述控制器的選擇及設(shè)置。
[0035]本發(fā)明所述及的所有真空系統(tǒng)，包括用于加料倉(cāng)、熔煉室、電子槍抽真空的真空系統(tǒng)為由機(jī)械泵、羅茨泵和擴(kuò)散泵組成的真空泵組。
[0036]利用上述裝置進(jìn)行多晶硅熔煉的方法，所述方法包括下述工藝步驟:
[0037]①?gòu)募恿峡?I中加入多晶硅粉體，多晶硅粉體的粒徑為80目；分別對(duì)熔煉室、電子槍、加料系統(tǒng)抽真空，使熔煉室與加料系統(tǒng)的真空度達(dá)到5X10_2Pa，使電子槍的真空度達(dá)到5 X 10?,翻轉(zhuǎn)蝶閥9至水平狀態(tài)；給電子槍預(yù)熱，設(shè)置高壓為25kW，高壓預(yù)熱1min后，關(guān)閉高壓，設(shè)置電子槍束流為70mA，束流預(yù)熱lOmin，關(guān)閉電子槍束流；
[0038]②將螺旋加料器6的加料速率控制在5g/min，當(dāng)多晶硅粉體落至水冷斜面9上，開(kāi)啟電子槍Ill的高壓和束流，增大電子槍的功率至50kw，使多晶硅粉體熔化并流入下方的硅熔池10中；開(kāi)啟電子槍II12高壓和束流，增大電子槍的功率至50kW，同時(shí)開(kāi)啟加熱線圈13及使螺旋加料器6的加料速率控制在20g/min ;當(dāng)硅熔池10中的硅熔體的液面高于拉錠口 2210mm時(shí)，啟動(dòng)橫向拉錠系統(tǒng)，控制拉錠速率為0.lmm/min ;持續(xù)加多晶硅粉體和拉錠過(guò)程，當(dāng)入料倉(cāng)3中的多晶硅粉體減少至料位傳感器4位置以下時(shí)，報(bào)警器5報(bào)警，關(guān)閉加料系統(tǒng)的真空系統(tǒng)；從加料口 I中補(bǔ)充粉體多晶硅，關(guān)閉加料口 I，開(kāi)啟真空系統(tǒng)，抽真空至5X10_2Pa后，開(kāi)啟蝶閥9至垂直狀態(tài)，進(jìn)行補(bǔ)料，補(bǔ)料結(jié)束后，使蝶閥處于水平狀態(tài)；
[0039]③重復(fù)步驟②，直至硅錠拉至預(yù)期長(zhǎng)度。
[0040]實(shí)施例2
[0041]如圖1所示，一種電子束熔煉多晶硅粉體和定向拉錠的裝置，包括熔煉室、電子槍及其真空系統(tǒng)、熔煉室真空系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)和橫向拉錠裝置，所述進(jìn)料系統(tǒng)包括加料倉(cāng)17和位于其下的入料倉(cāng)18，所述加料倉(cāng)17和入料倉(cāng)18間通過(guò)蝶閥9隔離；入料倉(cāng)18底部設(shè)有通入熔煉室的入料口 19，入料口 19下端連接螺旋加料器8，該螺旋加料器8連接減速電機(jī)6及時(shí)間控制器7，通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)間控制器7控制減速電機(jī)6轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)螺旋送料器6，實(shí)現(xiàn)固定速率的送料，送料速率可調(diào)節(jié)。所述螺旋送料器下方設(shè)有散料口，散料口的直徑為5_ ;螺旋送料器截面的直徑為10_。所述螺旋加料器8接收來(lái)自入料倉(cāng)18的物料；所述螺旋加料器8的散料口 7位于水冷斜面9的正上方，散料口與與水冷斜面的平均距離的垂直距離為150cm。所述裝置包括位于熔煉室頂部的電子槍Ill和電子槍II12 ;所述電子槍Ill的設(shè)置使得其發(fā)出的電子束可照射到水冷斜面9的表面上；所述電子槍1112的設(shè)置使得其發(fā)出的電子束可照射到硅熔池10中。
[0042]料位傳感器設(shè)于入料口上方15cm處。所述料位傳感器4與報(bào)警器5相連；入料口直徑30mm。加料倉(cāng)17的頂端一側(cè)設(shè)有加料口 I，與加料口 I相對(duì)的一側(cè)設(shè)有隔離網(wǎng)2，所述隔離網(wǎng)2的孔徑小于80目，其與垂直方向的夾角為60度。所述加料系統(tǒng)包括用于對(duì)加料倉(cāng)進(jìn)行抽真空的加料真空系統(tǒng)，所述加料真空系統(tǒng)與加料倉(cāng)設(shè)有隔離網(wǎng)2 —側(cè)的側(cè)壁相通。
