[发明专利]一种晶态二氧化硅制备多晶硅的方法及系统

权利要求书

1.一种晶态二氧化硅制备多晶硅的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

获取晶态二氧化硅，将晶态二氧化硅置于高能粒子辐照下，使晶态二氧化硅转化为无定形二氧化硅；

将无定形二氧化硅与还原性碳、氯气反应得到四氯化硅；

将四氯化硅和氢气在高温下反应生成多晶硅。

2.根据权利要求1所述的晶态二氧化硅制备多晶硅的方法，其特征在于，所述高能粒子辐照包括电子辐照、中子辐照和离子辐照中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的晶态二氧化硅制备多晶硅的方法，其特征在于，所述高能粒子辐照为电子加速器辐照，辐照电子能量范围为1500keV-2250keV，辐照时间为25～40s。

4.根据权利要求1所述的晶态二氧化硅制备多晶硅的方法，其特征在于，所述晶态二氧化硅为平均粒径为1000～3000目的颗粒状结构，在进行高能粒子辐照时，所述晶态二氧化硅的堆积厚度为3.0～3.5mm。

5.根据权利要求1所述的晶态二氧化硅制备多晶硅的方法，其特征在于，所述晶态二氧化硅选自SiO₂含量≥99.99％的高纯石英砂。

6.根据权利要求1所述的晶态二氧化硅制备多晶硅的方法，其特征在于，将无定形二氧化硅与还原性碳、氯气通入流化床反应器中，反应生成四氯化硅和CO₂，反应温度为750～900℃，其中，无定形二氧化硅中的金属氧化物杂质氯化生成金属氯化物，将四氯化硅从CO₂和金属氯化物中分离提纯。

7.根据权利要求1所述的晶态二氧化硅制备多晶硅的方法，其特征在于，“将四氯化硅和氢气在高温下反应生成多晶硅”包括：

将四氯化硅和氢气通入气液沉积反应器中，四氯化硅和氢气的通入摩尔比为1：2.5～3.0，通过加热结构产生温度为1500～1650℃的等离子体反应区，四氯化硅和氢气在等离子体反应区反应生成多晶硅和HCl气体，多晶硅冷凝液化得到多晶硅液。

8.根据权利要求7所述的晶态二氧化硅制备多晶硅的方法，其特征在于，将四氯化硅和氢气在高温下反应生成的尾气进行尾气干法回收，分离其中未反应的四氯化硅和氢气，提纯后的四氯化硅和氢气再次导入气液沉积反应器中参与反应。

9.一种晶态二氧化硅制备多晶硅的系统，其特征在于，包括高能粒子辐照装置、流化床反应器和气液沉积反应器，所述高能粒子辐照装置用于在高能粒子辐照下使晶态二氧化硅转化为无定形二氧化硅；所述流化床反应器用于导入所述高能粒子辐照装置获得的无定形二氧化硅并与还原性碳、氯气反应得到四氯化硅；所述气液沉积反应器用于导入所述流化床反应器生成的四氯化硅并和氢气在高温下反应生成多晶硅。

10.根据权利要求9所述的晶态二氧化硅制备多晶硅的系统，其特征在于，所述高能粒子辐照装置为电子加速器，所述电子加速器包括上下料结构、屏蔽体、高压电源、高压电极、电子枪、加速管、磁聚焦透镜、真空管和扫描系统，所述高压电极、所述电子枪、所述加速管、所述磁聚焦透镜、所述真空管和所述扫描系统位于所述屏蔽体中，所述上下料结构为石英玻璃传送平台，所述上下料结构用于往所述屏蔽体中导入晶态二氧化硅并导出无定形二氧化硅，所述高压电源与所述高压电极电连接，所述电子枪、所述加速管、所述磁聚焦透镜、所述真空管和所述扫描系统沿电子发出方向依次排列，所述上下料结构位于所述扫描系统的朝向方向。