管状硅芯组件的制作方法

1.本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种管状硅芯组件。


背景技术：

2.随着光伏行业的发展，多晶硅的使用量也在逐渐增大。在生产多晶硅的生产技术中，目前改良西门子法为主要的生产方法。在生产多晶硅时，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。
3.在进行多晶硅还原反应时，将硅芯插在石墨件上，石墨件安装在导电电极上；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”，安装完成后，按照工艺程序进行置换、击穿、进料并进而发生气相沉积反应，反应产生的晶粒沉积在硅芯上，经过一定时间生长后形成多晶硅棒。
4.现有技术在搭接硅芯组件时，通常使用的硅芯为直径12mm左右的实心圆硅芯或用硅锭经线切割形成的15x15mm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。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。
5.现有技术中大直径的实心硅芯固然可以提高还原过程的生产率，但大直径实心硅芯有以下缺点：
6.(1)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；
7.(2)采用大直径的实心硅芯所用硅料成倍增加，相应成本也大大增加；
8.(3)另外还存在搭接后击穿难度大的问题。
9.(4)为了提高生产效率，目前国内外均有采取的横截面为圆环形的管状硅芯替代传统的细棒，从而提高产量，但是这种管状硅芯虽然可以解决现有技术中的部分问题，但由于管状硅芯与电极连接不牢固会导致倒炉现象的发生。


