[实用新型]一种多晶硅分解炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多晶硅生产设备，尤其是涉及一种用于硅烷法生产多晶硅的多晶硅分解炉。

背景技术

随着绿色可再生能源的倡导和发展，晶体硅太阳能电池作为新兴的清洁可再生能源得到了迅速的发展，因其具有直接将太阳能转换为电能，且寿命长、维护简单等优点而备受人们的青睐。晶体硅太阳能电池的迅速发展，极大地刺激了多晶硅的市场需求，导致多晶硅供不应求，价格也不断地攀升。多晶硅的紧缺和居高不下的价格已经成为制约我国信息产业和光伏产业发展的瓶颈。因此，提高太阳能级的高纯多晶硅的国内产量已迫在眉睫。

目前，制备太阳能级的高纯多晶硅的主要方法有改良西门子法、硅烷法等。其中，改良西门子法，是将氯气和氢气合成氯化氢，氯化氢和硅粉在一定温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的高纯三氯氢硅与氢气按比例混合后，在一定的温度和压力下通入多晶硅还原炉内，在直径3至5毫米、长2.3至2.5米的导电硅芯上进行反应沉积生成多晶硅，反应温度控制在1080℃左右，最终生成直径为20厘米左右、长约2.4米的棒状多晶硅，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢等副产物。改良西门子法是目前电子级高纯多晶硅的唯一生产方法，也是目前太阳能级的高纯多晶硅的主要生产方法。

硅烷法采用四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法以及硅直接氢化等方法制备硅烷(SiH₄)，将生成的硅烷与氢气按比例通入一定温度和压力下的多晶硅分解炉内，在通电高温硅芯上进行分解生成直径约为150mm的棒状多晶硅产品，同时生成副产物氢气。该方法的优点是生产效率高、能耗低、成本低、适合大规模生产，目前也在太阳能级高纯多晶硅生产中应用。但是该方法却不能成为多晶硅生产的主要工艺，主要有以下几种原因：1、安全性较差、易发生爆炸，而且生产出的产品纯度不高；2、使用的多晶硅分解炉生产多晶硅的产量较小。

多晶硅还原炉是改良西门子法生产多晶硅的主要设备，该多晶硅还原炉的产量较高，但是其不能用于硅烷法生产多晶硅。目前，用于硅烷法生产多晶硅的分解炉为一种悬挂式多晶硅分解炉，如图4所示，其包括炉体8，炉体8的下端设置有进气管81，炉体8的上端设置有出气管82，炉体8的顶部悬挂设置有六对钼丝83，每对钼丝83的两端分别为正极和负极，钼丝83的长度约为1米，直径约为2毫米，炉体8的侧面开设有快开操作入孔84，通过快开操作入孔84可安装钼丝和取下生成的多晶硅，该多晶硅分解炉工作时硅烷气体从进气管81进入炉体8内，硅烷气体在悬挂于炉体8的顶部的钼丝83表面上分解生成直径为40毫米的多晶硅，废气则从出气管82排出，生成的多晶硅可通过快开操作入孔84取出，这种多晶硅分解炉结构简单、使用方便，但其存在以下缺点：1、其产量较小，生产规模较小，不能较好地满足市场需求；2、硅烷在高温下通常会分解生成多晶硅和氢气，而硅烷在这种多晶硅分解炉内，当钼丝辐射产生的热量使整个多晶硅分解炉内温度升高时，就会有一部分的硅烷不能在钼丝的表面分解，直接在多晶硅分解炉内部空间分解成细小的多晶硅颗粒，这种细小的多晶硅颗粒利用价值很低，并且其会随着气流从多晶硅分解炉的出气管排出，造成了一定的浪费，降低了生产效率；3、当钼丝辐射产生的热量使整个多晶硅分解炉内温度升高时，为保证多晶硅分解炉的正常使用，需将炉体的壁加厚，这样必然提高了生产成本。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在保证生产得到的多晶硅具有较好的质量的同时，能够有效提高多晶硅的生产产量，降低生产能耗的多晶硅分解炉。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多晶硅分解炉，包括带冷却水夹套的底盘和带冷却水夹套的钟罩式双层炉体，所述的钟罩式双层炉体设置于所述的底盘上，其特征在于所述的底盘上均匀设置有十二个电极单元，每个所述的电极单元的中心设置有纵向贯穿所述的底盘的硅烷气体进气管，所述的硅烷气体进气管的第一端口为气体进口，所述的硅烷气体进气管的第二端口与所述的钟罩式双层炉体相连通，每个所述的电极单元包括按正方形排列的四个电极，所述的电极纵向贯穿设置于所述的底盘上，所述的电极的第一端位于所述的底盘的下方，所述的电极的第二端位于所述的钟罩式双层炉体内，每个所述的电极单元中以两个所述的电极为一组，并在该组的两个所述的电极的第二端之间连接有一个硅芯。