[发明专利]破碎多晶硅棒的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及破碎多晶硅的装置和方法。

背景技术

多晶硅是通过在所谓的西门子反应器中使诸如三氯硅烷的硅化合物热分解而获得的，并在此以多晶棒的形式产生。

为了通过坩埚提拉制造单晶，首先必须将多晶棒破碎成为碎块。对于在太阳能工业中的应用，首先必须将生长的多晶棒破碎成为碎块。

在现有技术中，已知各种不同的用于破碎硅棒的方法。

US5,660,335A公开了一种破碎方法，其中用高压水注射击晶体棒。

US6,360,755B1描述了一种方法，其中借助通过电能产生的冲击波破碎晶体棒。

US4,871,117A建议，首先通过热作用使晶体棒松散，随后通过机械力的作用将其破碎。

US2010/025060A1描述了一种破碎工具，其包括气动活塞的驱动装置，从而借助空气压力将安装在壳体内的活塞由收缩位置引导至射出位置，还包括与壳体连接并且在活塞的运动方向上延伸的引导管以及锤头。

锤头的后端部以可移动的方式插入引导管的前端部内。在活塞由收缩位置移动至射出位置时，活塞的前端碰撞锤头的后端。

US7,360,727B2公开了一种用于破碎多晶硅棒的机械破碎装置，其包括底座以及破碎凿（破碎工具，Zerkleinerungsmeiβel）和对凿（配合工具，Gegenmeiβel），其中破碎凿和对凿的纵轴以与底座的纵轴成直角并且平行于底座的表面的方式取向，破碎凿和对凿以如下方式移动，位于底座的表面上的待破碎的硅棒可以在这些凿（工具，Meiβeln）之间调节，从而使在硅棒的区域内的所有的凿与硅棒接触，而且在硅棒前后的破碎凿可以在其纵轴方向上移动直至相对于对凿的安全距离，破碎凿借助在其纵轴方向上的打击式移动作用在硅棒上，并将其打碎。

US7,360,727B2同样公开了一种机械破碎多晶硅棒的方法，其中多晶硅棒位于高度可调节的底座上，并在此在破碎凿与对凿之间以如下方式调节，在硅棒的区域内的所有的凿与硅棒接触，而且在硅棒前后的破碎凿和对凿彼此接近直至安全距离，随后所有紧贴着硅棒的破碎凿开始实施重复的打击冲击，该打击冲击发挥破碎硅棒的作用。

US2011/068206A1描述了一种有效地破碎硅块体的破碎机，其中产生少量精细的经破碎的材料（粉末）。该破碎工具包括与活塞连接的锤头，其中锤头位于未使用压缩空气的静止位置，通过使用压缩空气而从静止位置移动，从而与硅块体碰撞。在破碎机中，多个彼此分离的各自具有一个锤头的破碎工具面对着位于底座上的硅块体。

已表明，通过在现有技术中已知的方法无法实现最佳的破碎效果。需要过多的能量或者需要多次重复的打击，以使硅破碎。这对于硅的污染有负面影响。此外，所用的组件的寿命也不能令人满意。

发明内容

基于上述问题，提出本发明的目的。

该目的是通过用于破碎多晶硅棒的装置实现的，该装置包括底座以及至少一个可移动的破碎凿及至少一个不可移动的砧座，其中至少一个破碎凿的纵轴以平行于或者几乎平行于底座的表面的方式取向，其中位于底座的表面上的待破碎的硅棒能够各自在破碎凿与砧座之间以如下方式加以调节，破碎凿和砧座能够各自在硅棒的区域内与硅棒接触，硅棒与砧座的接触点以及延伸穿过棒中心的硅棒横轴或者与该横轴平行并且相对于棒中心的距离最大为棒直径的30％的硅棒的轴各自位于破碎凿的纵轴上或者位于与破碎凿的纵轴平行并且相对于破碎凿的纵轴的距离最大为棒直径的30％的轴上。

本发明的目的还是通过用于破碎多晶硅棒的方法实现的，其中多晶硅棒位于底座上，并在此在至少一个可移动的破碎凿和至少一个不可移动的砧座之间以如下方式加以调节，破碎凿和砧座能够各自在硅棒的区域内与硅棒接触，硅棒与砧座的接触点以及延伸穿过棒中心的硅棒横轴或者与该横轴平行并且相对于棒中心的距离最大为棒直径的30％的硅棒的轴各自位于破碎凿的纵轴上或者位于与破碎凿的纵轴平行并且相对于破碎凿的纵轴的距离最大为棒直径的30％的轴上，随后开始打击冲击，其中在开始打击冲击时凿和硅棒不接触，其中破碎凿发挥破碎硅棒的作用。

所述硅棒优选为基本上旋转对称的、具有基本上为圆形的截面的、具有纵轴和横轴的物体。

破碎凿的纵轴或者与破碎凿的纵轴平行并且相对于破碎凿的纵轴的距离最大为棒直径的30％的轴、穿过棒中心的横轴或者与其平行并且与其的距离最大为棒直径的30％的轴以及与砧座的接触点优选形成一个轴。

优选使用多个破碎凿和相等数量的砧座。