專利名稱：多晶硅還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于生產(chǎn)制造多晶硅的多晶硅還原爐。
背景技術(shù)：
多晶硅是制備單晶硅和太陽能電池的原材料，是全球電子エ業(yè)及光伏產(chǎn)業(yè)的基石。同吋，由于能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的要求，全球正在積極的開發(fā)可再生能源，太陽能因其潔凈、安全、資源豐富而引人關(guān)注，隨著國內(nèi)外太陽產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，多晶硅的需求也日趨 增加。參考圖1，現(xiàn)有的多晶硅還原爐包括爐架110，爐架上安裝有爐體120，爐架110與爐體120之間安裝有底盤130，爐體120與底盤130配合構(gòu)成一中空的腔室101，底盤130中與爐體120中均盛放有冷卻水，底盤130上安裝有若干電極140，各個(gè)電極140上安裝有石墨件150，硅芯棒160位于腔室101內(nèi)且與石墨件160連接，石墨件150用以連接電極140與硅芯棒160，底盤130上還安裝有進(jìn)氣管102與出氣管103，且進(jìn)氣管102及出氣管103與腔室101連通。目前，國際上的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)80%以上采用的改良西門子法。如圖I所示，改良西門子法生產(chǎn)多晶硅主要采用高純氫氣與高純?nèi)葰涔璋凑找欢ㄅ浔然旌显谝黄饦?gòu)成原料，通過進(jìn)氣管102進(jìn)入到多晶硅還原爐的爐體120的腔室101中，通過電極140將硅芯棒160加熱到表面溫度達(dá)到1100°C左右時(shí),三氯氫娃與氫氣發(fā)生還原反應(yīng),將三氯氫娃中的娃還原出來，不斷沉積在娃芯棒160上,生成多晶娃，同時(shí)產(chǎn)生的廢氣通過出氣管103排出；隨著時(shí)間的延續(xù)，硅芯棒160上的多晶硅附積越來越多，形成最終的硅棒。在改良西門子法生產(chǎn)多晶硅エ藝過程中，還原爐是多晶硅沉積的關(guān)鍵設(shè)備，要維持爐體內(nèi)1100°C高溫，需延續(xù)不斷地提供充足的供電，在生產(chǎn)過程中，還原爐的爐體120內(nèi)供電產(chǎn)生的熱量，又因爐體120壁夾層和底盤130夾層需冷卻，使得大部分爐體內(nèi)的熱量被還原爐冷卻水帶走，造成了極大的浪費(fèi)，加重了多晶硅生產(chǎn)耗電成本，増大了生產(chǎn)制造多晶硅的成本；同時(shí)也降低了多晶硅的生產(chǎn)效率；因此有必要開發(fā)ー種改進(jìn)的多晶硅還原爐，以充分地利用反應(yīng)熱，直接降低還原電耗，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種多晶硅還原爐，該多晶硅還原爐有效防止反應(yīng)室內(nèi)的熱量被冷卻水帶走，提聞了反應(yīng)室的儲(chǔ)熱能力，減少了電能的浪費(fèi)，提聞了多晶娃的生廣效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供ー種多晶硅還原爐，該多晶硅還原爐包括爐架，所述爐架上安裝有爐體，所述爐架與爐體之間安裝有底盤，所述爐體與所述底盤配合構(gòu)成一中空的腔室，底盤上安裝有若干電極，電極上安裝有石墨件，硅芯棒位于所述腔室內(nèi)且與所述石墨件連接，其中，所述多晶硅還原爐還包括隔熱底板與隔熱罩，且所述隔熱底板與隔熱罩均位于所述腔室內(nèi)，所述隔熱底板安裝于所述底盤上，所述爐體的內(nèi)壁上固定安裝有若干卡扣支撐板，所述隔熱罩安裝于所述卡扣支撐板上，所述隔熱罩與所述隔熱底板一起圍成中空的反應(yīng)室，且所述硅芯棒位于所述反應(yīng)室內(nèi)。較佳地，所述隔熱罩包括頂蓋部與直筒部，所述直筒部的下端承載于所述卡扣支撐板上，所述頂蓋部與所述直筒部的上端可拆卸地連接。較佳地，所述直筒部由多個(gè)節(jié)段組成，且相鄰節(jié)段之間可拆卸地連接。較佳地，所述直筒部的高度小于或等于所述爐體直筒段的高度。較佳地，所述直筒部上開設(shè)有多個(gè)觀察孔，所述觀察孔的位置與高度相應(yīng)于所述爐體的視鏡的位置與高度。 較佳地，所述隔熱底板上開設(shè)有若干通孔。較佳地，所述隔熱底板與隔熱罩均采用炭/炭復(fù)合材料制成。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的多晶硅還原爐由于還包括均隔熱底板與隔熱罩，且所述隔熱底板與隔熱罩均位于所述腔室內(nèi)，所述隔熱罩與所述隔熱底板一起圍成中空的反應(yīng)室，且所述硅芯棒位于所述反應(yīng)室內(nèi)；使得所述隔熱罩與隔熱底板配合將所述反應(yīng)室與爐體內(nèi)壁及底盤隔離開來，有效防止了爐體與底盤內(nèi)的冷卻水帶走所述反應(yīng)室內(nèi)的熱量，減少了反應(yīng)室內(nèi)熱量的流失，提高了反應(yīng)室的儲(chǔ)熱能力，使得反應(yīng)室內(nèi)持續(xù)保持高溫，因此提聞了娃還原的速度，提聞了多晶娃的生廣效率；同時(shí)，反應(yīng)室可持續(xù)保持聞溫，減少了電極的供電消耗，減少了多晶硅的生產(chǎn)成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖
