[发明专利]用于太阳能电池的冶金硅的提纯设备和方法

权利要求书

1.一种形成用于光伏装置的高品质硅材料的系统，所述系统包括：

具有内部区域的坩埚，所述坩埚由石英材料制成，该石英材料能够承受至少1400摄氏度的温度，所述坩埚被配置为处于竖直位置并且具有露出熔化材料的开口区域；以及

包括弧加热器的能量源，被配置在所述开口区域之上并且在被露出的熔化材料和所述弧加热器的喷口区域之间隔开一个间隙，以在被露出的熔化材料的中心区域的附近形成确定的温度分布，同时保持所述熔化材料的外部区域的温度低于所述坩埚的石英材料的熔点。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述弧加热器是被配置为发射受激氩物质以将热量传递到所述熔化材料的一部分的等离子枪，所述弧加热器配置有热传递装置，以冷却所述弧加热器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述弧加热器能够通过电源点火。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述弧加热器包括20kW及20kW以上的额定功率并且能够根据占空比产生脉冲。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述喷口区域具有约0.5厘米至约2厘米的最大尺寸。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，最高温度分布大于约3000摄氏度，以从所述熔化材料去除磷实体。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述熔化物质包括由至少所述最高温度分布所形成的温度梯度导致的对流。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述对流导致所述熔化材料内的混合。

9.一种形成用于太阳能电池的高品质硅材料的系统，所述系统包括：

具有内部区域的坩埚，所述坩埚由石英材料制成，该石英材料能够承受至少1400摄氏度的温度，所述坩埚被配置为处于竖直位置并且具有露出熔化材料的开口区域；

包括弧加热器的能量源，被配置在所述开口区域之上并且在被露出的熔化材料和所述弧加热器的喷口区域之间隔开一个间隙，以在被露出的熔化材料的中心区域的附近形成确定的温度分布，同时保持所述熔化材料的外部区域的温度低于所述坩埚的石英材料的熔点；以及

喷嘴区域，被配置为输出氩气，以在所述熔化材料的所述中心区域的附近形成浅凹区域。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述氩气具有适于形成所述浅凹区域的流速，所述浅凹区域包括多个凹陷区域，各个凹陷区域被上升区域分隔开。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述喷嘴区域与氩气源耦接，所述喷嘴区域包括陶瓷材料。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述氩气源能够与弧管相独立地操作，其中，所述熔化材料包括0.7帕斯卡·秒的粘度，并且其中，所述氩气源的纯度为99.99%及99.99%以上。

13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述浅凹区域设置有增大的表面区域，以使气流与所述熔化材料相互作用，其中，所述浅凹区域具有至少1厘米及1厘米以上的深度。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述增大的表面区域比没有所述浅凹区域的表面区域大至少三倍。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述增大的表面区域比没有所述浅凹区域的表面区域大至少五倍，其中，所述熔化材料的特征在于湍流，并且其中，所述弧加热器被配置为面对所述熔化材料的所述露出区域的选定部分。

16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述坩埚经受覆盖气体，以保持所述坩埚内的所述熔化材料。

17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述坩埚经受含氩气的覆盖气体，以保持所述坩埚中的所述熔化材料，所述覆盖气体适于保持所述熔化材料不被氧化。

18.根据权利要求1所述的系统，进一步包括被配置为使得蒸发的熔化材料的一部分返回所述熔化材料的运载气体。

19.根据权利要求1所述的系统，进一步包括多个表面区域，所述多个表面区域被配置为使得磷物质的主要部分被耗尽，同时使硅物质的主要部分返回所述熔化材料。