专利名称：多晶硅还原炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多晶硅还原炉。
背景技术：
目前，国内多晶硅企业大多使用“西门子改良法”工艺生产多晶硅，该多晶硅材料经单晶炉或铸锭炉处理后，用于制作太阳能电池切片，是太阳能光伏产业链的重要原材料。“西门子改良法”是将高纯三氯氢硅与氢气按比例混合后通入多晶硅还原炉内，在1080摄氏度左右的温度和一定的压力作用下，在高温硅棒表面沉积反应生成多晶硅的工艺。目前采用“西门子改良法”生产多晶硅的主要设备为12对棒、18对棒、24对棒、36对棒还原炉。由于还原炉内硅棒表面反应温度高达1080摄氏度左右，而设备金属材质耐受温度有限，故需要用冷却水对设备进行冷却。虽然多晶硅设备从12对棒开始发展，出现了·18对棒、24对棒以及现有最大的36对棒还原炉，其产量在增加，能耗也在降低，但在新的市场形势及大化工的要求下需要能够提供更高产量和更低能耗的还原炉设备。
实用新型内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多晶硅还原炉，包括炉壳体，其底部设置有底盘，上述底盘上开设有多个电极孔、至少一进气孔和至少一出气孔，其中，上述电极孔以上述进气孔为中心呈正多边形排列，上述电极孔位于上述正多边形的顶点；多个电极，分别设于上述电极孔中，上述电极上连接有硅棒；至少一进气管，连接于上述进气孔；至少一出气管，连接于上述出气孔。其中，作为优选，上述电极为54对。优选地，上述电极孔以上述进气孔为中心呈正三角形排列，上述电极孔组成的各相邻的正三角形共用一条边。优选地，上述电极孔以上述进气孔为中心呈正方形排列，上述电极孔组成的各相邻的正方形共用一条边。优选地，上述电极孔以上述进气孔为中心呈正六边形排列，上述电极孔组成的各相邻的正六边形共用一条边。作为优选技术方案，上述出气孔为多个，以上述底盘的中心为中心均匀分布于上述底盘的边缘。作为优选技术方案，上述炉壳体为双层壳体，包括外层的夹套和内层的炉筒，上述夹套上设有冷却水进水管和冷却水出水管。作为优选技术方案，上述夹套和上述炉筒之间设有导流板。其中，上述导流板为螺旋导流板。作为优选技术方案，上述底盘为中空结构，其带有冷却腔体，上述底盘上设有底盘冷却水进水管和底盘冷却水出水管，上述底盘冷却水进水管和底盘冷却水出水管分别与上述冷却腔体连通。本实用新型能够达到以下技术效果由于混合气进气管位于电极组成的正多边形中心，混合气出气管均匀分布在底盘上，所以工艺气体能均匀地扩散到正多边形顶点的硅棒表面，生成的多晶硅也更加均匀。又由于电极按正多边形排布在底盘上，各硅棒之间互相辐射热量又互相吸收辐射热，使得硅棒温度基本相同，而且也更容易控制。因为大部分辐射热被硅棒吸收，而且硅棒数量增加到54对棒，从炉体内壁耗散的热量大大减少，单炉产量和单位电耗大大降低。
图I是本实用新型的54对棒多晶硅还原炉结构示意图。图2是本实用新型中的电极孔以正三角形排布的局部示意图。
·[0021]图3是本实用新型中的电极孔以正方形排布的局部示意图。图4是本实用新型的电极孔以正六边形排布的局部示意图。附图标记I.底盘；2.炉筒；3.电极；3’ .电极孔；4.进气管；4’ .进气管孔；5.出气管；
6.冷却水进水管；7.冷却水出水管；8.底盘冷却水进水管；9.底盘冷却水出水管；10.夹套；11.导流板；12.冷却腔体；13.硅棒；14.炉壳体。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。如图I所示，本实用新型的多晶硅还原炉，包括炉壳体14，其底部设置有底盘1，底盘I上开设有多个电极孔3’、至少一进气孔4’和至少一出气孔(图中未示出)，其中，电极孔3’以进气孔4’为中心呈正多边形排列，电极孔3’位于正多边形的顶点；多个电极3，分别设于电极孔3’中，电极3上连接有硅棒13，硅棒13用于沉积多
晶娃;至少一进气管4，连接于进气孔4’ ；至少一出气管5，连接于出气孔。炉壳体14为双层壳体，包括外层的夹套10和内层的炉筒2，夹套10上设有冷却水进水管6和冷却水出水管7。夹套10和炉筒2之间设有导流板11,导流板可为螺旋导流板。冷却水从冷却水进水管6流入炉筒2、夹套10与导流板11组成的导流通道中，再从冷却水出水管7流出，以降低炉体内壁温度。底盘I为中空结构，其带有冷却腔体12，底盘I上设有底盘冷却水进水管8和底盘冷却水出水管9，底盘冷却水进水管8和底盘冷却水出水管9分别与冷却腔体12连通。冷却水从底盘冷却水进水管8进入冷却腔体12后从底盘冷却水出水管9流出，对底盘I进行冷却。在本实用新型的较佳实施例中，电极3为54对，电极孔3’和硅棒13相应为108个。其中，出气孔可为多个，以底盘I的中心为中心均匀分布于底盘I的边缘。结合图I和图2，电极孔3’以进气孔4’为中心呈正三角形排列，电极孔3’组成的各相邻的正三角形(边长相等)共用一条边。结合图I和图3，电极孔3’以进气孔4’为中心呈正方形排列，电极孔3’组成的各相邻的正方形(边长相等)共用一条边。