专利名称：多晶硅还原炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多晶硅的生产设备，尤其是一种用于生产多晶硅的多晶硅还原 炉。
背景技术：
随着科技的发展，太阳能光伏产业和半导体工业的发展也越来越迅猛。作为太阳 能光伏产业以及半导体工业主要的原料的多晶硅，其工业需求也是越来越大。目前，业界生产多晶硅的方法有多种，其中较为常见的是氢还原法。其是把提纯好 的三氯氢硅和净化好的氢气作为原料，通入到反应容器内，在高温、高压环境下，两者在反 应容器内发生化学反应，形成多晶硅，并沉积在反应容器内的发热体上。随着化学反应的继 续，沉积在发热体上的多晶硅越来越多，逐渐的将发热体全部覆盖，变成一根外表包裹着多 晶硅的棒状体，俗称硅棒。反应容器内的化学反应将继续进行，多晶硅也会继续沉积在硅 棒上，使得硅棒的直径逐渐加大，直到最后达到预定的直径尺寸，停止反应容器内的化学反 应。业界通常使用多晶硅还原炉，作为实施上述化学反应的反应容器。其自身的性能 好坏，对其生产的多晶硅的品质有着重大的影响。通常其包括有底座以及与底座连接的炉 体。进一步的，为了保护炉体，不会被炉体内的反应条件中的高温所损坏，以及防止反 应生成的多晶硅沉积于炉体内壁表面。炉体通常为双层结构，其内夹层中会通入用于冷却 炉体内壁的冷却水或冷却油。如此，通过冷却水或冷却油来带走靠近炉体内壁区域的大量 热量，使得炉体内壁的温度相对低于多晶硅还原沉积温度。避免了炉体内的高温损坏炉体 内壁。但同时由于炉体内存在有这么一个温差区，这就使得在该区域内会发生生成有副产 物四氯化硅和氯化氢的化学反应，进而使得产能下降，同时需要对副产物四氯化硅和氯化 氢的进行处理，也进一步提高了生产成本。另外，使用冷却水或冷却油来冷却炉体内壁，也使得其不停的带走炉内大量的热 量，其带走的热量只能是白白损耗掉，而不能对其进行再次利用，而且大量的冷却水被蒸发 消耗，造成极大水源浪费。同时，由于炉体内不断有大量热量的损耗，为了维持炉体内正常 的多晶硅生产，就必须在向其内不断的提供热量，以补充损耗的热能，这就又耗费了大量的 电能。如此操作方式，很明显，对热能的需求是极为巨大的。也就是说，其为维持还原炉内 的正常多晶硅生产要消耗大量的能源，这显然极大的违反了节能环保的要求，造成大量能 源的浪费。因此，业界急需一种多晶硅还原炉的解决方案，来改善或解决上述的问题。
发明内容
为了克服现有业界使用的多晶硅还原炉，成本高，能耗量巨大，产量低的问题，本 发明提供一种多晶硅还原炉，其成本低，能耗小且产量大。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是一种多晶硅还原炉，其包括有底 座以及其上设置的炉体。其中炉体内壁上设置有保温隔热装置，其构成材料包括有硅材料。 该保温隔热装置即可起到隔断炉体内高温对炉体内壁的接触，又可对炉体内其附近的热量 起到保温的作用，如此以更有效率的利用炉体内的热能。 进一步的，保温隔热装置在炉体内壁上的设置区域，可随需要而定，其并不一定需 要将全部的炉体内壁遮蔽。例如，其可以是只在炉体的内壁上设置。进一步的，在不同实施方式中，其中保温隔热装置包括有壳体，其内设置有一个收 容腔。其中壳体的构成材料包括有硅材料。进一步的，在不同实施方式中，其中保温隔热装置的收容腔内收容有保温隔热材 料。而涉及使用的保温隔热材料包括有稻草灰。进一步的，在不同实施方式中，其中底座上设置有第一配接部，炉体上也相应设置 有用于与底座第一配接部配接的第二配接部，炉体与底座通过两者配接部的相互配接，配 接在一起。进一步的，在不同实施方式中，其中炉体用于与底座接触的底端向外延伸出有延 伸部，而第二配接部设置于延伸部上。进一步的，在不同实施方式中，延伸部向外延伸出的 距离，也就是其外端距离炉体内壁的距离，可随具体需要而定，并无限定。