电子束熔炼液态硅除氧的方法及其装置.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CNCN103738965103738965A(43)申请公布日2014.04.23(21)申请号201310598276.X(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)发明人谭毅姜大川安广野郭校亮王登科(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称电子束熔炼液态硅除氧的方法及其装置(57)摘要本发明属于多晶硅提纯领域，具体涉及一种电子束熔炼液态硅除氧的方法及其装置，本发明中打破了传统的除氧模式，首先在中频感应装置中进行待除氧硅料熔化，能够有效降低熔化所需能耗，借用导流槽进行电子束除氧熔炼，由于硅液能够在导流区域内铺散，比表面积增大，因此电子束熔炼效果更好，由于导流区域是向下倾斜的构造，经熔炼提纯后的硅液流入凝固坩埚内，在凝固坩埚内进行堆积，一般选用较大尺寸的凝固坩埚，方便一次电子束熔炼工艺达到更大的单炉产量。本发明的优点在于提出了电子束除氧的工艺方法和用途，解决了多晶硅中杂质氧去除的难题，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。CN103738965ACN10378965ACN103738965A权利要求书1/1页1.一种电子束熔炼液态硅除氧的方法，其特征在于对电子束熔炼炉进行抽真空，在电子束熔炼炉内，通过中频感应装置对待除氧硅料进行熔化成硅液，然后利用翻转机构将中频感应装置中的硅液持续倾倒至带有水冷的导流槽内，通过电子枪对导流槽区域内的硅液进行熔炼除氧，硅液沿导流槽向下运动流到电子束熔炼炉内的凝固坩埚，当凝固坩埚达到承载量之后，停止送料机构送料，关闭电子枪，经冷却后将凝固坩埚中的硅锭取出即可。2.根据权利要求1所述的电子束熔炼液态硅除氧的方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）备料：将待除氧硅料粒径小于100mm的块体，清洗烘干后装入中频感应装置内；（2）预处理：对电子束熔炼炉及导流槽开启冷却水循环，对电子束熔炼炉内进行抽真空处理，抽至0.05Pa以下；并对电子枪抽真空处理，抽至0.005Pa以下，然后进行预热，设置电子枪束流为70～200mA，预热电子枪10～15min后，关闭预热；（3）熔炼提纯：开启中频感应装置，功率调至150～250KW，使待除氧硅料全部熔化成硅液；关闭中频感应装置，启动翻转机构，倾斜中频感应装置，使硅液持续的倾倒至导流槽内，与此同时打开电子枪，设定电子束束流为200～1200mA，控制电子枪的电子束能量分布在导流槽的导流区域内，对向下流动的硅液进行熔炼除氧，最后经导流后流入凝固坩埚内，当中频感应装置中的硅液全部流至凝固坩埚后，关闭电子枪，电子束熔炼炉内部经冷却降温至200℃以下，关闭真空系统，向电子束熔炼炉内充气后开炉取出凝固坩埚中的硅锭。3.根据权利要求1所述的电子束熔炼液态硅除氧的方法，其特征在于待除氧硅料的氧含量为4～20ppmw。4.一种权利要求1所述的电子束熔炼液态硅除氧的装置，包括炉体，其特征在于炉体内设置有中频感应装置，中频感应装置底部安装有与下炉盖通连的翻转机构，中频感应装置一侧设置带有水冷的导流槽，该导流槽自上向下倾斜；位于导流槽上方的炉体顶部通连有电子枪；导流槽的倾泻口下方的炉体内底部设置有凝固坩埚。5.根据权利要求4所述的电子束熔炼液态硅除氧的装置，其特征在于中频感应装置包括由内向外的石墨坩埚、感应线圈和保温层。6.根据权利要求4所述的电子束熔炼液态硅除氧的装置，其特征在于导流槽与水平面之间的倾斜角度为5～15度。7.根据权利要求4所述的电子束熔炼液态硅除氧的装置，其特征在于凝固坩埚为水冷铜坩埚。2CN103738965A说明书1/4页电子束熔炼液态硅除氧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熔炼液态硅除氧的方法及其装置。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%。预计2030