[实用新型]一种介质熔炼后硅料高效提纯的装置

说明书

本实用新型涉及太阳能级多晶硅制造领域，尤其涉及一种介质熔炼后硅料高效提纯的装置。本实用新型装置的熔炼坩埚的结构为由后端向导液口倾斜；熔炼坩埚内具有若干间隔，每个间隔内槽对应一个熔炼槽，每个熔炼槽对应一个导液口；且使用时电子束熔炼能量分布模式与熔炼坩埚的结构相应的为自后端向导液口逐渐减小。本实用新型使用时通过电子束熔炼能量分布模式的选择，并选用多模熔炼坩埚结构，用来去除介质熔炼后硅料当中的碳化硅及挥发性杂质元素，成本低、效果好。

技术领域

本实用新型涉及太阳能级多晶硅制造领域，尤其涉及一种介质熔炼后硅料高效提纯的装置。

背景技术

介质熔炼作为冶金法制备太阳能级多晶硅整个生产流程中的重要工艺组成部分，能够高效去除硅中的硼杂质，得到低硼含量硅料的同时，会在介质熔炼过程中，由于生产工艺的限制，引入碳及氧杂质，而碳与液态硅反应形成碳化硅，残留在介质熔炼后的硅料当中，同时硅料自身含有的磷等挥发性杂质仍然残留在介质熔炼后的硅料中。当前条件下，一般通过定向凝固技术将SiC去除，同时将定向凝固后的硅料再进行电子束或真空熔炼再来去除其中的挥发性杂质，这就导致生产工艺繁琐，流程较长，生产成本过高，同时，最终合格硅料的获得率较低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有技术一般通过定向凝固技术将SiC去除，同时将定向凝固后的硅料再进行电子束或真空熔炼再来去除其中的挥发性杂质，这就导致生产工艺繁琐，流程较长，生产成本过高，同时，最终合格硅料的获得率较低。

为解决上述问题，本实用新型提出一种介质熔炼后硅料高效提纯方法与装置，通过电子束熔炼能量分布模式的选择，并选用多模熔炼坩埚结构，用来去除介质熔炼后硅料当中的碳化硅及挥发性杂质元素，成本低、效果好。

为达到上述目的，本实用新型由以下技术方案实现：一种介质熔炼后硅料高效提纯的装置，熔炼坩埚的结构为由后端向导液口倾斜；熔炼坩埚内具有若干间隔，每个间隔内槽对应一个熔炼槽，每个熔炼槽对应一个导液口。

进一步的，所述熔炼坩埚的倾角为5-10°。

进一步的，熔炼坩埚下方连接熔炼坩埚轴，熔炼坩埚轴与机构通过动密封连接，机构外部设有熔炼坩埚翻转液压系统及水平移动电机，通过液压系统实现熔炼坩埚的翻转功能，通过水平移动电机来操控熔炼坩埚的水平移动。

进一步的，所述介质熔炼后硅料的高效提纯的装置包括送料机构、炉体、电子枪、熔炼坩埚、凝固坩埚；炉体由内外两侧组成，中间为中空结构，作为冷却水通道，送料结构连接在炉体的上端，炉体的一侧与吸真空结构相连，上方为电子枪，向下发射电子束，电子枪与吸真空结构相连；炉体内、电子束照射方为熔炼坩埚，熔炼坩埚的后端位于送料机构的送料口下方，导液口端位于凝固坩埚的开口上方；凝固坩埚设于炉体底部。

进一步的，所述电子枪的数量为1个。

进一步的，所述炉体的一侧的吸真空结构为依次连接的机械泵Ⅰ、罗茨泵Ⅰ、扩散泵Ⅰ，扩散泵的端部与炉体相连，将炉室内空气抽走，构建真空环境；电子枪一侧的吸真空结构为依次连接的分子泵、罗茨泵Ⅱ、机械泵Ⅱ，分子泵的端部与电子枪相连，构建电子束熔炼所需要的真空条件。

进一步的，炉体的一侧设有充气阀。

一种电子束多模熔炼介质熔炼后硅料的方法，采用上述装置，电子束熔炼能量分布模式与熔炼坩埚的结构相应的为自后端向导液口逐渐减小。

进一步的，电子束熔炼能量分布模式与熔炼坩埚的结构相应的为自后端向导液口按照16％-14％-11％-9％逐渐减小。

进一步的，具体包括以下步骤：

第一步：将介质熔炼后的硅料经过破碎、清洗、烘干后的600kg原料装入电子束熔炼炉的送料机构中；