一种多晶硅提纯装置及提纯方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102602933A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102602933A(43)申请公布日2012.07.25(21)申请号201110022399.X(22)申请日2011.01.20(71)申请人江西开昂新能源科技有限公司地址338000江西省新余市经济开发区光明路1488号(72)发明人明瑞法杨强肖实生杨建云杨旸(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)C30B28/06(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图11页(54)发明名称一种多晶硅提纯装置及提纯方法(57)摘要本发明的目的是提供一种改进的多晶硅提纯装置和提纯方法，所述装置包括：电磁感应熔炼单元(001)、等离子冶炼炉(200)、恒温石英导管(101)、电子束熔炼炉(305)以及定向凝固单元(401)。所述多晶硅提纯方法包括：电磁感应熔炼步骤、等离子冶炼步骤、电子束熔炼步骤以及定向凝固步骤，使电子束熔炼后的高温硅液在上下温度梯度下定向冷却凝固并均匀拉坯。本发明将离子束吹气氧化和电子束熔炼在各自独立的真空环境进行，提供最优除杂提纯工艺。设备简单，成本低廉，工艺可控，减少中间污染环节，实现了低能耗、快速高效生产太阳能级多晶硅。CN102693ACN102602933A权利要求书1/1页1.一种多晶硅提纯装置，其特征在于，包括：电磁感应熔炼单元(001)，以电磁感应加温熔融金属硅料生成高温硅液；等离子冶炼炉(200)，在真空环境下离子束吹气氧化冶炼高温硅液；恒温石英导管(101)，将等离子冶炼炉(200)内的高温硅液恒温导入电子束熔炼炉(305)；电子束熔炼炉(305)，在真空环境下以高能电子束轰击高温硅液；定向凝固单元(401)，使从电子束熔炼炉(305)流出的高温硅液在上下温度梯度下定向冷却凝固并均匀拉坯。2.根据权利要求1所述的多晶硅提纯装置，其特征在于，所述等离子冶炼炉(200)内的真空气压为10-2-10Pa。3.根据权利要求1所述的多晶硅提纯装置，其特征在于，所述等离子冶炼炉(200)内注入氩气、水蒸汽、氢气的混合气体产生氧化还原化学反应去除杂质。4.根据权利要求1所述的多晶硅提纯装置，其特征在于，所述恒温石英导管(101)包括外部包裹的电磁感应线圈(102)，用于加热导管内的高温硅液使其保持恒温。5.根据权利要求1所述的多晶硅提纯装置，其特征在于，所述恒温石英导管(101)包括进料阀门(105)以及流量控制盘(103)，用于控制高温硅液的流入速度并隔离所述等离子冶炼炉(200)和电子束熔炼炉(305)。6.根据权利要求1所述的多晶硅提纯装置，其特征在于，所述电子束熔炼炉(305)内的真空气压为10-3-10-5Pa。7.根据以上任意一项权利要求所述的多晶硅提纯装置，其特征在于，所述等离子冶炼炉(200)和电子束熔炼炉(305)内高温硅液的温度范围为1500-1700℃。8.根据权利要求1所述的多晶硅提纯装置，其特征在于，所述定向凝固单元(401)均匀拉坯的拉坯速度小于20mm/小时。9.一种多晶硅提纯方法，其特征在于，包括：电磁感应熔炼步骤，以电磁感应加温熔融金属硅料生成高温硅液；等离子冶炼步骤，在真空环境下以离子束加热高温硅液并吹气氧化杂质；电子束熔炼步骤，对等离子冶炼后的高温硅液，在真空环境下以高能电子束轰击使杂质挥发为气体；定向凝固步骤，使电子束熔炼后的高温硅液在上下温度梯度下定向冷却凝固并均匀拉坯；并且其中所述等离子冶炼步骤和电子束熔炼步骤在相邻的两个真空炉内进行，且二者中间通过恒温导管对高温硅液恒温导流。2CN102602933A说明书1/5页一种多晶硅提纯装置及提纯方法技术领域[0001]本发明涉及太阳能电池制造技术，尤其涉及一种采用高能束流冶炼提纯多晶硅的多晶硅提纯装置和提纯方法。背景技术[0002]地球上化石能源数量有限，以现有的能源消费速度在二三百年内将用完。太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源，然而制造太阳能电池板需要应用高纯度的硅，目前太阳能应用技术的最大瓶颈正是在于高纯硅的生产成本太高。[0003]硅的提纯方法有一种是化学法，代表方法是西门子法和改良西门子法，其提纯纯度达到99.9999999-99.9999999999％，但提纯过程复杂，能耗高，产生大量的污染物，投资成本高。另一种方法是物理法，代表方法是电子束熔炼、离子束熔炼或者两者工艺结合的方法，这种提纯方法提纯极限只能达到99.99999％，有些影响多晶硅转换效率的Fe、Ti、O等杂质含量过高，也导致多晶硅太阳能电池板的迅速衰减现象，影响太阳能电池板的寿命。但其设备简单，工艺流程少，投资少，能耗低，是一个比较好的多晶硅提纯研究方向。[0