一種硅芯組件的制作方法
【專利說明】
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)領(lǐng)域，具體說涉及一種多晶硅生產(chǎn)中使用的空心硅芯的連接結(jié)構(gòu)。
[0002]【【背景技術(shù)】】
隨著光伏(PV)行業(yè)的發(fā)展，多晶硅的使用量也在逐漸增大。在生產(chǎn)多晶硅時，多數(shù)是利用還原爐進(jìn)行多晶硅的還原生產(chǎn)，即通過化學(xué)氣相沉積(CVD)法在硅芯的表面沉積多晶硅。在現(xiàn)有技術(shù)中，首先將三根實心圓硅芯或方硅芯搭接成“Π”字形結(jié)構(gòu)，然后在還原爐內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)。所述還原反應(yīng)是在一個密閉的還原爐中進(jìn)行的。先在還原爐內(nèi)用硅芯搭接成若干“Π”字形結(jié)構(gòu)的閉合回路，即進(jìn)行“搭橋”。每個閉合回路都由兩根豎硅芯和一根橫硅芯組成。將閉合回路的兩個豎硅芯分別接在爐底的兩個電極上，兩個電極分別連接直流電源的正負(fù)極。
[0003]為了便于描述，在本發(fā)明中將這種按照“Π”字形結(jié)構(gòu)搭接好的硅芯組合體稱作“硅芯組件” O
[0004]將一個或多個硅芯組件放置在還原爐內(nèi)，利用直流電對硅芯進(jìn)行加熱，加熱中每一組搭接好的硅芯組件即相當(dāng)于一個大電阻。繼而向密閉的還原爐內(nèi)通入氫氣和三氯氫硅，開始進(jìn)行多晶硅的沉積。在還原爐內(nèi)多晶硅會逐漸沉積在硅芯的表面形成多晶硅棒。多晶硅棒經(jīng)過破碎后再利用直拉爐拉制成單晶硅棒。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)在搭接硅芯組件時，通常使用的硅芯為直徑8mm左右的實心圓硅芯或用娃錠經(jīng)線切割形成的10 X 10 mm的方娃芯。在還原反應(yīng)過程中，生成的娃不斷沉積在娃芯表面，硅芯的表面積會越來越大，反應(yīng)氣體分子對沉積面(硅芯表面)的碰撞機(jī)會和數(shù)量也會隨之增加。
[0006]當(dāng)單位面積的沉積速率不變時，表面積愈大則沉積的多晶硅量也愈多。因此在搭接硅芯組件時，所使用硅芯的直徑越大，多晶硅的生長效率也越高。相對而言，使用大硅芯不僅可以提高多晶硅還原時的生產(chǎn)效率，同時也可以降低生產(chǎn)成本。
[0007]為此，申請人也曾試圖采用大直徑的實心硅芯。大直徑的實心硅芯固然可以提高還原過程的生產(chǎn)率，但大直徑硅芯的拉制卻也存在生產(chǎn)效率低下的問題。硅芯的直徑越大，其拉制也越發(fā)困難，并且在爐內(nèi)一次拉制的根數(shù)也受到限制。此外，采用大直徑的實心硅芯還存在不便運輸、搭接后擊穿難度大等問題。
[0008]為了提高多晶硅的生產(chǎn)效率，美國GT太陽能公司在其專利號為200780015406.5、名稱為“在化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器中提高的多晶硅沉積”的專利文獻(xiàn)中公開了一種橫截面為圓環(huán)形的空心硅芯，用直徑為50毫米的管狀硅芯替代傳統(tǒng)的細(xì)棒，從而提高產(chǎn)量。該文件的全部內(nèi)容在本專利中被用作參考。
[0009]采用上述專利的這種空心硅芯雖然可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的部分問題，但由于空心硅芯與電極連接不牢固會導(dǎo)致倒?fàn)t現(xiàn)象的發(fā)生。
[0010]針對硅芯的連接問題，申請人于2011年12月9日曾提交兩份在先專利申請，其中一份的申請?zhí)枮?01110408278.9，該申請公開了一種空心硅芯與實心硅芯的搭接方法的技術(shù)方案。另一份的申請?zhí)枮?01110408301.4，該申請公開了一種空心硅芯的搭接方法的技術(shù)方案。
