[实用新型]一种卧式分段式石墨碳化硅涂层用气相沉积炉

说明书

技术领域

本实用新型属于气相沉积炉技术领域，具体涉及一种卧式分段式石墨碳化硅涂层用气相沉积炉。

背景技术

多晶硅是制备单晶硅和光伏发电最主要的原材料，特别是随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅的需求量迅速增长，但多晶硅的生产确是高能耗的产业。因此，世界各国都在竞相开发能耗低，产能大的高纯度多晶硅的制备方法。

目前，改良西门子法是制备高纯多晶硅的主要方法，改良西门子法具有工艺成熟、经验丰富、产品质量高等优点，但其具有工艺流程长、投资大、三氯氢硅还原率低、生产成本高、技术操作难度大等缺点。由于钟罩式反应器只能采用间歇操作方式，在一定程度上限制了产能。而且多晶硅棒在拆装和后续的破碎运输阶段容易引入杂质造成污染。

为了解决改良西门子法存在的问题，引入了流化床反应器生产多晶硅颗粒的方法。在流化床反应器中，含硅气体通过氢还原反应生成单质硅并沉积到多晶硅颗粒表面。由于流化床反应器内参与反应的硅表面积大，使反应速率大大增加，所以该方法的生产效率高、电耗小、成本低，比较适用于大规模生产太阳能级多晶硅。但是，流化床反应器也存在一定的缺点，比如，化学气相沉积高纯度多晶硅的反应对温度极为敏感，因此造成了反应生成的多晶硅会沉积到热壁表面。

石英和石墨是流化床反应器的重要结构材料，但石英构件表面沉积了一定量的多晶硅后，传热效率大大降低给传热造成了困难。而且由于石英的热膨胀系数较多晶硅相差一个数量级，当多晶硅沉积在相应壁面后，会造成该构件的破损，给工业操作带来安全隐患。

目前己有针对化学气相沉积方法制备多晶硅的流化床反应器的专利。建议采用石墨作为反应器内衬材料或导流筒材料，但石墨虽热膨胀系数与多晶硅相接近但强度低下经不起多晶硅颗粒的摩擦会出现掉渣等现象，同时污染了多晶硅。需要在石墨表面沉积一层高硬度、高耐磨的碳化硅涂层。

石墨表面沉积碳化硅的工艺方法目前已比较成熟，但由于多晶硅流化床尺寸巨大，需要大规格筒状石墨材料做表面气相沉积碳化硅处理。目前，工业上广泛应用的气相沉积炉其炉膛型式基本都是圆筒状，即在炉体内设有一个圆筒形加热区，直径不大，一般在500mm以下。无法适应大型炭/石墨材料产品的生产需求，只能对小型炭/石墨制品作气相沉积。

即使炉膛尺寸能满足大型炭/石墨材料产品的生产需求，但由于其炉膛尺寸太大，炉子升温时间长，炉膛各部温差也大直接影响了沉积质量，从而造成炉膛空间浪费，从而增加了能耗。

针对该问题，申请号为201320671039.7的实用新型专利公开了一种大型石墨套碳化硅涂层用气相沉积炉，包括炉体、炉盖及炉底，在炉体从外到内里依次有炉壳、外层保温屏、外层发热体、沉积腔、内层发热体及内层保温屏；的沉积腔为环状，由沉积腔外壁、沉积腔内壁、沉积腔顶盖及沉积腔底板组成；沉积腔底板上有进气孔；沉积腔外壁的外侧配置有外层发热体，的沉积腔内壁的外侧配置有内层发热体；的内层发热体的内侧有内层保温屏；的炉底配置有支承件砌体；内、外层保温屏的顶部设有保温盖，下部设有保温垫层；由外层保温屏、内层保温屏、保温盖及保温垫层构成了一个封闭的环状保温腔。

虽然该装置大尺寸的环状石墨件可以实现有效的气相沉积，但是存在着效率低以及热能浪费严重的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有装置存在生产效率低、热能浪费严重的问题，而提供一种卧式分段式石墨碳化硅涂层用气相沉积炉，采用分段式结构，能够提高生产的效率，便于规模生产；同时能够合理的利用热源，减少热能的浪费。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种卧式分段式石墨碳化硅涂层用气相沉积炉，包括炉体，所述炉体的两端分别配设有炉盖，其特征在于，所述炉体的底部配设有环形输送链板，所述环形输送链板由驱动电机带动旋转，所述炉体的内部空间经可开闭的密封门分为反应段和预冷段，所述反应段的炉体由外至内依次为炉壳、保温层和发热体，所述反应段的炉体配设有进气管，所述反应段的炉体顶部设置有排气管，所述预冷段的炉体由炉壳制成。

所述反应段的炉壳和预冷段的炉壳的配设有冷却水腔，所述冷却水腔配设有冷却水进口和冷却水出口。

所述进气管配设有气体分布盘。

所述反应段配有温度传感器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：