一种多晶硅还原炉及其使用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108910890A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201810817554.9(22)申请日2018.07.24(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人侯彦青方文宝余创王春龙杜鹏(51)Int.Cl.C01B33/035(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种多晶硅还原炉及其使用方法(57)摘要本发明公开了一种多晶硅还原炉及其使用方法，包括炉体、底盘、电极、石墨卡槽、硅棒、感应线圈，炉体与底盘固定连接构成一个中空的钟罩式腔室；炉壁和底盘为双层结构，底盘和炉壁的夹层之间均设有冷却水通道，炉壁的底部对应设有冷却水入口，顶部有冷却水出口，底盘的一侧设有冷却水入口另一侧设有冷却水出口；本发明提出的通过交流电使感应线圈产生感应电流从而加热硅棒，可以使硅棒上温度梯度减小，可增大硅棒的最大沉积半径；本发明内部结构布局合理，单台还原炉的产量比现有的还原炉提高很多，使多晶硅的综合能耗和生产成本也相应降低。CN108910890ACN108910890A权利要求书1/1页1.一种多晶硅还原炉，其特征在于：包括炉体（1）、底盘（2）、电极（9）、石墨卡槽（11）、硅棒（12）、感应线圈（10），炉体（1）与底盘（2）固定连接构成一个中空的钟罩式腔室；炉壁和底盘（2）为双层结构，底盘（2）和炉壁的夹层之间均设有冷却水通道（3），炉壁的底部对应设有冷却水入口（14），顶部有冷却水出口（15），底盘（2）的一侧设有冷却水入口（14）另一侧设有冷却水出口（15）；炉体（1）内部设有多对硅棒（12），每对硅棒（12）分别连接起来形成“U”型，多对硅棒（12）对应的电极（9）之间相互串联后与电源（8）的正负极连接，构成一个循环；底盘（2）上设有多个石墨卡槽（11），石墨卡槽（11）用于固定硅棒（12），电极（9）的一端在石墨卡槽（11）内与硅棒（12）连接，另一端伸出底盘（2）；底盘（2）上设有一个以上的进气口（5）和一个以上的出气口（6）；感应线圈（10）与交流电源（7）相连；且每根硅棒（12）外面都对应设有一个感应线圈（10），感应线圈（10）的内径大于硅棒的最大生长尺寸（13）；感应线圈（10）为中空结构，中间可以通冷却水。2.根据权利要求1所述多晶硅还原炉，其特征在于：炉体（1）上设有多个观察窗（4），感应线圈（10）的材料采用铜管。3.根据权利要求1~2任一项所述多晶硅还原炉的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将硅棒（12）通过电源（8）预热以提高其导电性，然后继续供电使硅棒（12）表面保持在1323K-1423K，将高纯的三氯氢硅与氢气的混合气体通过进气口（5）通入炉体，气体在高温硅棒表面反应沉积得到多晶硅，反应产生的尾气通过出气口（6）排出；（2）反应过程中，接通炉体（1）和底盘（2）的冷却水通道（3），使炉体（1）温度保持在100~150℃，底盘（2）温度保持在150~200℃；当硅棒（12）电击穿后，继续通电源（8），同时令感应线圈（10）通电；在感应加热中，感应线圈（10）通过产生的震荡磁场引起的感应电流来加热硅棒；通过向感应线圈（10）供应冷却水控制感应线圈的温度，使温度保持在150~200℃。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于：感应线圈（10）的直径为140mm~200mm，厚度为1.2~3mm。2CN108910890A说明书1/3页一种多晶硅还原炉及其使用方法技术领域[0001]本发明涉及一种多晶硅还原炉及其使用方法，属多晶硅制备技术领域。背景技术[0002]能源的缺乏和环境的恶化给现代社会经济发展提出了巨大挑战，随着全球范围内传统能源的枯竭以及石油价格的不断攀升，可再生新能源的发展已迫在眉睫。太阳能因清洁环保、安全可靠、储量丰富等独特优势是解决未来可持续发展、能源、环境和全球变暖问题的重要途径。目前，光伏发电是当今世界利用太阳能最主要的一种方式，多晶硅用于太阳能光伏行业的产量占90%，用于半导体材料的产量占8%，用于其他领域的产量占2%。[0003]我国多晶硅生产技术以改良西门子工艺为主，改良西门子工艺主要核心生产设备是西门子反应器。经过精馏提纯后的三氯氢硅和氢气在西门子反应器内发生化学气相沉积(CVD)过程是改良西门子工艺的关键工段，该过程是在含有细的高纯硅棒的钟罩式反应器中进行，。高纯三氯氢硅(TCS)和氢气的混合物经过预加热后通入钟罩反应器中，在反应器中TCS与氢气反应生产硅。[0004]上述方法是通过向硅棒通入电流的方式来加热硅棒以达到反应所需的温度（1323K-1423K）。现有工业生产中的还原炉所用的电源是以硅棒电阻为负载的加热