[发明专利]硅烷分解法多晶硅制备设备

说明书

  

技术领域

本发明涉及一种多晶硅制备设备，具体地说，涉及一种利用硅烷的热分解反应制取多晶硅制备设备。 

背景技术

多晶硅是制备单晶硅和太阳能电池的原材料，是全球电子工业及光伏产业的基石。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。 

现有的多晶硅生产工艺技术主要有：改良西门子法、冶金法、硅烷法。 

改良西门子法：国内大多数厂家采用改良西门子法生产多晶硅（即三氯氢硅法）属高能耗的产业。在三氯氢硅法生产过程中，会排出四氯化硅、氯化氢等尾气。特别是四氯化硅，如果不做处理，将会严重污染环境。业内人士介绍，现在国内的大多厂家，每生产出1吨多晶硅，就会产生12吨四氯化硅。其中电力成本约占总成本的70％左右，同时具有工艺流程长、投资大、技术操作难度大等缺点。 

冶金法：冶金法的主要工艺是：（1）选择纯度较好的工业硅进行水平区熔单向凝固成硅锭；（2）除去硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分；（3）进行粗粉碎与清洗；（4）在等离子体融解炉中除去硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，（5）除去第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分（6）经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中除去磷和碳杂质，直接生成出太阳能级多晶硅。国外对冶金法研究至少已有25年时间，但是至今还不能真正为光伏产业提供质量合格的硅材料。因此，试图用冶金精炼方法生产出满足太阳能电池质量要求的多晶硅不是近期可达到的。 

硅烷法：即利用硅烷(SiH4)的热分解反应制取高纯硅，新硅烷法近几年发展较快，确实有许多改良西门子法无法比拟的优点。 

目前主要利用硅烷(SiH4)热分解反应制取高纯度硅，硅烷(SiH4) 热分解制多晶硅生产过程中高危易爆炸，对硅烷分解法多晶硅制备设备安全系数要求高，但目前硅烷分解法多晶硅制备设备普遍存在安全性差、产能低的问题。 

发明内容

本发明为克服硅烷法制备多晶硅存在的缺陷，提供了一种安全系数高、产能高的硅烷分解法多晶硅制备设备。 

本发明的硅烷分解法多晶硅制备设备的技术方案是这样的：其包括主反应室、气源单元、控制单元、电源单元、打压单元、真空单元，气源单元、控制单元、电源单元、打压单元、真空单元都和主反应室连接，气源单元和储存罐连接。 

所述的各单元分层设置，分为两层，主反应室设置在第二层，真空单元、气源单元、打压单元、电源单元都设置第一层。 

所述主反应室包括炉壁，炉壁内设置炉膛，炉膛内设置进气管、电极、硅芯、内部冷却管，进气管设置在炉膛的中央，电极、内部冷却管和硅芯围绕进气管设置，炉壁设置有夹层，夹层内设置冷却管道。 

所述主反应室设置炉盖，炉盖上设置溢流装置。 

所述主反应室外设置升降机构。 

所述气源单元包括硅烷储存罐、控制柜、硅烷氢气分离装置、硅烷氢气分离后加压装置、氢气储存罐，硅烷氢气装置和主反应室连接，硅烷氢气分离装置连接两个分路，一路由硅烷氢气分离后加压装置、氢气存储罐组成，硅烷氢气分离后加压装置、氢气存储罐串联后分别和气源柜和氢气回收装置连接，另一路由硅烷氢气分离后加压装置、硅烷存储罐，硅烷氢气分离后加压装置、硅烷存储罐串联后和控制柜连接。 

所述控制单元设置为由CPU集中控制的PLC控制单元。 

 本发明由于采用上述结构，保证了硅烷分解这一危险化学反应稳定运行，控制效果良好，提高了整个生产流程的安全性和高效性。操作人员通过组态王界面，细致了解热分解炉运作状况，减少事故发生率，最终实现了系统安全高效、节能降耗的目标。 

附图说明

图1是本发明的原理图。 

图2是本发明的布置图。 

图3是本发明的主反应室的结构示意图。 

图4是本发明的观察窗的结构示意图。 

1-主反应室、2-气源单元、3-控制单元、4-电源单元、5-打压单元、6-真空单元、7-辅助加热单元、9-变压器、10-高压连接单元、11-炉壁、12-炉膛、13-气管、14-电极、15-硅芯、16-内部冷却管、17-炉壁冷却管、18-底板、19-双层观察窗、20-侧吹管、21-膨胀节、22-硅烷储存罐、23-硅烷氢气分离装置、24-硅烷氢气分离后加压装置、25-氢气存储罐、26-氢气回收装置。 

具体实施方式