[发明专利]一种颗粒硅籽晶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅制备技术领域，具体涉及一种颗粒硅籽晶及其制备方法。

背景技术

改良西门子法和流化床法是制造多晶硅的主要方法，两种方法均需要多晶硅晶种作为硅沉积载体，改良西门子法通常采用的是圆柱形多晶硅细棒或正方体型多晶硅硅棒作为硅沉积载体，流化床法采用小粒径硅颗粒作为硅沉积载体。

颗粒硅籽晶通常采用研磨、破碎等机械粉碎方法制备。以破碎法制备颗粒硅籽晶为例，在多晶硅硅棒破碎过程中，引入外来杂质和碎颗粒表面氧化的概率很大，此外，很容易在破碎过程中产生硅粉尘，导致物料损失。低纯度颗粒硅籽晶是降低颗粒硅纯度的主要因素。

颗粒硅籽晶形貌对流化床工艺的稳定性有重要影响。不规则颗粒硅籽晶，即低球度颗粒硅籽晶在流化床中的占比越高，相对应地最小流化态速度越低，太低的最小流化态速度不利于流化床的稳定运行，会导致流化床沸腾程度提高，会增加床层孔隙率，更加容易产生硅粉尘。

发明内容

本发明的目的在于提供一种颗粒硅籽晶的制备方法，其能够制备出纯度、球度高的颗粒硅籽晶，具有较小的物料损失量并且不易产生粉尘。

本发明的另一目的在于提供一种颗粒硅籽晶，由上述的颗粒硅籽晶的制备方法制得，其纯度高、球度高。

本发明的实施例是这样实现的：

一种颗粒硅籽晶的制备方法，颗粒硅籽晶的制备方法包括熔融步骤：将多晶硅料加热至熔融状态，得到熔融多晶硅；分散步骤：将熔融多晶硅分散为多晶硅液滴；冷却步骤：将多晶硅液滴在空中进行冷却凝固，得到颗粒硅籽晶。

在本发明的一种实施例中，上述颗粒硅籽晶的制备方法中用于分散步骤的熔融多晶硅的温度为1420℃至2300℃。

在本发明的一种实施例中，上述颗粒硅籽晶的制备方法中用于分散步骤的熔融多晶硅的温度为1420℃至2000℃。

在本发明的一种实施例中，上述颗粒硅籽晶的制备方法中用于分散步骤的熔融多晶硅的温度为1500℃至1800℃。

在本发明的一种实施例中，上述颗粒硅籽晶的制备方法中用于分散步骤的熔融多晶硅的温度为1550℃至1600℃。

在本发明的一种实施例中，上述颗粒硅籽晶的制备方法的分散步骤包括利用喷嘴喷射熔融多晶硅，使熔融多晶硅分散为多晶硅液滴。

在本发明的一种实施例中，上述颗粒硅籽晶的制备方法的分散步骤包括利用机械拍打的作用力将熔融多晶硅分散。

在本发明的一种实施例中，上述颗粒硅籽晶的制备方法的分散步骤包括利用气流对熔融多晶硅进行冲击，使熔融多晶硅分散。

在本发明的一种实施例中，上述颗粒硅籽晶的制备方法的分散步骤包括将熔融多晶硅进行初步分散，得到小股多晶硅液流或液滴；再利用高速气流冲击或/和机械拍打的方法对小股多晶硅液流或液滴进行进一步分散。

一种颗粒硅籽晶，其通过用上述颗粒硅籽晶的制备方法制得。

本发明实施例的有益效果是：颗粒硅籽晶的制备方法包括熔融步骤：将多晶硅料加热至熔融状态，得到熔融多晶硅；分散步骤：将熔融多晶硅分散为多晶硅液滴；冷却步骤：将多晶硅液滴在空中进行冷却凝固，得到颗粒硅籽晶。该方法避免了传统破碎方法得到颗粒硅籽晶时产生硅粉尘的缺陷，并且制得的颗粒硅籽晶具有较高的纯度，由于多晶硅液滴在空中凝固成型，在凝固之前，多晶硅液滴在表面张力作用下呈球状，因此凝固而成的颗粒硅籽晶具有较高的球度。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面将对本发明实施例的一种颗粒硅籽晶及其制备方法进行具体说明。

一种颗粒硅籽晶的制备方法，其包括以下步骤。

1、熔融步骤：将多晶硅料加热至熔融状态，得到熔融多晶硅。

多晶硅料的来源可以是多晶硅棒料、多晶硅棒破碎料、硅粉尘料以及通过其他方法制备或者在其他过程中产生的多晶硅料。熔融多晶硅的温度控制为1420℃至2300℃；优选地，熔融多晶硅的温度为1420℃至2000℃；再优选地，熔融多晶硅的温度为1500℃至1800℃；进一步优选地，熔融多晶硅的温度为1550℃至1600℃。通过温度的控制，可以控制熔融多晶硅的粘度，即流动性能。熔融多晶硅的粘度随其温度上升而减小。

2、分散步骤：将熔融多晶硅分散为多晶硅液滴。