进而第二配接部 距离炉体内壁的距离也是随需要而定，并无限定。进一步的，在不同实施方式中，其中底座的第一配接部为一个台阶结构，而炉体的 第二配接部为一个向下的凸起结构。进一步的，在不同实施方式中，其中底座的第一配接部与炉体的第二配接部之间 还设置有一个密封元件。进一步的，在不同实施方式中，其中底座的第一配接部内设置有一个凹槽，密封元 件部分收容于该凹槽内。进一步的，在不同实施方式中，其中底座和炉体上，还设置有紧固元件，例如。紧固 螺钉，以将两者固定在一起。本发明的有益效果是，通过设置包括有硅材料构成的保温隔热装置，由于使得其 既可以起到隔断热量，避免了炉体内热量对炉体内壁造成的损害，又可对其附近的热能起 到保温作用。避免了水冷或油冷式带走热量而造成炉体内热能的白白损耗，极大地提高了 炉体内热能的利用率。另外，由于隔热保温装置的保温功效，其附近区域的温度与炉体内温度的是差不 多的，因此多晶硅生产的化学反应也会在其附近发生，因此其上也会沉积有多晶硅，因此， 大大提高了多晶硅的产量。
图1是本发明涉及的多晶硅还原炉的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式
。请参阅图1所示，本发明涉及的一种用于生产多晶硅的对晶硅还原炉100，其包括有底座Iio和设置于其上的炉体120。固定在底座110上的两个U形电极发热体150，底座 110上还设置有进气口 113和若干出气口 115。炉体120的炉壁为双层，在双层炉壁之间设 置有螺旋上升的冷却管道或者导流槽，冷却管道或导流槽中通冷却水或冷却油121，冷却水 或冷却油121的进口 123设置在炉体120的底部，出口 125设置在炉体120的炉顶，通过泵 (未图示)对冷却水或冷却油121加压，使其持续流动，从而对炉体120进行冷却。进一步的， 底座110中部为双层，其夹层中设置有冷却水或冷却油111。底座110 的外缘设置有第一配接部112。炉体120在底端径向向外延伸设置有延伸部122，于延伸部 122上设置有用于与第一配接部112配接的第二配接部124。进一步的，在不同实施方式中，延伸部122向外延伸出的距离，也就是其外端距离 炉体内壁的距离，可随具体需要而定，并无限定。进而第二配接部124距离炉体内壁的距离 也是随需要而定，并无限定。进一步的，在本实施方式中，底座110的第一配接部112为一个台阶结构，而炉体 120的第二配接部124为一个向下的凸起结构。通过底座110的第一配接部112与炉体120 的第二配接部124两者之间的配接，来实现底座110与炉体120连接间的密封。由于底座 与炉体两者本身就要承受炉体内的高温、高压，因此炉体内的反应条件不会对其造成什么 影响。因此，在一定限度内可保证两者之间连接的密封性。进一步的，由图中可以看出，底座110与炉体120的配接部112、124之间的接触 面，与底座110和炉体120之间的接触面之间存在一个高度差。本领域的技术人员根据这一 特点变换出的其他类型配接结构，都将视为对本实施例中揭示的配接结构的等效变换。例 如，在其他不同实施方式中，其中底座的第一配接部为一个凹槽结构，而炉体的第二配接部 为一个向下的凸起结构。或者是底座的第一配接部为一个凸起结构，而炉体的第二配接部 为一个向上凹陷的凹槽结构。进一步的，在本实施方式中，为了进一步保证底座110与炉体120连接之间的密封 效果。其中底座110的第一配接部112与炉体120的第二配接部124之间还设置有一个密 封元件130。由于第一配接部112与第二配接部124两者的配接位置，位于冷却水或冷却 油111的外侧，因此使得其并不会直接承受与炉体内的高达1000多度的高温高压，而且经 过冷却水或冷却油111的冷却，密封元件130所处位置的温度已经相对较低在100度左右， 因此，在选择密封元件上，就不必选择可承受高温高压的材料制成的密封元件，只需选择可 承受普通100-200度左右温度的材料制成的密封元件即可，且密封件的体积可以做的比较 小，而且其使用寿命也会较长，因此，降低了生产成本。进一步的，底座110的第一配接部112内设置有一个凹槽114，密封元件130部分 收容于该凹槽114内。进一步的，底座110和炉体120上，还设置有紧固元件，例如。紧固螺钉140，以将
