[实用新型]一种反向诱导凝固提纯多晶硅的设备

说明书

技术领域

本实用新型属于冶金提纯技术领域，特别涉及一种反向诱导凝固提纯的设备。

背景技术

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。

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。据初步统计，我国2010年新增并网光伏发电装机53万kW，累计装机达到83万kW，其中地面大型并网光伏发电累计装机70万kW，建筑一体化并网光伏发电装机约13万kW。全球光伏发电市场2010年新增装机预计同比增加超过120%，达到1700万kW以上，带动我国太阳能光伏产业规模迅速扩大。

太阳能光伏产业的发展依赖于对硅原料的提纯。在对硅原料进行提纯的过程中，存在一个关键的、必不可少的环节，就是对硅原料进行定向凝固提纯，所用到的定向凝固技术广泛应用于冶金提纯领域。利用硅原料中硅与杂质之间的分凝系数存在较大差异的这一特点，在凝固过程中，坩埚底端的硅液首先开始凝固，为达到分凝平衡，分凝系数小的杂质从凝固的硅中向液态不断扩散分离出来而聚集在液态，随着凝固不断进行，杂质在液态中的浓度越来越高，最后在铸锭的顶端凝固下来，凝固完成后在较高温度下保温一段时间，使各成分充分扩散以达到分凝平衡，最后将杂质含量较高的一端去除，得到提纯的多晶硅铸锭。

然而铸锭在保温的过程中，那些含量高的杂质会向杂质含量低的部位扩散，使得硅纯度随着保温时间的延长反而逐渐降低，这影响了提纯效果，且在这种情况下，切除的尾部废料高达25%~35%，即成品率仅为65-75%，造成能源和原料的极大浪费，也因此增加了制造成本。

实用新型内容

本实用新型为克服以上不足，提供了一种反向诱导凝固提纯多晶硅的设备，该设备结构简单，易于操作，有效实现反向诱导凝固提纯的目的，使用该设备进行提纯时，硅粉作为形核剂，将杂质固定在铸锭的尾端，抑制杂质的反向扩散，提高了纯度，且可以将所需切除的尾料降低到5%~20%，大大节约了能量和生产成本。

为实现上述目的所采用的技术方案是： 一种反向诱导凝固提纯多晶硅的设备，由炉盖、炉体以及支撑基座组成外部结构，其特征是：水冷旋转杆穿过炉体底部与水冷托盘固定连接，散热板固定安装于水冷托盘之上，凝固保温装置放置于散热板之上，保温套筒套于凝固保温装置外围，保温套筒通过固定支架固定安装于炉体内壁，感应线圈套于保温套筒之外，落粉装置通过支撑架固定于炉体内部，且位于凝固保温装置正上方，机械泵和罗茨泵放置于炉体之外，通过真空管道连接，真空管道一端通向炉体内部。

所述水冷旋转杆为圆柱状，内置冷却水管道。

所述水冷托盘为圆盘状，内置冷却水管道。

所述散热板为圆盘状铜散热板。

所述凝固保温装置至少由石英坩埚和石墨坩埚组成，采用石墨坩埚放置于散热板之上，石英坩埚嵌于石墨坩埚之内。

所述保温套筒为两端无盖的圆筒状碳纤维保温套筒。

本实用新型的显著效果是：在凝固尾声阶段，利用落料装置将硅粉均匀散落到硅熔体表面，硅粉作为形核剂使杂质含量较高的上层硅熔体迅速凝固，有效抑制了上层硅熔体中含量较高的杂质在保温过程中向已凝固的低浓度区域扩散，达到了反向诱导凝固提纯多晶硅的目的，具有提纯效果好，操作简单，可控性强的优点。

附图说明

图1. 一种反向诱导凝固提纯多晶硅的设备结构示意图

图中，1、炉盖，2、落粉装置，3、支撑架，4、炉体，5、石英坩埚，6、石墨坩埚，7、保温套筒，8、感应线圈，9、固定支架，10、散热板，11、支撑基座，12、水冷托盘，13、水冷旋转杆，14、机械泵，15、罗茨泵，16、真空管道。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。

实施例1