一種用于制備多晶硅的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及多晶硅制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于制備多晶硅的裝置。它包括氣源、預(yù)熱器、初步加熱器、快速加熱器、反應(yīng)器和鑄錠爐，快速加熱器固設(shè)于反應(yīng)器頂部，氣源、預(yù)熱器、初步加熱器和快速加熱器通過管路依次相連；反應(yīng)器的外部設(shè)有反應(yīng)器加熱器，側(cè)壁下部設(shè)有尾氣出口，底部設(shè)有產(chǎn)品出口，鑄錠爐與產(chǎn)品出口相連。該裝置通過將氣源內(nèi)的含硅氣體通過多級加熱提高了能量的利用率，并且采用快速加熱器來對含硅氣體的溫度快速提高到反應(yīng)溫度，從而生成硅單質(zhì)，硅單質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)的高溫下變?yōu)橐簯B(tài)，然后匯集于反應(yīng)器底部，由產(chǎn)品出口進(jìn)入鑄錠爐直接鑄錠。整個裝置節(jié)省了目前現(xiàn)有的流化床工藝的工序，提高了效率。
【專利說明】—種用于制備多晶硅的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及多晶硅制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于制備多晶硅的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅是制備單晶硅和太陽能電池的原材料，是全球電子工業(yè)及光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，全球的多晶硅有超過80%是用于光伏行業(yè)。生產(chǎn)出來的多晶硅還需要經(jīng)過熔融，鑄錠，切片等工序再制備成電池片。在這個過程中，生產(chǎn)高純多晶硅工序和多晶硅熔融工序需要消耗大量的能量，降低能耗迫切需要。目前，工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)高純度多晶硅的最主要方法為改良西門子法以及流化床法。
[0003]改良的西門子工藝具有技術(shù)成熟度高的優(yōu)點。但是在生產(chǎn)效率和能耗方面也存在顯著的缺點。由于米用鐘罩式反應(yīng)器，在娃棒長大到一定尺寸(如5(T300mm)后必須使反應(yīng)器降溫并取出產(chǎn)品，因此只能采用間歇操作，能耗高，此外硅棒的沉積比表面積小，反應(yīng)速度慢，時間長能耗高。改良西門子工藝或者流化床多晶硅法，生產(chǎn)出來的多晶硅都是固體形式，主要是棒狀或顆粒狀。多晶硅的產(chǎn)品不論是棒狀多晶硅或者粒狀多晶硅，在進(jìn)行下一步制備太陽能硅片之前都需要將其進(jìn)行粉碎，裝入到高純坩堝中，在多晶硅鑄錠爐中采用電加熱的方法進(jìn)行加熱，使多晶硅料重新熔化，重結(jié)晶，冷卻，再進(jìn)行相關(guān)開方切片或拉晶，使用固體多晶硅料用于太陽能方面增加了加工工序和生產(chǎn)成本，不僅容易引入額外的雜質(zhì)，對太陽能硅片的發(fā)電效率產(chǎn)生影響，同時需要消耗大量的電能去熔化固體多晶硅，增加了成本。
[0004]為了解決這個問題，就需要一種將含硅氣體生成硅單質(zhì)并將其液化，直接用于下一步的鑄錠工藝，這種工藝能夠簡化制備工序，節(jié)省能源。但是目前沒有專門用于此工藝的
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實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型為了解決目前沒有關(guān)于能夠直接將制備的單質(zhì)硅液化并直接用于鑄錠工藝的裝置，提供了一種用于制備多晶硅的裝置，通過該裝置，可以將含硅氣體在高溫下反應(yīng)生成單質(zhì)硅，并直接液化，經(jīng)收集后不需冷卻直接用于下一步的鑄錠工藝，不僅避免了外界對硅的純度產(chǎn)生的不利影響，而且簡化了工序，節(jié)省了能源。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種用于制備多晶硅的裝置，包括氣源、預(yù)熱器、初步加熱器、快速加熱器、反應(yīng)器和鑄錠爐，快速加熱器固設(shè)于反應(yīng)器頂部，氣源、預(yù)熱器、初步加熱器和快速加熱器通過管路依次相連；反應(yīng)器的外部設(shè)有反應(yīng)器加熱器，側(cè)壁下部設(shè)有尾氣出口，底部設(shè)有產(chǎn)品出口，鑄錠爐與產(chǎn)品出口相連。該裝置通過將氣源內(nèi)的含硅氣體通過多級加熱提高了能量的利用率，并且采用快速加熱器來對含硅氣體的溫度快速提高到反應(yīng)溫度，從而生成硅單質(zhì)，硅單質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)的高溫下變?yōu)橐簯B(tài)，然后匯集于反應(yīng)器底部，由產(chǎn)品出口進(jìn)入鑄錠爐直接鑄錠。整個裝置節(jié)省了目前現(xiàn)有的流化床工藝的工序，提高了效率。[0008]作為優(yōu)選，所述反應(yīng)器內(nèi)的產(chǎn)品出口處設(shè)有自動液位控制器。自動液位控制器能夠有效對匯集于反應(yīng)器底部的液態(tài)硅進(jìn)行定量，以助于鑄錠爐的鑄錠。