两者固定在一起。进一步的，为防止炉体120内高温，会对炉体内壁造成损害，以及更好的利用炉体 内的热量。其中炉体120内壁126上设置有保温隔热装置151，在本实施方式中，其构成材 料包括有硅材料。该保温隔热装置151即可起到隔断炉体内高温对炉体内壁的接触，又可 对炉体内其附近的热量起到保温的作用。进一步的，在不同实施方式中，保温隔热装置在炉体内壁上的设置区域，可随需要而定，其并不一定需要将全部的炉体内壁遮蔽。在本实施例中，其是只在环形炉体内壁上设 置了保温隔热装置。进一步的，保温隔热装置151包括有壳体152，其内设置有一个收容腔154。在本实 施方式中，壳体152的构成材料包括有硅材料，而由硅材料构成的壳体部分会直面炉体内， 与炉 体内的高温直接接触。进一步的，壳体152内设置的收容腔154内还可进一步的填充保温隔热材料，以加 强保温隔热装置的保温隔热效果。进一步的，在不同实施方式中，其中保温隔热装置的收容腔内收容的保温隔热材 料包括有稻草灰。这些稻草灰也就是，收割后的稻草烧成的灰。进一步的，炉体内结晶沉积在硅保温层外的多晶硅，可用液压杠装置取下。由于稻 草灰具有一定的弹性，所以液压杆抵靠在其外侧，一撑，即可将硅保温层及其沉积于其上的 多晶硅敲碎，进而使得其脱落，然后收集待用。以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为 限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权 利要求书中记载的保护范围内。
权利要求
1.一种多晶硅还原炉，其包括有底座以及其上设置的炉体，其特征是，其中所述炉体内 壁上设置有保温隔热装置，其构成材料包括有硅材料。
2.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉，其特征是其中所述保温隔热装置包括有壳 体，其内设置有一个收容腔；其中所述壳体的构成材料包括有硅材料。
3.根据权利要求2所述的多晶硅还原炉，其特征是其中所述保温隔热装置的收容腔 内收容有保温隔热材料，而所述收容的保温隔热材料包括有稻草灰。
4.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉，其特征是其中所述底座上设置有第一配接 部，所述炉体上也相应设置有用于与底座第一配接部配接的第二配接部，所述炉体与底座 通过两者配接部的相互配接，配接在一起。
5.根据权利要求4所述的多晶硅还原炉，其特征是其中所述炉体用于与底座接触的 底端向外延伸出有延伸部，所述第二配接部设置于所述延伸部上。
6.根据权利要求5所述的多晶硅还原炉，其特征是其中所述底座的第一配接部为一 个台阶结构，而所述炉体的第二配接部为一个向下的凸起结构。
7.根据权利要求5所述的多晶硅还原炉，其特征是其中所述底座的第一配接部与炉 体的第二配接部之间还设置有一个密封元件。
8.根据权利要求7所述的多晶硅还原炉，其特征是其中所述底座的第一配接部内设 置有一个凹槽，密封元件部分收容于该凹槽内。
全文摘要
本发明涉及一种多晶硅还原炉，其用于生产多晶硅。其包括有底座以及其上设置的炉体，其中炉体内壁上设置有保温装置。通过在炉体内壁设置保温层，以使得炉体内的热量被更有效率的利用。
文档编号C01B33/035GK102092717SQ20091005667
公开日2011年6月15日 申请日期2009年8月20日 优先权日2009年8月20日
发明者王春龙 申请人:王春龙