技术实现要素：

10.有鉴于此，本实用新型提供一种管状硅芯组件，主要目的是在确保管状硅芯与电极连接的同时，避免因连接不牢固而导致倒炉现象的发生。
11.为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：
12.本实用新型提供了一种管状硅芯组件，该组件包括：石墨底座、管状硅芯和横硅板；
13.所述石墨底座的下端形成有轴向盲孔，用于套接还原炉底盘电极，所述石墨底座的上端轴侧设有外螺纹；
14.所述管状硅芯的下端同轴连接于石墨管件，所述石墨管件设有内螺纹，所述内螺
纹和所述外螺纹相互匹配，所述管状硅芯的上端固定连接于凸台；
15.所述横硅板的两端分别设有安装孔，用于套接所述凸台。
16.本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
17.可选的，所述凸台的中心设有第一排气孔。
18.可选的，所述石墨底座的轴侧设有径向排气孔。
19.可选的，所述石墨底座的上端设有第二排气孔。
20.可选的，所述凸台为锥形台，所述安装孔为锥形孔。
21.可选的，所述凸台的高度大于所述安装孔的深度，所述凸台位于所述安装孔以上的部分设有径向环槽，用于嵌套卡簧。
22.借由上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：
23.当使用本硅芯组件时，操作人员先将两个石墨底座下端的轴向盲孔对应套接于还原炉底盘电极，再将两个管状硅芯下端的石墨管件分别螺纹连接至石墨底座，然后将横硅板两端的安装孔分别对应套接至凸台。
24.通过上述方式，两个管状硅芯和横硅板形成一个“π”形电流通路。其中，在将横硅板的安装孔套接于管状硅芯上端的凸台之前，旋动管状硅芯，使两根管状硅芯上端的凸台处于同一水平高度，以使横硅板和管状硅芯之间没有安装应力。
25.使用本管状硅芯组件，管状硅芯和石墨底座通过螺纹连接，相对牢固，为放置横硅板提供一个稳定的基础，而横硅板还通过两端的安装孔套接凸台，避免横硅板脱离管状硅芯的上端，从而在一定程度上防止倒棒现象。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例提供的一种管状硅芯组件的结构示意图；
27.图2为横硅板的俯视图；
28.图3为图1中a部分的放大图。
29.说明书附图中的附图标记包括：石墨底座1、管状硅芯2、横硅板3、轴向盲孔4、石墨管件5、凸台6、安装孔7、第一排气孔8、径向排气孔9、第二排气孔10、径向环槽11。
具体实施方式
30.为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
31.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
32.如图1和图2所示，本实用新型的一个实施例提供的一种管状硅芯2组件，其包括：石墨底座1、管状硅芯2和横硅板3；
33.所述石墨底座1的下端形成有轴向盲孔4，用于套接还原炉底盘电极，所述石墨底座1的上端轴侧设有外螺纹；
34.所述管状硅芯2的下端同轴连接于石墨管件5，所述石墨管件5设有内螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹相互匹配，所述管状硅芯2的上端固定连接于凸台6；
35.所述横硅板3的两端分别设有安装孔7，用于套接所述凸台6。
36.管状硅芯2组件的工作过程如下:
37.当使用本硅芯组件时，操作人员先将两个石墨底座1下端的轴向盲孔4对应套接于还原炉底盘电极，再将两个管状硅芯2下端的石墨管件5分别螺纹连接至石墨底座1，然后将横硅板3两端的安装孔7分别对应套接至凸台6。
38.通过上述方式，两个管状硅芯2和横硅板3形成一个“π”形电流通路。其中，在将横硅板3的安装孔7套接于管状硅芯2上端的凸台6之前，旋动管状硅芯2，使两根管状硅芯2上端的凸台6处于同一水平高度，以使横硅板3和管状硅芯2之间没有安装应力。
39.在本实用新型的技术方案中，使用本管状硅芯2组件，管状硅芯2和石墨底座1通过螺纹连接，相对牢固，为放置横硅板3提供一个稳定的基础，而横硅板3还通过两端的安装孔7套接凸台6，避免横硅板3脱离管状硅芯2的上端，从而在一定程度上防止倒炉现象。
40.具体的,轴向盲孔4的内轮廓呈锥台形，以匹配还原炉底盘电极的轮廓。
41.具体的，管状硅芯2的下端同轴焊接于石墨管件5，石墨管件5和石墨底座1相互旋合，用于降低和石墨底座1的接触电阻。
42.具体的，通过控制内螺纹和外螺纹相互旋入的深度，从而控制管状硅芯2的高度，从而使两个管状硅芯2上端的凸台6处于相同高度位置，便于将横硅板3两端的安装孔7同步套接于凸台6。
43.具体的，本管状硅芯2组件安装简洁，便于操作。
44.具体的，本管状硅芯2组件不仅使所搭接管状硅芯2在搭接处有比较大的接触面，并且管状硅芯2的强度要远远大于实心硅芯，管状硅芯2强度增加以后，其抗倒伏性要远远好于现有实心硅芯。
45.具体的，相同重量的实心硅芯和本管状硅芯2组件相比，本管状硅芯2的直径远远大于实心硅芯，进而使本管状硅芯2的表面积成倍增加，获得了多晶硅快速生长的基础条件，从而降低了使用成本，提高了产品的产出率。
46.如图1和图3所示，本在具体实施方式中，所述凸台6的中心设有第一排气孔8。
47.在本实施方式中，具体的，当还原沉积反应结束，需要开炉前，进行还原炉内部气体环境置换时，管状硅芯2内部的气体通过第一排气孔8排出，而置换管状硅芯2内部环境。
48.如图1所示，本在具体实施方式中，所述石墨底座1的轴侧设有径向排气孔9。
49.在本实施方式中，具体的，径向排气孔9设置于石墨底座1的轴侧，径向排气孔9的一端连通于轴向盲孔4所在空间，另一端连通于石墨底座1的外部环境。当还原沉积反应结束，需要开炉前，进行还原炉内部气体环境置换时，石墨底座1内部的气体通过径向排气孔9排出，从而达到置换石墨底座1内部环境的目的。
50.如图1所示，本在具体实施方式中，所述石墨底座1的上端设有第二排气孔10。
51.在本实施方式中，具体的，第二排气孔10沿石墨底座1的轴向延伸，连通轴向盲孔4和管状硅芯2的内部空间。当还原沉积反应结束，需要开炉前，进行还原炉内部气体环境置换时，置换所用气体(氮气)可以自径向排气孔9进入轴向盲孔4内，再自第二排气孔10进入管状硅芯2内部，最后通过第一排气孔8排出，石墨底座1和管状硅芯2形成上下连通的通道，从而使置换过程进一步不留死角。
52.如图1和图3所示，本在具体实施方式中，所述凸台6为锥形台，所述安装孔7为锥形
孔。
53.具体的，在石墨底座1上安装管状硅芯2的过程中，因为人为操作的原因，两个管状硅芯2上端的凸台6的相对高度可能略有差异。在这种情况下，如果凸台6采用圆柱形，横硅板3两端的安装孔7可能不易同步对接相邻管状硅芯2上端的凸台6；但是在本实施方式中，凸台6采用锥形台，存在自锥形台中心向锥形台边缘的倾斜角度，两个安装孔7同步对接相邻凸台6时，操作难度相对降低。
54.如图1和图3所示，本在具体实施方式中，所述凸台6的高度大于所述安装孔7的深度，所述凸台6位于所述安装孔7以上的部分设有径向环槽11，用于嵌套卡簧。
55.在本实施方式中，具体的，卡簧的内缘嵌设于径向环槽11内，卡簧的外缘贴合于横硅板3的上表面。在开炉置换时，还原炉内氮气流动较快，横硅板3受到卡簧的阻挡，也不会脱离管状硅芯2上端的凸台6，从而进一步保证本管状硅芯2组件的稳定性。
56.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。