[0011]上述兩份專利申請主要涉及對硅芯組件的上部結(jié)構(gòu)，本發(fā)明是對在先申請的補充，主要涉及娃芯組件的下部結(jié)構(gòu)，即空心娃芯與固定座的連接結(jié)構(gòu)。
[0012]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的硅芯組件結(jié)構(gòu)，在確保空心硅芯與電極連接的同時，避免因連接不牢固而導(dǎo)致倒?fàn)t現(xiàn)象的發(fā)生。
[0013]本發(fā)明的硅芯組件包括橫硅板、空心硅芯和固定座，所述空心硅芯間隔設(shè)置為兩根，兩根空心硅芯的上端通過橫硅板連接，在空心硅芯的下端開口處沿圓周方向開設(shè)有若干切槽，在固定座外設(shè)置一固定環(huán)，借助該固定環(huán)將空心娃芯和固定座緊固在一起。
[0014]固定環(huán)位于空心硅芯的外周，可以通過固定環(huán)上的頂緊螺栓將空心硅芯的下端與固定座的外緣面緊固在一起。
[0015]也可以在固定環(huán)與空心硅芯之間留有間隙，以插入楔形塊進(jìn)行固定。
[0016]位于上方橫硅板的兩端與空心硅芯相對應(yīng)的位置可以分別開設(shè)環(huán)形凹槽，其形狀及尺寸與空心硅芯相匹配，將空心硅芯插入環(huán)形凹槽內(nèi)并緊固住。
[0017]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)空心硅芯、固定座以及橫硅板之間的牢固連接。這對于大直徑的空心硅芯來說，其作用尤其明顯，可以有效防止倒?fàn)t現(xiàn)象的發(fā)生。
[0018]【【附圖說明】】
圖1是本發(fā)明硅芯組件實施例一的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明硅芯組件實施例二的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明硅芯組件實施例中空心硅芯下部開口處橫截面的示意圖；
圖4是本發(fā)明硅芯組件實施例中橫硅板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖中的標(biāo)號與零部件名稱的對應(yīng)關(guān)系為:
I橫娃板;2空心娃芯;3切槽;4固定座;5固定環(huán);6頂緊螺栓;7楔形塊;8環(huán)形凹槽。
[0020]【【具體實施方式】】
以下結(jié)合說明書附圖通過具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0021]圖1是本發(fā)明實施例一的整體結(jié)構(gòu)示意圖。在該實施例中，本發(fā)明所述的硅芯組件包括橫硅板1、空心硅芯2、固定座4和固定環(huán)5，所述空心硅芯2間隔設(shè)置為兩根，兩根空心硅芯2的上端通過橫硅板I連接。
[0022]為了便于插接，在每個空心硅芯2下端部沿圓周方向開設(shè)有若干切槽3?？招墓栊?的內(nèi)徑可以略小于固定座4的外徑、也可以略大于固定座4的外徑，利用硅芯的彈性將空心硅芯2緊固在固定座4的外周。
[0023]為了進(jìn)一步加固，可以在的空心硅芯2外套接固定環(huán)5，并通過頂緊螺栓6將空心硅芯2的下端與固定座4的外緣面緊固在一起。固定座4的下端連接電極。
[0024]所述切槽3邊緣的形狀可以為直線鋸齒型，如圖1所示;也可以為弧線，即曲線波浪型(圖中未示出)。
[0025]圖2是本發(fā)明實施例二的整體結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例中，在固定環(huán)5與空心硅芯2外加入了楔形塊7。固定環(huán)5的內(nèi)徑由上而下逐漸縮小，即內(nèi)表面呈錐形。將若干楔形塊7均勻插入錐形孔內(nèi)即可將空心硅芯2的下端與固定座4的外緣面緊固在一起。楔形塊7也可以為整塊的圓環(huán)形，其上端厚、下端薄。
