[发明专利]一种电子束熔炼多晶硅粉体横向拉锭的装置及方法

权利要求书

1.一种电子束熔炼多晶硅粉体横向拉锭的装置，包括熔炼室、两个电子枪及其真空系统、熔炼室真空系统和进料系统、横向拉锭系统，其特征在于：所述进料系统包括加料仓(17)和位于其下的入料仓(18)，所述加料仓(11)和入料仓(18)间通过蝶阀(3)隔离；入料仓(18)底部设有通入熔炼室的入料口(19)，入料口(19)下端连接螺旋加料器(8)；入料口(19)的上方设有料位传感器(10)，所述料位传感器(4)与报警器(5)相连；加料仓(17)的顶端一侧设有加料口(1)；所述螺旋加料器(8)接收来自入料仓(18)的物料；所述螺旋加料器(8)的散料口(20)位于水冷斜面(9)的正上方；水冷斜面(8)接收来自散料(20)的物料，并使物料流至位于其下方的硅熔池(10)中；所述硅熔池(10)一侧的侧壁连接横向拉锭系统。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述横向拉锭系统包括用于容纳硅熔体的壳体(21)，所述壳体通过设于硅熔池(10)一侧的拉锭口(22)与硅熔池(10)相通并固定；所述壳体(21)外侧靠近硅熔池(10)的一端设有加热线圈(13)，远离硅熔池的一端设有水冷环(14)；在壳体(21)远离硅熔池(10)的一端设有拉锭底座(15)，拉锭底座(15)上设有拉锭扣(16)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置包括位于熔炼室顶部的电子枪I(11)和电子枪II(12)；所述电子枪I(11)的设置使得其发出的电子束可照射到水冷斜面(9)的表面上；所述电子枪II(12)的设置使得其发出的电子束可照射到硅熔池(10)中。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加料仓(2)中与加料口(1)相对的一侧设有隔离网(8)，所述隔离网(8)的孔径小于80目，其与垂直方向的夹角为30～60度。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加料系统包括加料真空系统。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述水冷斜面(9)与水平方向的夹角为2～10度。

7.一种利用权利要求1所述装置进行多晶硅熔炼和拉锭的方法，其特征在于：包括下述工艺步骤：

①从加料口(1)中加入多晶硅粉体；分别对熔炼室、电子枪、加料系统抽真空，使熔炼室与加料系统的真空度达到5×10^-2Pa，使电子枪的真空度达到5×10^-3Pa，翻转蝶阀(9)至水平状态；给电子枪预热，设置高压为25～35kW，高压预热5～10min后，关闭高压，设置电子枪束流为70～200mA，束流预热5～10min，关闭电子枪束流；

②将螺旋加料器(6)的加料速率控制在5～20g/min，当多晶硅粉体落至水冷斜面(9)上，开启电子枪I(11)的高压和束流，增大电子枪的功率至50～250kW，使多晶硅粉体熔化并流入下方的硅熔池(10)中；开启电子枪II(12)高压和束流，增大电子枪的功率至50～250kW，同时开启加热线圈(13)及使螺旋加料器(6)的加料速率控制在20～100g/min；当硅熔池(10)中的硅熔体的液面高于拉锭口(22)10～30mm时，启动横向拉锭系统，控制拉锭速率为0.1～1mm/min；持续加多晶硅粉体和拉锭过程，当入料仓(3)中的多晶硅粉体减少至料位传感器(4)位置以下时，报警器(5)报警，关闭加料系统的真空系统；从加料口(1)中补充粉体多晶硅，关闭加料口(1)，开启真空系统，抽真空至5×10^-2Pa后，开启蝶阀(9)至垂直状态，进行补料，补料结束后，使蝶阀处于水平状态；

③重复步骤②，直至硅锭拉至预期长度。