[发明专利]一种采用多组硅芯组件组合生长多晶硅棒的方法

说明书

一种采用多组硅芯组件组合生长多晶硅棒的方法，涉及人工晶体领域，本发明无需直接拉制大直径硅芯，只需拉制常规直径的硅芯，然后由硅芯组合成硅芯组件，通过将至少两组硅芯组件并列组合后形成“Π”形的整体导电回路，在实现增大整体导电回路表面积的同时，还达到了多晶硅棒快速生长的技术诉求，本发明具有操作简单、生产效率高以及使用成本低等特点，特别适合在多晶硅领域大面积推广和应用。

技术领域

本发明涉及人工晶体领域，具体涉及一种采用多组硅芯组件组合生长多晶硅棒的方法。

背景技术

随着光伏（PV）行业的发展，多晶硅的使用量在逐渐增大。生产多晶硅时，多数是利用还原炉进行多晶硅的还原生产，即通过化学气相沉积（CVD）法在硅芯的表面沉积多晶硅。在现有技术中，首先将三根实心圆硅芯或方硅芯搭接成“Π”字形结构，然后在还原炉内进行还原反应。所述还原反应是在一个密闭的还原炉中进行的。先在还原炉内用硅芯搭接成若干“Π”字形结构的闭合回路，即进行“搭桥”。每个闭合回路都由两根竖硅芯和一根横硅芯组成。将闭合回路的两个竖硅芯分别接在炉底的两个电极上，两个电极分别连接直流电源的正负极。

为了便于描述，在本发明中将这种按照“Π”字形结构搭接好的硅芯组合体称作“硅芯组件”。

将一个或多个硅芯组件分别单独放置在还原炉内，利用直流电对硅芯进行加热，加热中每一组搭接好的硅芯组件即相当于一个大电阻。继而向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，开始进行多晶硅的沉积。在还原炉内多晶硅会逐渐沉积在硅芯的表面形成多晶硅棒。多晶硅棒经过破碎后再利用直拉炉拉制成单晶硅棒。

现有技术在搭接硅芯组件时，通常使用的硅芯为直径φ10mm～φ15mm的实心圆硅芯或用硅锭经线切割形成的10×10 mm的方硅芯。在还原反应过程中，生成的硅不断沉积在硅芯表面，硅芯的表面积会越来越大，反应气体分子对沉积面（硅芯表面）的碰撞机会和数量也会随之增加。当单位面积的沉积速率不变时，表面积愈大则沉积的多晶硅量也愈多，即生产效率越高。因此在搭接硅芯组件时，所使用硅芯的直径越大，多晶硅的生长效率也越高。相对而言，使用大硅芯不仅可以提高多晶硅还原时的生产效率，同时也可以降低生产成本。

为此，本申请人也曾试图采用大直径的实心硅芯。大直径的实心硅芯固然可以提高还原过程的生产率，但大直径硅芯的拉制或生长也存在生产效率低下的问题。硅芯的直径越大，其拉制也越发困难，并且在炉内一次拉制的根数也受到限制。此外，采用大直径的实心硅芯还存在不便运输、搭接后击穿难度大等问题。

综上分析，采用大直径的硅芯进行搭接来实现多晶棒的快速生长就成了一个本领域技术人员难以克服的技术壁垒，那么如何通过增大硅芯组件的表面积来提高多晶硅棒生产效率的目的就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种采用多组硅芯组件组合生长多晶硅棒的方法，本发明通过将至少两组硅芯组件并列组合在一起形成“Π”形的整体导电回路，较好的实现了增大其表面积的目的，达到了多晶硅棒快速生长的诉求。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用多组硅芯组件组合生长多晶硅棒的方法，所述方法为首先将一根横硅芯搭接在两根竖硅芯的上端形成一组硅芯组件，将至少两组硅芯组件并列组合后形成整体导电回路，然后将整体导电回路的两端头分别连接硅芯夹持座，两硅芯夹持座分别连接电源的正负极，对整体导电回路进行加热，然后向炉室内通入还原气体进行还原反应实现多晶硅棒的生长。

所述的采用多组硅芯组件组合生长多晶硅棒的方法，所述横硅芯和竖硅芯的横截面形状为圆形或椭圆形或方形或圆环形或三角形或多边形中的任意一种。

所述的采用多组硅芯组件组合生长多晶硅棒的方法，所述横硅芯和竖硅芯的横截面形状设置为圆形或椭圆形时，在横硅芯和竖硅芯的外缘面上对称设有平面。