[发明专利]一种多晶硅的提纯方法及其凝固装置

权利要求书

1.多晶硅定向凝固装置，为焦炭炉，设有炉体、炉盖和温度控制系统，其特征在于还设有耐火保温层、焦炭燃烧室和石墨容器，炉体由外壳和内衬组成，外壳下方设有进气口，内衬设于外壳内侧；炉盖位于炉体正上方，炉盖设有吊钩、排气口和加料口；焦炭燃烧室设于耐火保温层的内部区域，焦炭燃烧室的下方构筑炉桥，炉桥下方与炉体侧面进气口相通；石墨容器位于焦炭燃烧室正中间，石墨容器用于硅液的凝固。

2.如权利要求1所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于炉体为方型结构，外壳为角铁和钢板焊接成形，内衬为石棉板保温内衬。

3.如权利要求1所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于炉盖由内层和外层组成，内层为钢层，外层为耐火泥层。

4.如权利要求1所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于耐火保温层为耐火砖砌筑的耐火砖保温层，焦炭燃烧室呈方形。

5.如权利要求1所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于石墨容器为方形石墨容器，由石墨加工而成；或由5块方形石墨板拼装而成方形石墨容器，方形石墨容器四周的石墨板采用齿状榫头连接，5块方形石墨板之间的连接面内侧夹角采用烧结粘接剂粘接。

6.如权利要求1所述的多晶硅定向凝固装置，其特征在于温度控制系统设有热电偶、信号处理模块、模/数转换模块、可编程控制器、微机、输出控制模块和鼓风机，热电偶安装在炉体侧面中部，热电偶接信号处理模块的输入端；信号处理模块的输出端接模/数转换模块的输入端，模/数转换模块与可编程控制器的输入端连接，输出控制模块与可编程控制器的输出端连接，输出控制模块的输出端接鼓风机，鼓风机位于炉体两侧面的进气口。

7.多晶硅的提纯方法，其特征在于其步骤为：

1)将3N金属硅硅粉100～250kg投入中频感应炉熔化成硅水，去除杂质；

2)将石墨容器放置于焦炭燃烧室底部的底座和炉桥的正上方，将正在燃烧的焦炭放入焦炭燃烧室，焦炭的高度高于石墨容器；盖上炉盖，开启鼓风机燃烧焦炭，加热石墨容器；

3)焦炭炉石墨容器的温度加热至1100℃以上，中频感应炉将金属硅液体温度加热至1550～1800℃，将整台焦炭炉运送到中频感应炉前，吊开炉盖，将金属硅液体倒入石墨容器，硅水倒至离石墨容器上端口15～20cm处，在硅水上方覆盖稻壳，然后盖上石墨容器的容器盖；

4)将整台焦炭炉从中频感应炉前运送回到原来的位置，安装连接热电偶，焦炭燃烧室加焦炭，焦炭炉的温度升至1300～1450℃，再使焦炭炉的温度按照2～10℃/h的速度下降，到焦炭炉的温度降至700～900 ℃停止鼓风，自然降温至600℃以下，揭开盖子，当温度下降至80℃以下时，取出硅锭，即得到提纯的多晶硅。

8.如权利要求7所述的多晶硅的提纯方法，其特征在于在步骤2)中，所述的焦炭的高度高于石墨容器5cm。

9.如权利要求7所述的多晶硅的提纯方法，其特征在于在步骤4)中，将整台焦炭炉从中频感应炉前运送回到原来的位置，安装连接热电偶后，使焦炭燃烧室加满焦炭，放置鼓风机并使其出风口对准炉体侧面进气口处，在炉体与炉盖接合部垫上耐火密封层，盖上炉盖，启动温度控制电路，使焦炭炉的温度升至1300～1450℃后，保温时间1～2h。

10.如权利要求7所述的多晶硅的提纯方法，其特征在于在步骤4)中，通过调整鼓风机，使焦炭炉的温度下降，温度控制要求正负偏差小于1℃。