[发明专利]高纯多晶硅的提纯系统及提纯方法

权利要求书

1.一种高纯多晶硅的提纯系统，包括：置于密闭腔体(1)中的硅料熔化 装置(2)、电迁移装置(3)和定向凝固装置(4)，其特征在于：

硅料熔化装置和电迁移装置通过第一溢流管(21)连接，电迁移装置和定 向凝固装置通过第二溢流管(31)连接；

所述的硅料熔化装置(2)由置于中频感应圈(22)中的熔化坩埚(23)组 成，在熔化坩埚上方，密闭腔体(1)的顶面安置有真空加料装置(5)；第一溢 流管(21)从熔化坩埚底部正中间伸入熔化坩埚(23)内，伸入高度为熔化坩 埚深度的1/3至2/3，第一溢流管的上端口安置有防止硅块落入溢流管的分料锥 (51)，第一溢流管(21)的下端伸入电迁移保温腔(32)，熔化的硅液通过第一溢 流管流入电迁移槽(33)的一端；

所述的电迁移装置(3)包括：架空在电迁移保温腔(32)中的电迁移槽(33)， 在电迁移槽的长度方向的相对两侧分别设置有电极板(34)，通过导线与密闭腔 体(1)外的直流电源连接；电迁移槽(33)的另一端有三根横向均布的从电迁 移保温腔(32)底部穿入电迁移槽(33)内的溢流管，这三根溢流管的伸入高 度为电迁移槽深度的1/3至2/3，它们之间由固定在电迁移槽横向侧壁的分流挡 板(35)分隔，其中中间的一根为收集高纯硅液的第二溢流管(31)，两边为收 集高杂质浓度硅液的第三溢流管(36)，第三溢流管通向回收槽(37)，第二溢 流管通向定向凝固装置(4)的凝固坩埚(41)中，分流挡板(35)的高度高于 伸入电迁移槽的第二溢流管的高度，分流挡板的长度为溢流管直径的2至3倍；

所述的定向凝固装置(4)包括：置于凝固保温腔(42)中的周围置有电阻 加热器(44)的凝固坩埚(41)，凝固坩埚(41)置于升降平台(43)上，升降 平台由支撑杆(45)支撑，由密闭腔体外的升降控制装置(46)控制。

2.一种高纯多晶硅的提纯方法，其特征在于步骤如下：

A.首先对密闭腔体(1)抽真空或通入保护性气体，通过真空加料装置(5) 向硅料熔化装置(2)的熔化坩埚(23)加入硅料，同时对中频感应加热圈(22) 施加功率，使硅料熔化成硅液，并使硅液达到熔化坩埚内的第一溢流管(21) 的高度，保持硅液温度稳定在1450～1600℃，使硅液具有良好的流动性；

B.随后继续加入硅料，使硅液通过第一溢流管(21)流入电迁移槽(33) 内，同时对电迁移槽内的电极板(34)施加电场，随着电迁移槽内硅液增多， 当电迁移槽内液面达到电迁移槽内的溢流管的高度时，使硅液中的电流密度达 到1～100A/cm²，维持硅液温度在1450～1600℃；

C.硅液从电迁移槽一端流入从另一端溢流流出，在电迁移槽内形成匀速的 定向流动，调节硅料加入速度，使硅液在电迁移槽内的停留时间达到10分钟以 上，在直流电场的作用下，硅液经电迁移作用后，经过分流挡板分流，中间纯 度较高的硅液经第二溢流管(31)流入凝固坩埚(41)中进行铸锭，两边纯度 较低的硅液经第三溢流管(36)流入回收槽(37)待重新处理；

D.在电迁移槽硅液流入定向凝固装置(4)的定向凝固坩埚(41)之前， 调节电阻加热器(44)，温度加热至1420～1500℃，随着定向凝固坩埚内的硅液 高度增加，驱动升降装置(46)，使升降平台(43)逐渐下降，使坩埚底部的温 度降低，晶体从坩埚底部开始向上生长，调节加热功率与坩埚下降速度，使晶 体的生长速度为5～50mm/h；

E.最后将定向凝固获得高纯的多晶硅锭，切去头部和尾部，以及四周与坩 埚接触的部分，余下部分可直接用于切片制作太阳电池。