专利名称：多晶硅生产装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多晶硅的生产装置，具体涉及一种利用硅烷分解制造多晶硅的装置。
背景技术：
随着太阳能光伏的崛起，多晶硅也成为了全球的热点产业。目前生产多晶硅的主 要方法是采用西门子法。西门子法将提纯和净化的SiHC13和H2按一定比例进入还原炉， 在1080°C iioo°c温度下，生成的硅沉积在发热体硅芯上。主要反应方程式如下SiHC13+H2-Si+3HC12SiHC13-Si+SiC14+2HCl西门子法在实际使用过程中实现的一次转化率较低，为10% 20%，并且西门子 法在还原工艺后还要增加氢化工艺和尾气处理工艺，整个工艺系统比较复杂，所需硬件投 入成本较大。申请号为200910140420. 9号的专利文献公开了一种制备多晶硅的方法，该方法
采用一种新的多晶硅生产工艺，主要包括如下步骤将包括甲硅烷和氢气等的气体混合，并且预热；将预热后的混合气体通入反应器 进行分解沉积反应。将反应后的气体经过两级过滤，分离出的氢气进入第一步，和甲硅烷等 气体混合进行循环利用。然而该专利并未公开多晶硅的生产装置。硅烷的分解反应温度范围较大，使得在一般的多晶硅生产装置中容易形成无定形 硅，这样不仅降低了硅烷的转化率，而且形成的无定形硅会对生产装置造成污染，进而影响 多晶硅产品的纯度。
发明内容
本发明提供的多晶硅生产装置，目的在于有效降低无定形硅的生长，提高多晶硅 的转化率。为解决上述问题，本发明提供的多晶硅生产装置，包括底盘；钟罩，设置在所述 底盘之上，与底盘形成反应器；所述钟罩上设有尾气出口 ；所述钟罩外部设置夹套，所述夹 套上设置夹套冷却油入口与夹套冷却油出口 ；所述反应器内部设置内件，所述内件包含中 间接管和夹套管，夹套管内设置多晶硅棒；所述中间接管底部设置工艺气体入口、反应器冷 却油入口与反应器冷却油出口。作为本发明的一种优选方案，所述内件为一个或者一个以上。作为本发明的一种优选方案，所述夹套管为偶数个，所述中间接管设置于所述偶 数个夹套管中间。作为本发明的一种优选方案，所述夹套管包括夹套管内管和夹套管外管，所述夹 套管内管内径为140mm 200mm。作为本发明的一种优选方案，所述中间接管设有出气孔，所述夹套管内管设有进气孔；所述出气孔为一个或者一个以上，所述进气孔为一个或者一个以上。作为本发明的一种优选方案，所述夹套管和中间接管通过可拆卸的连接件进行连 接；所述中间接管下部通过连接管和所述夹套管相连，所述中间接管上部通过连接管和所 述夹套管相连；所述连接件为螺栓或者连接板。作为本发明的一种优选方案，所述多晶硅棒穿过所述夹套管顶部，每两根多晶硅 棒通过其顶部连接成一对多晶硅棒。作为本发明的一种优选方案，所述尾气出口设置在钟罩顶部。作为本发明的一种优选方案，所述钟罩上设有视镜；所述视镜设于钟罩上部，所述 视镜为一个或一个以上。作为本发明的一种优选方案，所述底盘设有上底板与下底板，所述上底板与所述下底板通过底盘法兰相连接；所述钟罩与所述夹套及所述底盘通过设备 法兰相连接；所述中间接管穿过并固定于所述上底板和下底板。本发明的多晶硅生产装置可以有效降低反应器内无定形硅的生长，减少装置的污 染，提高多晶硅的转化率与纯度。
图1为本发明多晶硅生产装置的剖视图2为本发明多晶硅生产装置的一组内件的截面图3为发明多晶娃生产装置的连接管视具体附图标记如下
1反应器冷却油出口 2工艺气体入口3反应器冷却油入口
4多晶硅棒5底盘51上底板
52下底板53底盘法兰6钟罩
7夹套71夹套冷却油入口72夹套冷却油出口
8设备法兰IOa夹套管IOla夹套管内管
102a夹套管外管; 103a进气孔IOb夹套管
IOlb夹套管内管; 102b夹套管外管103b进气孔
12中间接管121出气孔13连接件
14尾气出口15连接管16视镜
具体实施例方式以下结合较佳的具体实施例，对本发明作进一步说明。结合图1和图2，本发明多晶硅生产装置，包括底盘5，设置在底盘5上部的钟罩6， 钟罩6与底盘5形成反应器。钟罩6顶部设置一尾气出口 14，钟罩6上部设置两个视镜16。反应器内部设置一组内件，该内件包括两根相同的夹套管10a、夹套管10b，及一 根中间接管12，以及连接中间接管和夹套管的连接件13和连接管15，每根夹套管内设置一 根多晶硅棒4，两根多晶硅棒4穿过夹套管IOa与夹套管IOb顶部连接成一对多晶硅棒。结合图2和图3，夹套管IOa包括夹套管内管IOla和夹套管外管102a，夹套管内 管IOla内径为160mm ；夹套管IOb包括夹套管内管IOlb和夹套管外管102b，夹套管内管IOlb内径为160mm ；中间接管12通过连接件13与夹套管IOa及夹套管IOb连接，中间接管 12设有两个出气孔121，夹套管内管IOla设有一进气孔103a，夹套管内管IOlb设有一进气 孔 103b。底盘5设有上底板51与下底板52，上底板51与下底板52通过底盘法兰53固定 连接，工艺气体入口 2、反应器冷却油入口 3与反应器冷却油出口 1均设置于中间接管12底 部。中间接管12穿过并固定于上底板51和下底板52。钟罩6与夹套7及底盘5通过设备 法兰8相连接。结合图1、图2和图3，冷却油通过反应器冷却油入口 3进入中间接管12，然后通过 下部连接管15进入夹套管10a，再由夹套管IOa底部流到夹套管IOa顶部，并通过上部连接 管15进入中间接管12顶部，然后通过中间接管12和夹套管IOb之间的连接管15，进入夹 套管10b，再从夹套管IOb顶部流到夹套管IOb底部，通过夹套管IOb和中间接管12连接的 下部连接管15进入中间接管12底部，然后通过反应器冷却油出口 1流出。反应前，先通过反应器冷却油入口 3通人冷却油，对多晶硅棒4进行预热，预热时 间为半小时至两小时，反应器冷却油温度控制在200°C 400°C之间；然后对多晶硅棒4进 行高压击穿，使多晶硅棒4能够导电。