[发明专利]一种卡接式硅芯组件

说明书

本发明公开了一种卡接式硅芯组件，其包括竖直方向平行间隔设置的两根竖直硅芯和一根水平方向设置的硅芯横梁，所述硅芯横梁搭接于所述两根竖直硅芯的顶端之间，整体形成倒“U”型结构，所述硅芯横梁采用整体的硅材料切割而成且其横截面为“十”字型结构，所述竖直硅芯包括分体结构的两根硅芯单体，所述硅芯单体采用整体的硅材料切割而成且其横截面为“∟”型结构，且所述硅芯横梁上位于底部的侧边上间隔开设有两个卡槽，两根硅芯单体的折弯处卡入卡槽内将竖直硅芯和硅芯横梁连接。上述卡接式硅芯组件强度高，装炉方便，不易折断，倒炉几率小。卡接而成的整体的硅芯组件重量轻，表面积大，加工难度小和成本低。

技术领域

本发明属于多晶硅原料加工技术，尤其是涉及一种卡接式硅芯组件。

背景技术

由于光伏行业的快速发展，高纯多晶硅原料的需求增长迅猛，目前国内外生产多晶硅原料的工艺大部分都是三氯氢硅氢还原法,即改良西门子法,改良西门子法或其他类似方法生产大直径多晶硅的主要设备是多晶硅还原炉，首先在多晶硅还原炉内将三根圆形或方形的硅芯搭接成倒U型，在细长的硅芯上通上电源，使硅芯加热发红，直至表面温度达到1050-1100摄氏度，通入高纯的三氯氢硅和氢气，使其在高温下发生氢还原反应，使三氯氢硅中的硅分子堆积在硅芯上，使其的直径不断地增大，通常，硅芯的直径在7-15毫米，可以是圆形也可以是方型，或是其他形状，最终通过氢还原反应使直径不断地增大到120-200毫米，生产出高纯太阳能级6N或电子级11N的多晶硅原料棒，破碎后再利用CZ直拉单晶炉拉制成单晶棒，或使用多晶硅铸锭炉铸成多晶硅硅锭。

现硅芯的制备方法有二种，传统的方法是用CZ法(区熔提拉法)，生产效率低，电力消耗大，设备投资大。另一种是用金刚石工具切割法，采用使用金刚石线锯的数控多晶硅硅芯多线切割机床或类似设备，用于硅芯的制备。通过利用电镀上金刚石微粒的细钢丝线在被加工工件上高速地往复运动或单向移动，将直径100-300mm硅棒压在该机床用金刚石线交叉组成的方形线网上，从而将该硅棒切割成细长的方形硅芯，电力消耗小，加工效率高。

通常将这种用于多晶硅CVD多晶硅还原炉的倒U型搭接的硅芯组合体称作为“硅芯组件”。现有技术在搭接硅芯组件时，通常使用直径为8-10mm的圆形硅芯，或者使用7*7～15*15mm的方形硅芯。在CVD还原反应过程中，反应生成的硅材料不断沉积在硅芯表面，硅芯的表面积会越来越大，反应气体对硅芯表面的碰撞机会和数量也会随之增大。当单位面积的沉积速率不变时，硅芯表面积越大，单位时间生产的多晶硅重量也越多。所以，为提高多晶硅单位时间的产量，提高初始硅芯组件的表面积，不但可以提高多晶硅的产量，同时，由于反应时间的缩短，其生产成本也可以大幅降低。但采用通常使用的实心圆形硅芯或者方形硅芯，大直径圆形或者方形硅芯的应用，虽然可以显著降低多晶硅的生产成本，但硅芯的生产成本很高，而且由于硅芯的重量加大，硅芯的重量的加大，造成硅芯重量在多晶硅产品中的重量占比越来越大，严重影响硅材料的纯度。

所以，各个国家的技术人员多在致力于研发表面积大，而且重量轻的多晶硅硅芯，但是现有技术中的硅芯组件普遍存在加工难度大和成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卡接式硅芯组件，以解决现有技术中硅芯组件存在的加工难度大和成本高的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种卡接式硅芯组件，其包括竖直方向平行间隔设置的两根竖直硅芯和一根水平方向设置的硅芯横梁，所述硅芯横梁搭接于所述两根竖直硅芯的顶端之间，整体形成倒“U”型结构，其中，所述硅芯横梁采用整体的硅材料切割而成且其横截面为“十”字型结构，包括互相垂直的四条侧边，所述竖直硅芯包括分体结构的两根硅芯单体，所述硅芯单体采用整体的硅材料切割而成且其横截面为“∟”型结构，包括互相垂直的两条侧边，且所述硅芯横梁上位于底部的侧边上间隔开设有两个卡槽，两根硅芯单体的折弯处卡入卡槽内将竖直硅芯和硅芯横梁连接。

特别地，所述两个卡槽以该侧边的中心为对称点对称排布。