电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的方法及其装置.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(10)申请公布号CN104649274A(43)申请公布日(43)申请公布日2015.05.27(21)申请号201310596277.0(22)申请日2013.11.22(71)申请人青岛隆盛晶硅科技有限公司地址266234山东省青岛市即墨市普东镇太阳能产业基地(72)发明人王登科姜大川安广野郭校亮谭毅(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的方法及其装置(57)摘要本发明属于多晶硅提纯领域，具体涉及一种电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的方法及其装置，本发明中，打破了传统的除氧模式，而是采用电子束熔炼进行除氧，解决了多晶硅中杂质氧去除的难题。翻转机构和装载坩埚的加入，保证了电子书熔炼除氧的半连续化生产，单炉出产量高。本发明的优点在于：（1）经过5～15min的电子束轰击熔炼，氧含量可以降低于0.0571ppmw以下，满足太阳能电池对多晶硅铸锭含氧量的要求；（2）与不进行除氧技术的多晶硅相比，提高电池片的光电转换效率0.1%以上；（3）可实现连续化生产，提高生产效率35%以上。CN104649274ACN104649274A权利要求书1/1页1.一种电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的方法，其特征在于：在电子束熔炼炉内，通过送料机构向熔炼坩埚内送待除氧多晶硅料，并采用电子束对其熔化形成硅液，进行熔炼除氧，当熔炼坩埚达到承载量时，利用翻转机构将熔炼坩埚内的硅液倒入位于电子束熔炼炉内底部的装载坩埚内，然后重复在熔炼坩埚内进行待除氧多晶硅料的熔炼除氧，直至装载坩埚内达到承载量，经冷却后即可开炉取出装载坩埚内的硅锭。2.根据权利要求1所述的电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）备料：将氧含量为4～8ppmw、粒径为10～30mm的待除氧多晶硅料经清洗烘干后放入电子束熔炼炉内的送料机构中；（2）预处理：对电子束熔炼炉开启冷却水循环，对电子束熔炼炉内进行抽真空处理，抽至0.05Pa以下；对电子枪抽真空处理，抽至0.005Pa以下，然后进行预热，预热电子枪10～15min后，关闭预热；（3）熔炼提纯：启动送料机构，持续向熔炼坩埚内送料，当熔炼坩埚内的承载量达到1/4～1/3时，关闭送料机构；启动电子枪，设定电子枪束流为200～1200mA，控制电子枪的电子束能量分布，将加入的待除氧多晶硅料进行熔化成硅液，然后继续轰击熔炼；启动翻转机构，将熔炼坩埚内的硅液倒入位于电子束熔炼炉内底部的装载坩埚内，然后熔炼坩埚复位；（4）重复步骤（3）直至装载坩埚内达到承载量，关闭电子枪，经冷却降温至200℃以下，关闭真空系统，向电子束熔炼炉内充气后开炉取出装载坩埚中的硅锭。3.根据权利要求2所述的电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的方法，其特征在于步骤（3）中的轰击熔炼的时间为5～15min。4.一种权利要求1所述的电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的装置，包括炉体，其特征在于炉体内上部与上炉盖连通安装有送料机构和电子枪，位于炉体内的送料机构的送料口下方设置有熔炼坩埚，该熔炼坩埚底部设置有翻转机构，翻转机构与下炉盖相通连，位于炉体内翻转机构一侧安置有装载坩埚。5.根据权利要求4所述的电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的装置，其特征在于熔炼坩埚为带有凹形熔化池的水冷铜坩埚。6.根据权利要求4所述的电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的装置，其特征在于装载坩埚为水冷铜坩埚。7.根据权利要求4所述的电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的装置，其特征在于装载坩埚为铸铁模具。8.根据权利要求7所述的电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的装置，其特征在于铸铁模具为分体式结构，四周与底部通过连接件连接而成。2CN104649274A说明书1/4页电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的方法及其装置技术领域[0001]本发明属于多晶硅提纯领域，具体涉及一种电子束连续熔炼去除多晶硅中氧杂质的方法及其装置。背景技术[0002]目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，但人均能源消费水平还很低。随着经济和社会的不断发展，我国能源需求将持续增长，针对目前的能源紧张状况，世界各国都在进行深刻的思考，并努力提高能源利用效率，促进可再生能源的开发和应用，减少对进口石油的依赖，加强能源安全。[0003]作为可再生能源的重要发展方向之一的太阳能光伏发电近年来发展迅猛，其所占比重越来越大。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，中国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW。预计到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。