[发明专利]一种硅料提纯生产用晶体破碎装置及其破碎方法

说明书

技术领域

本发明属于硅料提纯技术领域，尤其是涉及一种硅料提纯生产用晶体破碎装置及其破碎方法。

背景技术

硅材料主要包括单晶硅和多晶硅，单晶硅和多晶硅的区别是：当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，若上述晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅；若上述晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。其中单晶硅，又称硅单晶，是一种半导体材料。近几年来，随着光伏产业的迅猛发展，单晶硅又被用来制作太阳能电池，呈现出供不应求的局面。随着高科技的发展，生产近乎完美的高质量单晶硅，是每一个材料厂家、器件厂家的共同愿望，这种单晶硅具有良好的断面电阻率均匀性、高寿命、含碳量少、微缺陷密度小、含氧量可以控制的特点。同时，多晶硅也是制作太阳能光伏电池的基本原材料之一。单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，并用直拉法生长无错位单晶的设备。

现如今，随着科技的发展，对硅材料的纯度要求越来越高。目前，对硅材料进行提纯处理时，通常均采用硅提纯设备(通常采用单晶炉)对需进行提纯处理的硅料进行提纯处理，并将经提纯后的硅料拉制形成硅棒。实际使用过程中，当需以采用单晶炉拉制形成的硅棒作为硅原料再次进行提纯处理时，需先对拉制形成的硅棒进行破碎及酸洗后才能回炉再利用，而此时被破碎的硅棒又称为硅料提纯棒。实际对硅材料进行提纯处理时，硅料提纯棒作可能会作为提纯用的硅原料进行重复多次使用，这就需要对硅料提纯棒进行多次破碎及酸洗。

目前，对拉制形成的硅棒(具体指硅料提纯棒)进行破碎时，通常均采用水爆机且基于水爆法的原理进行破碎处理。采用水爆机进行破碎处理的过程如下：首先，待硅棒经单晶炉拉制成型且温度冷却至室温后，将硅棒放入水爆机内；之后，采用水爆机先将硅棒加热到一定温度，再将加热后的硅棒置于冷水中使其破碎。经分析可知，采用水爆机对硅棒进行破碎时，存在以下缺陷和不足：第一、需购置水爆机，因而投入的设备成本较大；第二、需待拉制成型冷却至室温后才能通过水爆机进行破碎处理，则花费时间较长，大大影响了硅材料的提纯生产效率；第三、采用水爆机进行破碎处理时，需先对硅棒进行加热后，再置于冷水中进行破碎，因而投入的能源成本较大，同时由于加热需一定时间，因而破碎时间较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计合理、加工制作及使用操作简便且投入成本低、使用效果好的硅料提纯生产用晶体破碎装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种硅料提纯生产用晶体破碎装置，其特征在于：包括水爆池、将处于高温状态的硅棒移至水爆池周侧并倒进水爆池内的水爆车和接至水爆池内的冲洗管道，所述冲洗管道与供水装置相接且其上安装有冲洗控制阀；所述水爆池为由不锈钢材料制成且上部开口的水池，且所述水池底部设置有漏水口，所述漏水口与位于所述水池下方的排水管道相接，所述排水管道上安装有排水阀门；所述硅棒为采用单晶炉且按常规直拉法拉制成型的圆柱形硅棒；所述水爆车包括用于盛装硅棒的接晶体筒、水平安装在接晶体筒底部的行走机构和对晶体筒进行提拉的提拉机构，所述接晶体筒为上部开口且内部仅能容纳一根硅棒的圆柱筒，所述圆柱筒由不锈钢材料加工而成且其内径不小于所盛装硅棒的外径，所述圆柱筒呈竖直向布设且其内腔高度不低于硅棒的长度。

上述一种硅料提纯生产用晶体破碎装置，其特征是：所述水爆池与对硅棒进行拉制成型的所述单晶炉之间设置有供水爆车来回移动的移动通道，且水爆池与所述单晶炉之间的距离不大于50m。

上述一种硅料提纯生产用晶体破碎装置，其特征是：所述接晶体筒的中心轴线与其内部所盛装硅棒的中心轴线呈平行布设；且所述圆柱筒的内径不大于2D，其中D为硅棒的直径。

上述一种硅料提纯生产用晶体破碎装置，其特征是：还包括固定在接晶体筒外侧壁上且供人手推动的推动扶手。

同时，本发明还提供了一种方法步骤简单、实现方便且所需时间短、破碎效果好的硅料提纯生产用晶体破碎方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、移车至取晶位置：采用单晶炉并按常规直拉法完成硅棒的拉制过程，且停炉30min±5min后，将水爆车移至取晶位置；所述取晶位置为将所述单晶炉的副炉室旋转至能取出硅棒时，硅棒正下方的位置；

步骤二、移晶至副炉室：通过所述单晶炉的籽晶旋转提拉机构，将硅棒提升至所述单晶炉的副炉室内；此时，所述硅棒悬吊在籽晶夹头的正下方，所述籽晶夹头固定在重锤下方且所述重锤通过拉绳与所述籽晶旋转提拉机构相接；