圖I為現(xiàn)有多晶娃還原爐的結(jié)構(gòu)不意圖。圖2為本發(fā)明多晶硅還原爐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明多晶硅還原爐的隔熱罩的結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明多晶硅還原爐的隔熱底板的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請參考圖2，本發(fā)明的多晶硅還原爐包括爐架210，所述爐架210立于地面，用以支撐承載整個(gè)多晶硅還原爐的其它部件；所述爐架210上安裝有爐體220，且所述爐體220由直筒段221與頂罩段222構(gòu)成，而使所述爐體220呈鐘罩型(見圖2);所述爐架210與爐體220之間安裝有底盤230，即所述爐體220的下端與所述底盤230連接，從而所述爐體220與所述底盤230配合圍成一中空的腔室201，多晶硅的具體還原過程在所述腔室201內(nèi)完成；冷卻水盛放于所述底盤230與爐體220內(nèi)，用以冷卻所述底盤230與爐體220夾層；所述底盤230上安裝有若干電極240，各個(gè)所述電極240與外部電源電連接，所述電極240的上端伸入所述腔室201內(nèi)，且在所述電極240的上端還安裝有石墨件250，硅芯棒260位于所述腔室201內(nèi)且與所述石墨250連接，所述電極240通電后，通過所述石墨件250使所述硅芯棒260通電而發(fā)熱，所述底盤230上還安裝有進(jìn)氣管202與出氣管203，且所述進(jìn)氣管202與出氣管203的一端均穿過所述底盤230，井伸入所述腔室201內(nèi)；其中，多晶硅的生產(chǎn)原料在所述腔室201內(nèi)，通過所述爐體220、底盤230、電極240、進(jìn)氣管202及出氣管203的配合作用，而在所述硅芯棒260上積累產(chǎn)生多晶硅的具體過程與原理，均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再詳細(xì)說明。隔熱罩300與隔熱底板400均位于所述腔室201內(nèi)，所述隔熱底板400安裝于所述底盤230上，所述爐體220的內(nèi)壁上固定安裝有若干卡扣支撐板204，所述隔熱罩300的下端安裝于所述卡扣支撐板204上，以將整個(gè)所述隔熱罩300安裝于所述爐體220上，且所述隔熱罩300與所述隔熱底板400 —起圍成中空的反應(yīng)室301，所述進(jìn)氣管202與出氣管203均與所述反應(yīng)室301連通，所述硅芯棒260位于所述反應(yīng)室301內(nèi)，多晶硅原料具體的還原反應(yīng)在所述反應(yīng)室301內(nèi)進(jìn)行；在進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí)，所述隔 熱底板400與隔熱罩300有效地將所述反應(yīng)室301與底盤230及爐體220內(nèi)壁隔離開，從而有效防止了所述反應(yīng)室301內(nèi)的熱量通過底盤220及爐體220內(nèi)的冷卻水流失，提高了所述反應(yīng)室301的儲(chǔ)熱能力，提聞了娃還原的速度，提聞了多晶娃的生廣效率；同時(shí)，反應(yīng)室可持續(xù)保持高溫，減少了電極240的供電消耗，減少了多晶硅的生產(chǎn)成本。具體地，請?jiān)俳Y(jié)合參考圖3與圖4。所述隔熱罩300包括直筒部310與頂蓋部320，所述直筒部310的下端承載于所述卡扣支撐板204上，所述頂蓋部320可拆卸地安裝于所述直筒部310的上端，使得在安裝所述隔熱罩300于所述爐體220上吋，所述直筒部310與頂蓋部320可分開安裝，因此安裝操作更方便，且不會(huì)碰觸到所述爐體220的內(nèi)壁；另外，當(dāng)所述隔熱罩300因使用時(shí)間過長或其它原因?qū)е滤鲋蓖膊?10或頂蓋部320損壞或隔熱性能下降需要更換吋，只需單獨(dú)更換相應(yīng)的所述直筒部310或頂蓋部320即可，從而不需整體更換所述隔熱罩300，減少了更換隔熱罩300的費(fèi)用，也即減少了多晶硅的生產(chǎn)成本。所述直筒部310的高度小于或等于所述爐體220直筒段221的高度(見圖2)，不僅可防止所述直筒部310的上端頂撞到所述爐體220的頂罩段222的內(nèi)壁，同時(shí)也可防止所述頂蓋部320頂撞到所述爐體220的頂罩段222的內(nèi)壁。所述直筒部310由多個(gè)節(jié)段311組成，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述節(jié)段311設(shè)置為三個(gè)分別為節(jié)段311a、311b、311c(見圖3)，所述節(jié)段311a的下端與所述卡扣支撐板204連接，所述節(jié)段311b的上端與所述頂蓋部320可拆卸地連接；另外，相鄰所述節(jié)段311之間(如節(jié)段311a與節(jié)段311b之間，節(jié)段311b與節(jié)段311c之間)可拆卸地連接，使得當(dāng)所述隔熱罩300因使用時(shí)間過長或其它原因?qū)е履骋凰龉?jié)段311損壞或隔熱性能下降時(shí)，只需單獨(dú)更換此節(jié)段311即可，進(jìn)ー步減少了多晶硅的生產(chǎn)成本；而且，在安裝所述隔熱罩300的時(shí)候，可以分開獨(dú)立安裝各個(gè)節(jié)段311，進(jìn)ー步避免了安裝時(shí)對爐體220的損壞。