由硅烷与氢气组成的工艺气体由工艺气体入口 2进 入中间接管12，通过中间接管12上的出气孔121与夹套管10的进气孔103进入夹套管内 管101，采用交流电对电极棒加热，使多晶硅棒4表面温度为850°C 900°C，硅烷在多晶硅 棒4表面及附近发生分解反应SiH4——Si+H2。反应后的尾气从位于钟罩6顶部的尾气出 口 14出反应器。钟罩6外部环设一夹套7，夹套7上设置夹套冷却油入口 71与夹套冷却油出口 72 ； 在反应过程中，冷却油通过夹套冷却油入口 71进入夹套7，冷却油从夹套冷却油出口 72流 出，夹套冷却油温度控制在200°C 400°C。同时，可以通过钟罩6顶部设置的两个视镜16 进行观测和测温，取得多晶硅棒4的生长情况，通过控制加热电源进行调整。多晶硅棒4的 生长初期，其表面温度控制在875°C 900°C，随着多晶硅棒4直径的增大，其表面温度随之 降低，至多晶硅棒4直径生长到90mm以后，多晶硅棒4表面温度控制在850°C 875°C。硅烷热分解在850°C 900°C时为最佳温度，但其在400°C 850°C以下会发生分 解反应，生成无定形硅，反应速度较快；在40(TC以下也会分解反应生成无定形硅，其反应 速率明显降低。为此，设置夹套管IOa与夹套管10b，将多晶硅棒4设置于夹套管IOa与夹 套管IOb内，夹套管外管102a或夹套管外管102b的冷却油温度控制在200°C 400°C，从 而使夹套管IOa与夹套管IOb内温度形成一定梯度，使距离多晶硅棒4表面较远距离的气 体温度低于40(TC，从而有效减少无定形硅的生成。
权利要求
多晶硅生产装置，其特征在于，包括底盘；钟罩，设置在所述底盘之上，与底盘形成反应器；所述钟罩上设有尾气出口；所述钟罩外部设置夹套，所述夹套上设置夹套冷却油入口与夹套冷却油出口；所述反应器内部设置内件，所述内件包含中间接管和夹套管，夹套管内设置多晶硅棒；所述中间接管底部设置工艺气体入口、反应器冷却油入口与反应器冷却油出口。
2.根据权利要求1所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述内件为一个或者一个以上。
3.根据权利要求1所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述夹套管为偶数个，所述中 间接管设置于所述偶数个夹套管中间。
4.根据权利要求1所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述夹套管包括夹套管内管 和夹套管外管。
5.根据权利要求4所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述夹套管内管内径为 140mm 200mm。
6.根据权利要求1所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述中间接管设有出气孔，所 述夹套管内管设有进气孔。
7.根据权利要求6所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述出气孔为一个或者一个 以上，所述进气孔为一个或者一个以上。
8.根据权利要求1所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述夹套管和中间接管通过 可拆卸的连接件进行连接；所述中间接管下部通过连接管和所述夹套管相连，所述中间接 管上部通过连接管和所述夹套管相连。
9.根据权利要求8所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述连接件为螺栓或者连接板。
10.根据权利要求1所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述多晶硅棒穿过所述夹套 管顶部，每两根多晶硅棒通过其顶部连接成一对多晶硅棒。
11.根据权利要求1所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述尾气出口设置在钟罩顶部。
12.根据权利要求1所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述钟罩上设有视镜。
13.根据权利要求12所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述视镜设于钟罩上部，所 述视镜为一个或一个以上。
14.根据权利要求1所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述底盘设有上底板与下底 板，所述上底板与所述下底板通过底盘法兰相连接；所述钟罩与所述夹套及所述底盘通过 设备法兰相连接。
15.根据权利要求14所述的多晶硅生产装置，其特征在于所述中间接管穿过并固定 于所述上底板和下底板。
全文摘要
本发明提供的多晶硅生产装置，包括底盘；钟罩，设置在所述底盘之上，与底盘形成反应器；所述钟罩上设有尾气出口；所述钟罩外部设置夹套，所述夹套上设置夹套冷却油入口与夹套冷却油出口；所述反应器内部设置内件，所述内件包含中间接管和夹套管，夹套管内设置多晶硅棒；所述中间接管底部设置工艺气体入口、反应器冷却油入口与反应器冷却油出口。利用本发明生产多晶硅，可以有效降低反应器内无定形硅的生长，减少装置的污染，提高多晶硅的转化率与纯度。
文档编号C01B33/03GK101966991SQ20101052586
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月20日 优先权日2010年10月20日
发明者周积卫, 茅陆荣, 郑飞龙 申请人:上海森松压力容器有限公司