[0043]所述橫向拉錠系統(tǒng)包括用于容納硅熔體的殼體21，所述殼體通過(guò)設(shè)于硅熔池10一側(cè)的拉錠口 22與硅熔池10相通并固定，所述拉錠口 22的底端距硅熔池底端的距離為50mm ;所述殼體21外側(cè)靠近硅熔池10的一端設(shè)有加熱線圈13，遠(yuǎn)離硅熔池的一端設(shè)有水冷環(huán)14，所述水冷環(huán)的覆蓋殼體的長(zhǎng)度為30_，殼體的其他部分均覆蓋加熱線圈；在殼體21遠(yuǎn)離硅熔池10的一端設(shè)有拉錠底座15，拉錠底座15上設(shè)有拉錠扣16。所述拉錠系統(tǒng)還包括絲杠、與絲杠相連的電機(jī)及控制器，所述控制器用于控制電機(jī)的啟動(dòng)、關(guān)閉及轉(zhuǎn)速等，進(jìn)而控制絲杠移動(dòng)的速度等，從而達(dá)到控制拉錠速度的目的。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員知曉其所述控制器的選擇及設(shè)置。
[0044]本發(fā)明所述及的所有真空系統(tǒng)，包括用于加料倉(cāng)、熔煉室、電子槍抽真空的真空系統(tǒng)為由機(jī)械泵、羅茨泵和擴(kuò)散泵組成的真空泵組。
[0045]利用上述裝置進(jìn)行多晶硅熔煉的方法，所述方法包括下述工藝步驟:
[0046]①?gòu)募恿峡?I中加入多晶硅粉體，多晶硅粉體的粒徑為150目；分別對(duì)熔煉室、電子槍、加料系統(tǒng)抽真空，使熔煉室與加料系統(tǒng)的真空度達(dá)到5X10_2Pa，使電子槍的真空度達(dá)到5X 10_3Pa，翻轉(zhuǎn)蝶閥9至水平狀態(tài)；給電子槍預(yù)熱，設(shè)置高壓為35kW，高壓預(yù)熱5min后，關(guān)閉高壓，設(shè)置電子槍束流為200mA，束流預(yù)熱5min，關(guān)閉電子槍束流；
[0047]②將螺旋加料器6的加料速率控制在20g/min，當(dāng)多晶硅粉體落至水冷斜面9上，開(kāi)啟電子槍Ill的高壓和束流，增大電子槍的功率至250kW，使多晶硅粉體熔化并流入下方的硅熔池10中；開(kāi)啟電子槍1112高壓和束流，增大電子槍的功率至250kW，同時(shí)開(kāi)啟加熱線圈13及使螺旋加料器6的加料速率控制在100g/min ;當(dāng)硅熔池10中的硅熔體的液面高于拉錠口 2230mm時(shí)，啟動(dòng)橫向拉錠系統(tǒng)，控制拉錠速率為lmm/min ;持續(xù)加多晶硅粉體和拉錠過(guò)程，當(dāng)入料倉(cāng)3中的多晶硅粉體減少至料位傳感器4位置以下時(shí)，報(bào)警器5報(bào)警，關(guān)閉加料系統(tǒng)的真空系統(tǒng)；從加料口 I中補(bǔ)充粉體多晶硅，關(guān)閉加料口 I，開(kāi)啟真空系統(tǒng)，抽真空至5X10_2Pa后，開(kāi)啟蝶閥9至垂直狀態(tài)，進(jìn)行補(bǔ)料，補(bǔ)料結(jié)束后，使蝶閥處于水平狀態(tài)；
[0048]③重復(fù)步驟②，直至硅錠拉至預(yù)期長(zhǎng)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電子束熔煉多晶硅粉體橫向拉錠的裝置，包括熔煉室、兩個(gè)電子槍及其真空系統(tǒng)、熔煉室真空系統(tǒng)和進(jìn)料系統(tǒng)、橫向拉錠系統(tǒng)，其特征在于:所述進(jìn)料系統(tǒng)包括加料倉(cāng)(17)和位于其下的入料倉(cāng)(18)，所述加料倉(cāng)(11)和入料倉(cāng)(18)間通過(guò)蝶閥(3)隔離；入料倉(cāng)(18)底部設(shè)有通入熔煉室的入料口(19)，入料口(19)下端連接螺旋加料器(8);入料口(19)的上方設(shè)有料位傳感器(10)，所述料位傳感器(4)與報(bào)警器(5)相連；加料倉(cāng)(17)的頂端一側(cè)設(shè)有加料口⑴；所述螺旋加料器⑶接收來(lái)自入料倉(cāng)(18)的物料；所述螺旋加料器(8)的散料口(20)位于水冷斜面(9)的正上方；水冷斜面(8)接收來(lái)自散料(20)的物料，并使物料流至位于其下方的硅熔池(10)中；所述硅熔池(10) —側(cè)的側(cè)壁連接橫向拉錠系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述橫向拉錠系統(tǒng)包括用于容納硅熔體的殼體(21)，所述殼體