[实用新型]一种去除多晶硅中磷和硼的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅提纯技术领域，尤其涉及一种去除多晶硅中磷和硼的装置。

背景技术

工业硅(MG-Si)中含有Fe、Ca、Al等金属元素和B、P、O、C等非金属元素，其纯度通常为99％(2N)左右，而太阳能多晶硅的纯度要求为6～7N(不计碳氧含量)，因此可以通过冶金法将MG-Si提纯到太阳能级多晶硅(SOG-Si)，所谓冶金法提纯多晶硅，是指提纯过程中硅没有发生化学变化，未通过化学反应转化为其它化合物来达到提纯的目的。在提纯过程中主要利用不同元素物理性质的差异来使之分离，其中包含湿法冶金、吹气、造渣、定向凝固、真空条件下的电子束、等离子体、太阳聚光及感应熔炼等。上述方法中单一的方法只能有效去除某一些杂质而不能去除所有杂质，所以冶金法工艺是一种综合多种方法的复合提纯工艺。

真空除磷是根据磷的饱和蒸汽压远远大于硅的原理实现磷的挥发分离。真空感应熔炼除磷工艺是目前最有希望大大降低工业硅提纯成本的一项技术，而且可以将通气造渣与定向凝固同时集成到一台设备上，形成复合冶金工艺。

CN101343063A公开了一种太阳能级多晶硅的提纯装置，包括真空系统、熔炼系统和定向凝固系统；真空系统设有机械旋片泵、萝茨泵和油扩散泵，熔炼系统设有真空室、二次加料器、观察窗、可升降的旋转通气装置、感应线圈和石墨坩埚；定向凝固系统设于真空室的下部，定向凝固系统设有电阻丝加热保温炉、石墨模具、保温炉支架、水冷铜盘、可控速的升降杆。通过感应加热熔化金属硅，在低真空高温条件下通入氧化性气体除硼，然后进行高温高真空除磷，最后将熔融硅液浇注入定向模具中进行严格的定向凝固除金属杂质。

但该装置中的可升降的旋转通气装置为八边散射结构，气孔设置在各散射边上，因此气体只能从底部通往顶部，由于旋转通气装置的轴心是不变的，而且气孔数量又少，导致气体无法扩散到坩埚的各个位置，因此除硼效率不高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种去除多晶硅中磷和硼的装置，以解决现有装置通气不均匀，导致除硼效率不高的问题。

一种去除多晶硅中磷和硼的装置，包括真空室以及设于真空室内的石墨坩埚，所述石墨坩埚内部安装有旋转通气机构，所述旋转通气机构由竖直设置作为转轴的进气管以及若干同心布置的环形管组成，所述进气管通过环形管的中心，并与所有的环形管交叉连通，每根环形管的管壁均开设有出气孔。

所述环形管为方形，可以让布气不留死角。

所有环形管处于同一平面内，制造更为方便。进一步的，以进气管为分界线，所述环形管两个部分进气孔处于不同侧面，可以让气体分布更为均匀。

相邻环形管所在的平面之间具有30～120°的夹角，相比在同一平面气体分布更为均匀，但制造难度更大。

所述环形管有3～6根。

本实用新型旋转通气机构由多个环形管和进气管组成，环形管为竖直设置，在转动过程中，可以让气体及时分布于石墨坩埚的各个位置，让硼尽快形成熔渣去除，从而减少气体用量，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图。

图2为本实用新型旋转通气机构的平面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种去除多晶硅中磷和硼的装置，包括真空室7，真空室7与外部的真空泵1连接，真空泵1用于将真空室内的气体抽走。真空室7顶部还设有加料斗2和观察窗口3。真空室7内设有石墨坩埚4，石墨坩埚4为圆柱形，外部盘绕感应线圈5，感应线圈用于对石墨坩埚4内的金属硅进行加热，使其熔融。

石墨坩埚4内部设有旋转通气机构6，旋转通气机构6为本实用新型的主要改进点，它包括进气管61和环形管62，环形管62的管壁设有出气孔63，出气孔63环绕环形管62布置。该实施例中，旋转通气结构6具有3根环形管62，三根环形管62同心布置，并处于同一竖直平面。进气管61通过环形管62的中心，且与它们交叉连通，最好是一体成型。

环形管62关于进气管61中心对称，以进气管61为分界线，环形管62两部分上进气孔63处于不同侧面，保证转动时每个侧面都有气体喷出。

当然环形管62可以不处于同一平面，它们所在的平面可以成一定角度，该角度大小一般在30～120°，具体根据环形管62的数量确定。

当旋转通气机构6以进气管61为轴心转动时，环形管62内的气体(氧气和氩气)从出气孔63喷出，由于出气孔呈现立体分布，气体在石墨坩埚4内的分布更为均匀，可以更快速更有效地去除金属硅中的硼元素。

本实用新型装置工作原理如下：

将硅料投入石墨坩埚4中，启动感应线圈5，将硅料加热熔融，旋转通气机构对硅液进行搅动，同时通入气体(98％氩气+2％氧气)，通气完成后继续抽真空一段时间，可以有效把磷和硼除去。