一种高效率制备硅芯的方法和硅芯制备炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102345164A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102345164A(43)申请公布日2012.02.08(21)申请号201110305550.0(22)申请日2011.10.11(71)申请人天威四川硅业有限责任公司地址611436四川省成都市新津县工业园区B区(72)发明人徐文龙陈少华景远波(74)专利代理机构成都天嘉专利事务所(普通合伙)51211代理人方强(51)Int.Cl.C30B28/10(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种高效率制备硅芯的方法和硅芯制备炉(57)摘要本发明涉及硅芯制备领域的制备工艺，特别是一种高效率制备硅芯的方法其步骤如下：将多晶硅装在石英坩埚内加热溶化，再对溶化后的硅溶区进行降温；将带有多根籽晶往下降使多根籽晶与硅溶区接触，通过调整硅溶区温度和籽晶向上的提升速度使籽晶体直径逐渐变大，当硅芯直径接近目标直径时，控制籽晶的直径做等径生长；在生长后期停止供料，视硅芯直径大小控制速度与硅溶区进行脱离，而后将拉制完成的硅芯放在转盘的硅芯存放位上，移取籽晶夹头位上的籽晶夹头进行熔接，该方法对应有特制的硅芯制备炉；本发明可充分利用多晶生产过程中的玉米料、边角料等，有利于降低多晶硅制备过程中的能耗、投资以及人工费用，有利于降低生产太阳能级多晶硅的成本。CN1023456ACCNN110234516402345184A权利要求书1/2页1.一种高效率制备硅芯的方法，其特征在于制备方法如下：第一步，将多晶硅装在石英坩埚（11）内，并加热至溶化；第二步，将石英坩埚（11）内溶化后的硅溶区（3）进行降温；第三步，把带有多根硅籽晶（1）的夹头装置往下降，使夹头装置下的多根硅籽晶（1）与硅溶区（3）接触，通过调整硅溶区（3）的温度和硅籽晶（1）向上的提升速度，使硅籽晶（1）直径逐渐变大成为硅芯（2），当硅芯（2）直径接近目标直径时，控制硅芯（2）的直径做等径生长；第四步，在生长过程的后期，石英坩埚（11）停止供料，视硅芯（2）直径大小来控制硅籽晶（1）的提升速度，使得硅芯（2）与硅溶区（3）进行脱离，而后将拉制完成的硅芯（2）放在相应的存放位上，并移取硅籽晶夹头位（17）上的硅籽晶夹头（12）进行熔接，再重复上面步骤。2.根据权利要求1所述的一种高效率制备硅芯的方法，其特征在于：所述第一步中加热温度最高为1410℃。3.根据权利要求1所述的一种高效率制备硅芯的方法，其特征在于：所述第二步中是通过将加热功率下调2-5kw达到对硅溶区（3）略微降温。4.根据权利要求1所述的一种高效率制备硅芯的方法，其特征在于：所述第三步中是通过调整加热功率来调整硅溶区（3）的温度，同时硅籽晶（1）向上的提升速度为0-15mm/min。5.一种高效率制备硅芯的硅芯制备炉，其特征在于：包括硅籽晶固定装置、石英坩埚（11）和保温装置，硅籽晶固定装置固定于石英坩埚（11）上端，石英坩埚（11）固定于石墨制的石英坩埚支持器（10）上，石英坩埚（11）下端固定连接有石墨中轴（9），石英坩埚（11）、石英坩埚支持器和石墨中轴（9）位于呈筒状的保温装置内部。6.根据权利要求5所述的硅芯制备炉，其特征在于：所述硅籽晶固定装置包括导向钢丝绳（13）、籽晶夹头，导向钢丝绳（13）通过设置有硅籽晶夹头固定位（14）的连接件与硅籽晶夹头（12）相连接。7.根据权利要求5或6所述的硅芯制备炉，其特征在于：所述硅籽晶夹头固定位（14）处设置有转盘（15），转盘（15）位于硅籽晶夹头（12）的上端，转盘（15）上设置有硅芯存放位（16）和硅籽晶夹头位（17）。8.根据权利要求7所述的硅芯制备炉，其特征在于：所述转盘（15）通过齿轮传动系统（19）带动，齿轮传动系统（19）通过摇动手柄轮（18）带动传动。9.根据权利要求8所述的硅芯制备炉，其特征在于：所述保温装置包括从内往外依次设置的石墨发热体（6）、保温筒（7）、碳保温材料层（5）和不锈钢筒（8），石墨发热体（6）的高度低于保温筒（7）、碳保温材料层（5）的高度，保温筒（7）、碳保温材料层（5）的高度低于不锈钢筒（8）的高度，所述保温筒（7）、碳保温材料层（5）的上端设置有上盖（4）。10.根据权利要求8所述的硅芯制备炉，其特征在于制备硅芯的过程如下：首先将多晶硅放置在石英坩埚（11）内加热至溶化，然后对石英坩埚（11）内的硅溶区（3）进行降温；再通过控制导向钢丝绳（13）带动夹持有多根硅籽晶（1）的硅籽晶夹头（12）向下移动，使得硅籽晶（1）与硅溶区（3）接触，通过调整硅溶区（3）的温度和硅籽晶（1）向上的提升速度，逐渐是硅籽晶（1）拉制变成硅芯（2）；当硅芯（2）直径接近目标直径时，通过控