通過(guò)設(shè)于硅熔池(10) —側(cè)的拉錠口(22)與硅熔池(10)相通并固定；所述殼體(21)外側(cè)靠近硅熔池(10)的一端設(shè)有加熱線圈(13)，遠(yuǎn)離硅熔池的一端設(shè)有水冷環(huán)(14);在殼體(21)遠(yuǎn)離硅熔池(10)的一端設(shè)有拉錠底座(15)，拉錠底座(15)上設(shè)有拉錠扣(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述裝置包括位于熔煉室頂部的電子槍I(Il)和電子槍11(12);所述電子槍I(Il)的設(shè)置使得其發(fā)出的電子束可照射到水冷斜面(9)的表面上；所述電子槍II (12)的設(shè)置使得其發(fā)出的電子束可照射到硅熔池(10)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述加料倉(cāng)(2)中與加料口(I)相對(duì)的一側(cè)設(shè)有隔離網(wǎng)(8)，所述隔離網(wǎng)(8)的孔徑小于80目，其與垂直方向的夾角為30?60度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述加料系統(tǒng)包括加料真空系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述水冷斜面(9)與水平方向的夾角為2?10度。
7.一種利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行多晶硅熔煉和拉錠的方法，其特征在于:包括下述工藝步驟: ①?gòu)募恿峡?I)中加入多晶硅粉體；分別對(duì)熔煉室、電子槍、加料系統(tǒng)抽真空，使熔煉室與加料系統(tǒng)的真空度達(dá)到5X10_2Pa，使電子槍的真空度達(dá)到5X10_3Pa，翻轉(zhuǎn)蝶閥(9)至水平狀態(tài)；給電子槍預(yù)熱，設(shè)置高壓為25?35kW，高壓預(yù)熱5?1min后，關(guān)閉高壓，設(shè)置電子槍束流為70?200mA，束流預(yù)熱5?lOmin，關(guān)閉電子槍束流； ②將螺旋加料器(6)的加料速率控制在5?20g/min，當(dāng)多晶硅粉體落至水冷斜面(9)上，開(kāi)啟電子槍I (11)的高壓和束流，增大電子槍的功率至50?250kW，使多晶硅粉體熔化并流入下方的硅熔池(10)中；開(kāi)啟電子槍11(12)高壓和束流，增大電子槍的功率至50?250kW，同時(shí)開(kāi)啟加熱線圈(13)及使螺旋加料器(6)的加料速率控制在20?100g/min ;當(dāng)硅熔池(10)中的硅熔體的液面高于拉錠口(22)10?30mm時(shí)，啟動(dòng)橫向拉錠系統(tǒng)，控制拉錠速率為0.1?lmm/min ;持續(xù)加多晶硅粉體和拉錠過(guò)程，當(dāng)入料倉(cāng)(3)中的多晶硅粉體減少至料位傳感器(4)位置以下時(shí)，報(bào)警器(5)報(bào)警，關(guān)閉加料系統(tǒng)的真空系統(tǒng)；從加料口(I)中補(bǔ)充粉體多晶硅，關(guān)閉加料口⑴，開(kāi)啟真空系統(tǒng)，抽真空至5X10_2Pa后，開(kāi)啟蝶閥(9)至垂直狀態(tài)，進(jìn)行補(bǔ)料，補(bǔ)料結(jié)束后，使蝶閥處于水平狀態(tài)； ③重復(fù)步驟②，直至硅錠拉至預(yù)期長(zhǎng)度。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電子束熔煉多晶硅粉體橫向拉錠的裝置及利用該裝置進(jìn)行多晶硅熔煉的方法，屬于電子束熔煉領(lǐng)域。該裝置同時(shí)具備連續(xù)加粉料裝置和橫向拉錠裝置，可以進(jìn)行連續(xù)加料，并克服垂直拉錠機(jī)構(gòu)問(wèn)題，具有定向凝固的效果，其減少了設(shè)備的建造高度，方便人員操作、維護(hù)及維修等。
【IPC分類(lèi)】C01B33-037
【公開(kāi)號(hào)】CN104528729
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410817588
【發(fā)明人】姜大川, 石爽, 王登科, 譚毅
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日