一种多晶硅分凝铸造方法及分凝装置与流程

本发明属于多晶硅铸锭技术领域，具体涉及一种多晶硅分凝铸造方法及分凝装置。

背景技术：

随着环保意识在全球范围的提高，能源清洁利用早已成为全球性的大课题。太阳能发电以其清洁、安全、便利、资源丰富的优点，备受关注，得到广泛应用和大力推广，以集中和分散的使用形式，应用于家庭供电、路灯照明、通讯、交通信号系统等民用乃至航天、电子信息等高精尖领域。它在清洁能源、可再生能源之中占据着难以取代的重要地位。太阳能发电技术的迅猛发展，造成了其原料短缺的状况，而传统的西门子法及改进西门子法投资大、污染高、能耗大，因此，各国均把科研力量投向了降低投资、污染的新型太阳能级多晶硅的生产技术。

在新型的太阳能级多晶硅提纯工艺中，高温硅液在模具中冷却凝固时，易被污染且损毁模具，冷却后不易从模具分离。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供了一种多晶硅分凝铸造方法及分凝装置，可以保证在分凝过程中多晶硅不会被污染，并且能够将冷却后的硅锭从分容器中取出。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多晶硅分凝铸造方法，所述铸造方法包括：在分凝容器内涂抹脱模剂，涂抹后盖上密封盖进行减压干燥，所述脱模剂的制备步骤包括：

1）在去离子水中加入羧甲基纤维素钠，搅拌均匀；

2）在氢氧化钙反应釜中加入羧甲基纤维素钠与去离子水的混合物，待其充分混合形成粘稠膏状物；

3）静置后制得脱膜剂。

所述脱模剂由下列重量份的成分组成：氢氧化钙5-30份，去离子水30-60份，羧甲基纤维素钠1-10份。

所述脱模剂由下列重量份的成分组成：氢氧化钙15份，去离子水45份，羧甲基纤维素钠3份。

一种分凝装置，包括支架和翻转机构，所述翻转机构设置在支架，所述支架上设有可旋转的分凝容器，所述分凝容器上设有密封盖，所述密封盖上设有吹气歧管，所述分凝容器与翻转机构联接，通过翻转机构实现分凝容器的翻转，从而倒出硅锭，所述翻转机构为蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构中的蜗轮与分凝容器联接。

所述分凝容器的内底部为弧形。

所述吹气歧管的材质为c/c复合材料。

所述分凝容器上设有透气窗。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

利用不同元素的分凝系数不同，将硅与其他杂质分别凝固后彻底分离，采用脱模剂，保证在分凝过程中多晶硅不会被污染，并且能够将冷却后的硅锭从分凝包中取出。并且，该脱模剂耐高温，无制程污染，无高温生成物，涂布简单，制备简单。分凝容器内底部为弧形设计，可以防止硅熔液在冷却过程中膨胀而损坏分凝容器。透气窗可以排出分凝容器衬材内的水蒸气，以免水蒸汽顶破分凝容器。

附图说明

图1是本发明分凝装置的结构示意图；

图2是本发明翻转机构结构示意图；

图3是本发明分凝容器结构示意图；

图4是本发明密封盖结构示意图；

其中：1为分凝容器，2为支架，3为翻转机构，4为密封盖，5为吹气歧管，6为透气窗。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～4所示，一种分凝装置包括支架2和翻转机构3，翻转机构3设置在支架2上，分凝容器1与支架2铰接，分凝容器1相对于支架2可以旋转，分凝容器1上设有密封盖4，密封盖4上连通有吹气歧管5，分凝容器1与翻转机构3联接，通过翻转机构3使分凝容器1翻转，从而倒出分凝容器1内的硅锭。分凝容器1上设有透气窗6，透气窗6的作用是在高温硅液倒入分凝容器1时，排出分凝容器1衬材内的水蒸气，以免水蒸汽顶破分凝容器1。

翻转机构3为蜗轮蜗杆结构，其蜗杆联接有手轮，其蜗轮与分凝容器1联接，通过手轮使蜗杆旋转，从而带动蜗轮转动，实现分凝容器的旋转。

制备脱模剂的步骤如下：

向去离子水中加入羧甲基纤维素钠，每升去离子水中羧甲基纤维素钠的添加量为50g，搅拌均匀；

向氢氧化钙反应釜中加入羧甲基纤维素钠与去离子水的混合物，待其充分混合形成粘稠膏状物。静置24h，制得脱模剂。氢氧化钙反应釜为不锈钢旋转搅拌反应釜，可实现5-3600转可控轴向旋转搅拌，其罐体本身可进行0-180°旋转以便进料出料，其罐体本身密封可抽空。

使用时，将分凝容器1内表面清洁，均匀涂刷脱膜剂至分凝容器1与硅液接触表面。涂刷范围要大于接触面，其水平距离应在50mm以上；

涂刷至5mm厚度后，将密封盖4盖在分凝容器1上，减压干燥30h以上，如条件不具备，可通过加热灯加速干燥；

将脱硼炉中提炼后的硅熔液倒入分凝容器1内；分凝容器1内部底面为弧形设计，可以防止硅熔液在冷却过程中反膨胀而损坏分凝包；

将密封盖4盖在分凝容器1上，通过吹气歧管5吹入氧气和氩气，保护自然冷却后形成硅锭；

形成硅锭后，通过翻转机构3将分凝容器1翻转180°，从分凝容器1中倒出硅锭。

实施例1

在分凝容器表面涂好5mm的脱模剂并减压干燥30h后，脱模剂由下列重量份的成分组成：氢氧化钙5份，去离子水60份，羧甲基纤维素钠8份。将300kg脱硼炉中提炼后的硅溶液倒入分凝容器。盖上密封盖后通入氧气和氩气，保护硅和杂质冷却凝固后，使用翻转装置将硅锭倒出。发现分凝包没有受损，硅锭与分凝包容易分离。且硅锭中金属杂质的含量低于0.05ppm。

实施例2

工艺过程同实施例1，脱模剂由下列重量份的成分组成：氢氧化钙15份，去离子水45份，羧甲基纤维素钠3份。将500kg脱硼炉中提炼后的硅溶液倒入分凝容器。冷却后分凝容器没有受损，硅锭与分凝容器容易分离。且硅锭中金属杂质的含量低于0.05ppm。

实施例3

工艺过程同实施例1，脱模剂由下列重量份的成分组成：氢氧化钙30份，去离子水30份，羧甲基纤维素钠1份。将400kg脱硼炉中提炼后的硅溶液倒入分凝容器。冷却后分凝容器没有受损，硅锭与分凝容器容易分离。且硅锭中金属杂质的含量低于0.05ppm。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明属于多晶硅铸锭技术领域，具体涉及一种多晶硅分凝铸造方法及分凝装置，分凝装置包括支架和翻转机构，所述翻转机构设置在支架上，所述分凝容器上设有密封盖，所述密封盖上设有吹气歧管，所述分凝容器与翻转机构联接，通过翻转机构将分凝容器翻转，从而倒出硅锭。分凝容器为弧形底设计，可以防止硅熔液在冷却过程中膨胀而损坏分凝容器。

技术研发人员：曹云贵;蒋国庆;乔晓媛;郭强;门龙飞;孟超;许飞飞;张敏
受保护的技术使用者：晋能清洁能源光伏工程有限责任公司
技术研发日：2017.06.20
技术公布日：2017.09.15