结合图I和图4，电极孔以进气孔为中心呈正六边形排列，电极孔组成的各相邻的正六边形(边长相等)共用一条边。结合图2，电极3以正三角形方式紧密排布在底盘I上，各相邻正三角形共用一条边。混合气进气管4位于电极3组成的正三角形的中心。混合气出气管5均匀分布在底盘I上。本实用新型的多晶硅还原炉工作过程是工艺气体从进气管4进入炉壳体14的内部空间，均匀地扩散到位于正多边形顶点的硅棒13表面，生成致密均匀的多晶硅后从出气管5离开炉体。反应时硅棒13之间互相辐射和吸收辐射热，部分辐射热被炉体2和底盘I吸收后由冷却水带走。当电极孔3 ’以正六边形排列时对于12对棒还原炉,外圈娃棒数量占了 66.6%，生成每公斤多晶娃电耗为80度。24对棒还原炉，外圈娃棒数量为50%,生成每公斤多晶娃电耗为80X [I- (66. 6%-50%) ]=66. 7 度。36对棒还原炉，外圈娃棒数量为25%,生成每公斤多晶娃电耗为80X [I- (66. 6%-25%) ]=46. 7 度。54对棒还原炉，外圈硅棒数量约为15%，在此条件下推测所得的生成每公斤多晶硅电耗为 80X [I- (66. 6%-15%) ]=38· 7 度。由于硅棒13连接在电极3上，而电极3依照电极孔3’按正多边形排布，所以硅棒13之间的热量交换基本持平，而且由于硅棒数量增加到54对，靠近炉筒2的硅棒比例大大降低，所以被带走的辐射热大大减少。而且硅棒数量的增加，排布方式的改变，单根硅棒13分摊的炉内体积和炉内表面积都比现有还原炉大大减小，保温效果更加明显，维持设备运行需要补充的电功率也大大减小。以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
权利要求1.一种多晶硅还原炉，其特征在于，包括 炉壳体，其底部设置有底盘，所述底盘上开设有多个电极孔、至少一进气孔和至少一出气孔，其中，所述电极孔以所述进气孔为中心呈正多边形排列，所述电极孔位于所述正多边形的顶点； 多个电极，分别设于所述电极孔中，所述电极上连接有硅棒； 至少一进气管，连接于所述进气孔； 至少一出气管，连接于所述出气孔。
2.根据权利要求I所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述电极为54对。
3.根据权利要求2所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述电极孔以所述进气孔为中心呈正三角形排列，所述电极孔组成的各相邻的正三角形共用一条边。
4.根据权利要求2所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述电极孔以所述进气孔为中心呈正方形排列，所述电极孔组成的各相邻的正方形共用一条边。
5.根据权利要求2所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述电极孔以所述进气孔为中心呈正六边形排列，所述电极孔组成的各相邻的正六边形共用一条边。
6.根据权利要求I所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述出气孔为多个，以所述底盘的中心为中心均匀分布于所述底盘的边缘。
7.根据权利要求I所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述炉壳体为双层壳体，包括外层的夹套和内层的炉筒，所述夹套上设有冷却水进水管和冷却水出水管。
8.根据权利要求7所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述夹套和所述炉筒之间设有导流板。
9.根据权利要求8所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述导流板为螺旋导流板。
10.根据权利要求I所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述底盘为中空结构，其带有冷却腔体，所述底盘上设有底盘冷却水进水管和底盘冷却水出水管，所述底盘冷却水进水管和底盘冷却水出水管分别与所述冷却腔体连通。
专利摘要本实用新型公开了一种多晶硅还原炉，包括炉壳体，其底部设置有底盘，底盘上开设有多个电极孔、至少一进气孔和至少一出气孔，其中，电极孔以进气孔为中心呈正多边形排列，电极孔位于正多边形的顶点；多个电极，分别设于电极孔中，电极上连接有硅棒；至少一进气管，连接于进气孔；至少一出气管，连接于出气孔。本多晶硅还原炉由于混合气进气管位于电极组成的正多边形中心,混合气出气管均匀分布在底盘上,所以工艺气体能均匀地扩散到正多边形顶点的硅棒表面,生成的多晶硅也更加均匀。
文档编号C01B33/035GK202717591SQ20122024891
公开日2013年2月6日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者吴海龙, 程佳彪, 张华芹, 周积卫, 茅陆荣 申请人:上海森松新能源设备有限公司