[发明专利]一种多晶硅硅芯焊接方法

说明书

本发明公开了一种多晶硅硅芯焊接方法,涉及多晶硅生产领域，采用激光照射需焊接的两硅芯断面，加热至熔融状，然后将两硅芯对接。本发明不仅满足了还原炉及大型反应器硅芯的使用要求，且极大地减少了硅芯的浪费，提升还原炉的生产产量。

技术领域

本发明涉及多晶硅生产领域，具体而言，涉及一种多晶硅硅芯焊接方法。

背景技术

目前，改良西门子法是多晶硅材料制备的主流生产方法，主要通过含硅气体在还原炉内的多晶硅基体表面反应沉积生产多晶硅。而硅芯则通过夹持装置均匀分布于还原炉地盘上，每两根硅芯通过顶部的横梁部分形成导电回路，多对硅芯通过底盘的电极导电后发热至气体反应温度，使得还原炉内部的气体在硅芯表面反应生成多晶硅并富集在硅芯表面，实现硅芯的生长，从而生产多晶硅材料。

采用上述方法生产出的单根硅芯是一个整体，一般为8-15mm直径的圆柱形硅芯或者相应边长的方形硅芯。但随着多晶硅生产技术的不断发展，还原炉从径向及高度方面不断增长，衍生出超4m高度的大型还原炉，相应的硅芯高度也要求达到3m甚至更高。在硅芯生产制备过程中，硅芯高度需要统一，因此须对硅心进行裁切，但由于受应力、刀具、卡具等因素的影响，硅芯断裂难免发生，使硅心的长度达不到还原炉的使用要求，无法使用。因此，如何将断裂的硅芯进行合理的再次利用，如何延长硅芯，提高生产效益，成为硅芯生产乃至多晶硅生产的难题，对硅芯焊接的研究刻不容缓。

目前，对断裂的硅芯比较常用的处理方法为熔接，熔接是使用电感线圈放置于硅芯连接处周围，通电加热，使得硅芯端面熔化后对接，实现硅芯焊接。然而，这种方法使得硅芯端面熔区过大，硅芯连接部位大且难以保持原有硅芯形状和尺寸，从而使得硅芯在还原炉内通电时，局部发热不均匀，引发其它安全及生产问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多晶硅硅芯焊接方法，不仅满足了还原炉及大型反应器硅芯的使用要求，且极大地减少了硅芯的浪费，提升还原炉的生产产量。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种多晶硅硅芯焊接方法，采用激光照射需焊接的两硅芯断面，加热至熔融状，然后将两硅芯对接。

进一步的，所述硅芯的加热、对接均在硅芯连接腔室内进行。

进一步的，所述硅芯连接腔室为立式硅芯连接腔室或卧式硅芯连接腔室。

进一步的，所述硅芯连接腔室的上下两面为耐温橡胶材料。

进一步的，所述硅芯连接腔室通入高纯N2或惰性气体保护。

进一步的，所述硅芯由高能激光系统中的激光源照射，且激光源位于硅芯连接腔室内。

进一步的，所述高能激光系统还包括点阵激光及扩束器。

进一步的，所述硅芯焊接过程中采用硅芯夹持对轴结构夹持，且硅芯夹持对轴结构具有多个夹持点。

进一步的，所述硅芯夹持对轴结构对硅芯夹持时对轴时长为小于100ms，对准误差小于0.2mm。

进一步的，所述硅芯在焊接前对硅芯断面打磨预处理。

进一步的，所述硅芯断面的熔融深度为1～3mm。

本发明的有益效果是，

本发明通过高能激光系统中的激光对硅芯精准加热，使得硅芯焊接端面的熔融区域可控，使得硅芯连接后，硅芯对接处重结晶区域小，减少熔接区域的截面形状、尺寸、内部杂质含量与其他部位的差异性，极大的解决了普通焊接硅芯在实际使用过程中因硅芯局部差异导致的发热不均等其他潜在问题；同时，将两根及两根以上的硅芯进行焊接，形成超长硅芯，满足大型还原炉使用，从而极大地减少了硅芯的浪费，提升还原炉生产产量。

附图说明

图1是本发明提供的多晶硅硅芯焊接装置的结构图。