其中，所述直筒部310上開設(shè)有多個(gè)觀察孔312，所述觀察孔312的位置與高度相應(yīng)于所述爐體220的視鏡223的位置與高度，通過所述視鏡223與觀察孔可方便地觀察反應(yīng)室301內(nèi)硅芯棒260的生長情況，同時(shí)測量反應(yīng)室301內(nèi)的溫度，以便于更好地控制多晶硅的生產(chǎn)過程。所述隔熱底板400相應(yīng)所述出氣管203、進(jìn)氣管202及電極230開設(shè)有若干通孔410，以使所述出氣管203、進(jìn)氣管202及電極230均可伸入所述反應(yīng)室301內(nèi)，以保證還原反應(yīng)的正常進(jìn)行。另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述隔熱底板400與隔熱罩300均采用炭/炭復(fù)合材料制成。炭/炭復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高模量、高斷裂韌性、高導(dǎo)熱、隔熱效果優(yōu)異的特點(diǎn)，因此采用該材料制作的所述隔熱底板400與隔熱罩300可有效地隔離所述反應(yīng)室301與爐體220及底盤230，防止反應(yīng)窒301內(nèi)熱量的流失。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是ー系列等效或類似特征中的ー個(gè)例子而已。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅還原爐，包括爐架，所述爐架上安裝有爐體，所述爐架與爐體之間安裝有底盤，所述爐體與所述底盤配合構(gòu)成一中空的腔室，底盤上安裝有若干電極，電極上安裝有石墨件，硅芯棒位于所述腔室內(nèi)且與所述石墨件連接，其特征在于，還包括隔熱底板與隔熱罩，且所述隔熱底板與隔熱罩均位于所述腔室內(nèi)，所述隔熱底板安裝于所述底盤上，所述爐體的內(nèi)壁上固定安裝有若干卡扣支撐板，所述隔熱罩安裝于所述卡扣支撐板上，所述隔熱罩與所述隔熱底板一起圍成中空的反應(yīng)室，且所述娃芯棒位于所述反應(yīng)室內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述隔熱罩包括頂蓋部與直筒部，所述直筒部的下端承載于所述卡扣支撐板上，所述頂蓋部與所述直筒部的上端可拆卸地連接。
3.如權(quán)利要求2所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述直筒部由多個(gè)節(jié)段組成，且相鄰節(jié)段之間可拆卸地連接。
4.如權(quán)利要求2所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述直筒部的高度小于或等于所述爐體直筒段的高度。
5.如權(quán)利要求2所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述直筒部上開設(shè)有多個(gè)觀察孔，所述觀察孔的位置與高度相應(yīng)于所述爐體的視鏡的位置與高度。
6.如權(quán)利要求I所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述隔熱底板上開設(shè)有若干通孔。
7.如權(quán)利要求I所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述隔熱底板與隔熱罩均采用炭/炭復(fù)合材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅還原爐，該多晶硅還原爐包括爐架，爐架上安裝有爐體，爐架與爐體之間安裝有底盤，爐體與底盤配合構(gòu)成一中空的腔室，底盤上安裝有若干電極，電極上安裝有石墨件，硅芯棒位于腔室內(nèi)且與石墨件連接，其中，多晶硅還原爐還包括隔熱底板與隔熱罩，且隔熱底板與隔熱罩均位于腔室內(nèi)，隔熱底板安裝于底盤上，爐體的內(nèi)壁上固定安裝有若干卡扣支撐板，隔熱罩安裝于卡扣支撐板上，隔熱罩與隔熱底板一起圍成中空的反應(yīng)室，且硅芯棒位于反應(yīng)室內(nèi)。本發(fā)明的多晶硅還原爐有效防止反應(yīng)室內(nèi)的熱量被冷卻水帶走，提高了反應(yīng)室的儲(chǔ)熱能力，減少了電能的浪費(fèi)，提高了多晶硅的生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C01B33/035GK102659109SQ201210128569
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者何大偉, 蒲曉東, 趙興華 申請人:四川新光硅業(yè)科技有限責(zé)任公司