[发明专利]一种多晶硅还原炉及其炉筒内壁功能层的制备工艺

说明书

本发明公开了一种多晶硅还原炉，包括炉筒（1），炉筒安装在底盘（6）上，炉筒由炉筒内壁（3）和炉筒外壁（10）组成，炉筒外壁与炉筒内壁之间设置水腔（4），炉筒上、中、下部位分布至少3个视镜孔，视镜孔贯穿炉筒内壁、外壁，炉筒下部设有冷媒体进入口（5），炉筒上部设有冷媒体排出口（2），炉筒内壁上设有喷砂粗化层（11），喷砂粗化层上设有镍基钨合金和/或钴基钨合金形成的功能层。也公开了其功能层的制备工艺，通过等离子喷涂或超音速火焰喷涂工艺喷涂合金功能层。采用本发明的多晶硅还原炉，能够减少热量损失，达到5%～30%节电效果；提高多晶硅电阻率；炉筒内壁耐磨，使用时间长；便于修复炉筒内壁，提高还原炉利用率。

技术领域

本发明涉及一种还原炉，具体是一种多晶硅还原炉及其炉筒内壁功能层制备工艺，属于多晶硅还原炉制备技术领域。

背景技术

高纯度的多晶硅是电子及太阳能光伏产业的基础原料，多晶硅的生产绝大部分采用改良西门子工艺，主要工艺过程为：一定比例的氢气H2和高纯度的三氯氢硅SiHCl3气体在特定的压力下被输送到多晶硅还原炉内，在导电硅棒上进行气相沉积反应生成多晶硅，反应温度控制在1100℃左右，经过一定时间后，生长为多晶硅硅棒，在反应的同时会产生四氯化硅SiCl4，二氯二氢硅SiH2Cl2，氯化氢HCl，硅粉等副产物。反应在高温、强腐蚀性的恶劣环境内进行。

多晶硅生产需要大量的电能，一般来讲电力成本占多晶硅产品成本的50%-70%，如何降低电力成本是困扰多晶硅生产成本高的难题。多晶硅在还原炉内生长过程可知，高温硅棒对还原炉炉筒内壁和底盘辐射，而还原炉炉筒内壁温度不得高于500℃，目的为防止硅沉积在还原炉炉筒内壁上，还原炉水腔式结构使得大量的热量通过传导及辐射效应被冷却水带走，能量消耗非常大。提高单炉的生产规模和减少辐射损失可以明显降低单位能耗。另外还原炉炉筒制备采用的爆炸成型复合板卷轧焊接成型工艺，工艺复杂、费用高、制作时间长，一个炉筒需要3个月左右的制备时间。因倒棒、长时间气态反应物或/和生成物携带硅粉对炉筒内壁冲刷等原因，造成炉筒内壁磨损、粗糙度增加等情况时，还原炉炉筒内壁会游离出杂质，污染多晶硅、降低产品质量，同时降低还原炉反射率，增大多晶硅生产电耗。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种多晶硅还原炉，在还原炉炉筒内壁设置一层合金的功能层，能够降低能量流失，达到节约电能，提高多晶硅电阻率的效果，且可通过喷涂功能层修复还原炉，提高还原炉的利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种多晶硅还原炉，包括炉筒，所述炉筒安装在底盘上，所述炉筒由炉筒内壁和炉筒外壁组成，所述炉筒外壁与炉筒内壁之间设置水腔，所述炉筒上、中、下部位分布至少3个视镜孔，所述视镜孔贯穿炉筒内壁、外壁，所述炉筒下部设有冷媒体进入口，所述炉筒上部设有冷媒体排出口所述炉筒内壁上设有喷砂粗化层，所述喷砂粗化层上设有功能层，所述功能层为镍基钨合金和/或钴基合金形成的功能层。

所述的冷媒体优选脱盐水。从冷媒体进入口进入，从冷媒体排出口排出，冷却炉筒内壁，防止温度过于500℃，硅沉积在炉筒内壁上，同时通过热传导及热辐射效应带走一部分热量，并且防止水腔中结水渍，影响热传递，防止水腔阻塞。

其中视镜可以观察多晶硅沉积情况，出现异常情况，有利于及时调整工艺参数。

其中，所述喷砂粗化层为通过喷砂工艺形成的具有不规则凹凸表面的结构。具有增加功能层结合力的作用。