[0009]作為優(yōu)選，所述初步加熱器為換熱器，初步加熱器通過管路與尾氣出口相連。采用換熱器的方式，可以進(jìn)一步對尾氣進(jìn)行熱量利用，節(jié)省能源。
[0010]作為優(yōu)選，所述反應(yīng)器為倒錐形。倒錐形的反應(yīng)器，一方面便于將反應(yīng)生成的硅單質(zhì)浮粒集中于反應(yīng)器的底部集中升溫以液化，同時也便于反應(yīng)器底部對液態(tài)的硅的收集。[0011 ] 作為優(yōu)選，所述快速加熱器下部為廣口蓮蓬狀。
[0012]作為優(yōu)選，所述裝置還設(shè)有尾氣處理器，尾氣處理器通過管路與尾氣出口相連。
[0013]由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是:結(jié)構(gòu)簡單，簡化了多晶硅的制備工序，降低了多晶硅被雜質(zhì)污染的幾率，并且合理利用了能源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:I氣源，2預(yù)熱器，3初步加熱器，4反應(yīng)器，5快速加熱器，6反應(yīng)器加熱器，7自動液位控制器，8鑄錠爐，9尾氣處理器，10尾氣出口，11產(chǎn)品出口。
【具體實施方式】
[0016]下面以具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
[0017]實施例
[0018]一種用于制備多晶硅的裝置，如圖1所示，包括氣源1、預(yù)熱器2、初步加熱器3、快速加熱器5、倒錐形的反應(yīng)器4、鑄錠爐8和尾氣處理器9，快速加熱器5設(shè)置于反應(yīng)器4頂部，且快速加熱器5下部為廣口蓮蓬狀；氣源1、預(yù)熱器2、初步加熱器3和快速加熱器5通過管路依次相連；反應(yīng)器4的外部安裝有反應(yīng)器加熱器6，側(cè)壁下部設(shè)有尾氣出口 10，底部設(shè)有產(chǎn)品出口 11，鑄錠爐8與產(chǎn)品出口 11相連，初步加熱器3為換熱器，尾氣出口 10通過管路依次與初步加熱器3、尾氣處理器9連接。另外，反應(yīng)器4內(nèi)的產(chǎn)品出口 11處設(shè)置有用于對液態(tài)的硅進(jìn)行計量的自動液位控制器7。
[0019]在實際操作時，含硅氣體從氣源I內(nèi)通過管路依次經(jīng)過預(yù)熱器2的預(yù)熱、初步加熱器3加熱器的初步加熱，然后在快速加熱器5的作用下，快速提高到反應(yīng)溫度，發(fā)生反應(yīng)生成硅單質(zhì)，硅單質(zhì)在反應(yīng)器4底部的高溫作用下成為液態(tài)，并在自動液位控制器7的控制下定量由產(chǎn)品出口 10排出到鑄錠爐8中直接制備多晶硅。其中尾氣由尾氣出口 10排出用于初步加熱器3的加熱，最后由尾氣處理器9處理。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制備多晶硅的裝置，其特征在于，包括氣源(I)、預(yù)熱器(2)、初步加熱器(3)、快速加熱器(5)、反應(yīng)器(4)和鑄錠爐(8)，快速加熱器(5)固設(shè)于反應(yīng)器(4)頂部，氣源(I)、預(yù)熱器(2)、初步加熱器(3)和快速加熱器(5)通過管路依次相連；反應(yīng)器(4)的外部設(shè)有反應(yīng)器加熱器(6 )，側(cè)壁下部設(shè)有尾氣出口( 10 )，底部設(shè)有產(chǎn)品出口( 11)，鑄錠爐(8 )與產(chǎn)品出口(11)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備多晶硅的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器(4)內(nèi)的產(chǎn)品出口( 11)處設(shè)有自動液位控制器(7 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于制備多晶硅的裝置，其特征在于，所述初步加熱器(3)為換熱器，初步加熱器(3)通過管路與尾氣出口(10)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于制備多晶硅的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器(4)為倒錐形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于制備多晶硅的裝置，其特征在于，所述快速加熱器(5)下部為廣口蓮蓬狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于制備多晶硅的裝置，其特征在于，所述裝置還設(shè)有尾氣處理器(9)，尾氣處理器(9)通過管路與尾氣出口(10)相連。
【文檔編號】C01B33/027GK203419746SQ201320466243
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】李波, 宮有圣, 金越順 申請人:浙江精功新材料技術(shù)有限公司