[0026]圖3是本發(fā)明空心硅芯2下部開口處的橫截面示意圖，其中3為切口。當(dāng)空心硅芯2的內(nèi)徑小于空心硅芯2的固定座4的外徑時，空心硅芯2的下開口處可以設(shè)內(nèi)倒角，即下開口處的內(nèi)徑由上而下逐漸增大，便于與固定座4的插接。
[0027]圖4是本發(fā)明中上方橫硅板的結(jié)構(gòu)示意圖。橫硅板I的兩端與空心硅芯2相對應(yīng)的位置分別設(shè)有環(huán)形凹槽8，其形狀及尺寸與空心硅芯2相匹配，空心硅芯2插入環(huán)形凹槽8內(nèi)并被緊固住。
[0028]除了采用圖4所示的結(jié)構(gòu)之外，硅芯組件中橫硅板I與空心硅芯2的連接方式還可以采用本發(fā)明【背景技術(shù)】部分所提及的本申請人于2011年12月9日提交的兩份在先專利申請的技術(shù)方案:其中一份的申請?zhí)枮?01110408278.9，另一份的申請?zhí)枮?01110408301.4。該發(fā)明在此被用作參考。
【主權(quán)項】
1.一種硅芯組件，包括橫硅板(I)、空心硅芯(2)和固定座(4)，所述空心硅芯(2)間隔設(shè)置為兩根，兩根空心硅芯(2)的上端通過橫硅板(I)連接，其特征在于:每根空心硅芯(2)的下端開口處沿圓周方向開設(shè)有若干切槽(3)，在空心硅芯(2)外還設(shè)置一固定環(huán)(5)。2.如權(quán)利要求1所述的硅芯組件，其特征在于:所述切槽(3)邊緣的形狀為直線鋸齒型或曲線波浪型。3.如權(quán)利要求1所述的硅芯組件，其特征在于:固定環(huán)(5)與空心硅芯(2)的外周面上相套接，通過固定環(huán)(5)上的頂緊螺栓(6)將空心硅芯(2)的下端與固定座(4)的外緣面緊固在一起。4.如權(quán)利要求1所述的硅芯組件，其特征在于:在固定環(huán)(5)與空心硅芯(2 )之間留有間隙并設(shè)置楔形塊(7)，固定環(huán)(5)的內(nèi)徑由上而下逐漸縮小，即內(nèi)表面呈錐形，將若干楔形塊(7)均勻插入錐形孔內(nèi)，使空心硅芯(2)的下端與固定座(4)的外緣面緊固在一起。5.如權(quán)利要求4所述的硅芯組件，其特征在于:所述的楔形塊(7)為整塊的圓環(huán)形，其上端厚、下端薄。6.如權(quán)利要求1所述的硅芯組件，其特征在于:橫硅板(I)的兩端與空心硅芯(2)相對應(yīng)的位置分別設(shè)有環(huán)形凹槽(8)，其形狀及尺寸與空心硅芯(2)相匹配，空心硅芯(2)插入環(huán)形凹槽(8)內(nèi)并被緊固住。7.如權(quán)利要求1?6所述的硅芯組件，其特征在于:空心硅芯(2)的內(nèi)徑小于固定座(4)的外徑，空心硅芯(2 )的下開口處設(shè)內(nèi)倒角，即該處的內(nèi)徑由上而下逐漸增大。
【專利摘要】本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)中使用的空心硅芯的連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括橫硅板（1）、空心硅芯（2）和固定座（4），所述空心硅芯（2）間隔設(shè)置為兩根，兩根空心硅芯（2）的上端通過橫硅板（1）連接，由此組成硅芯單元。每根空心硅芯（2）的下端開口處沿圓周方向開設(shè)有若干切槽（3），在空心硅芯（2）外還設(shè)置一固定環(huán)（5）。通過頂緊螺栓（6）或楔形塊（7）將空心硅芯（2）的下端與固定座（4）的外緣面緊固在一起，防止倒?fàn)t現(xiàn)象發(fā)生。
【IPC分類】C01B33/035
【公開號】CN105600788
【申請?zhí)枴緾N201610128889
【發(fā)明人】劉朝軒
【申請人】洛陽金諾機(jī)械工程有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月8日