[实用新型]硅晶体的提纯设备

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种硅晶体的提纯设备。

背景技术

    太阳能电池用硅材料的主流制造工艺为西门子法，其工艺主要包括：将冶金级硅与氯化氢反应生成三氯氢硅、蒸馏提纯三氯氢硅、在1100℃高温下用高纯氢气还原提纯后的三氯氢硅，获高纯度多晶硅。该方法由于污染严重，能耗过高，于2009年被中国政府列为抑制建设项目。（具体见2009年9月26日发文的《国务院批转发展改革委等部门关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展若干意见的通知》）。    

   Lawrence M Litz等申请的美国专利硅片结晶纯化（U.S Pat. No. 3097068, 1963）,提出以金属铝为溶剂，通过重结晶过程纯化硅。其采用的装置见图1，工艺是由以下步骤组成：（1）、将硅铝按一定配比在第一坩埚中加热溶解；（2）、将第一坩埚中合金熔体引入温度稍低的第二坩埚中结晶；（3）、用带孔耐火漏斗从第二坩埚中将析出的硅过滤捞出；（4）、将剩余熔体引回第一坩埚中；（5）、在第一坩埚中添加少许硅块，溶解后重复步骤（2）。该工艺的主要问题在于：（1）、熔体中析出的硅为针状颗粒，漏斗孔大则硅的收集得率很低，孔小则收集物中含铝过高。通过酸洗的方法除铝，则需要消耗大量的酸，损失大量的铝，容易造成环境污染；（2）、溶解结晶采用了熔体在双温区转移的方式，在高温条件下熔体流动所需的高纯管材及熔体流动的驱动力均难以获得。

Harsharn Tathgar2010年申请的专利WO2010/098676A1，对Litz工艺的结晶过程做了改进，采用的装置见图2所示，方法是在结晶区投入少量粒径为100～200微米的硅晶体，当晶体长大到1～5mm后通过过滤或离心过滤方式将熔体与晶体分离。该专利虽然能有效提高硅晶体与铝熔体的分离效率，但硅颗粒表面依然残留有大量的铝，上述两个缺陷并没有得到彻底解决。

Scott Nichol 在2011年获得的专利US 7,883,680 B22011年，采用了单坩埚熔炼结晶方法，装置见图3所示，避免了熔体在两个坩埚间的转移，采用捣棒将析出的硅晶体捣至坩埚底部富集，上部熔体倒出。采用该方法富集的硅晶体团聚物依然包含大量的铝，另外底部沉积的杂质与硅晶体难以分离。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种硅的提纯装置，结构简单，分离效果好。

为实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

 硅晶体的提纯设备，包括：炉桶，炉桶的内壁设置保温材料，保温材料内侧设有加热器，炉桶顶部设置炉盖，其特征在于炉桶的底部设置旋转托盘，旋转托盘的上部安放坩埚，坩埚内底部设有搅拌桨叶，搅拌桨叶随坩埚转动；坩埚内设置冷阱。

所述的冷阱通过在坩埚内中上部插入冷却棒形成，所述冷却管设置在冷却套筒内。

本实用新型有以下积极的效果：本实用新型结构简单，可获得高纯度针状硅聚集体。 

附图说明

图1是Litz硅提纯工艺所采用装置的结构示意图；

图2是Harsharn Tathgar等人提出的硅提纯工艺所采用装置的结构示意图；

    图3是Scott Nichol等人提出的硅提纯工艺所采用装置的结构示意图；    

 图4为本实用新型硅晶体的提纯设备结构示意图；

 图4中主要附图标记的说明：加热器10、冷却棒套筒11、搅拌桨叶12、针状高纯硅聚集体13、炉筒14、旋转托盘15、坩埚16、炉盖17、冷却水管18。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

 图4为硅晶体的提纯设备结构示意图。参照图4所示，硅晶体的提纯设备，包括：炉桶14，炉桶的内壁设置保温材料，保温材料内侧为加热器10。炉桶顶部设置炉盖17，炉桶14的底部设置旋转托盘15，旋转托盘的上部设有坩埚16，坩埚内底部设有无杆的搅拌桨叶12，冷却棒套筒11从坩埚顶部插入坩埚的上部。