一种硅芯组件的制作方法

专利名称:一种硅芯组件的制作方法
【专利摘要】一种硅芯组件，涉及多晶硅生产中使用的空心硅芯的连接结构，该结构包括横硅板（1）、空心硅芯（2）和固定座（4），所述空心硅芯（2）间隔设置为两根，两根空心硅芯（2）的上端通过横硅板（1）连接，由此组成硅芯单元。每根空心硅芯（2）的下端开口处沿圆周方向开设有若干切槽（3），在空心硅芯（2）外还设置一固定环（5）。通过顶紧螺栓（6）或楔形块（7）将空心硅芯（2）的下端与固定座（4）的外缘面紧固在一起，防止倒炉现象发生。
【专利说明】
一种硅芯组件
[0001]【技术领域】
[0002]本实用新型涉及多晶硅生产领域，具体说涉及一种多晶硅生产中使用的空心硅芯的连接结构。
[0003]【【背景技术】】
[0004]随着光伏(PV)行业的发展，多晶硅的使用量也在逐渐增大。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。在现有技术中，首先将三根实心圆硅芯或方硅芯搭接成“Π”字形结构，然后在还原炉内进行还原反应。所述还原反应是在一个密闭的还原炉中进行的。先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”。每个闭合回路都由两根竖硅芯和一根横硅芯组成。将闭合回路的两个竖硅芯分别接在炉底的两个电极上，两个电极分别连接直流电源的正负极。
[0005]为了便于描述，在本实用新型中将这种按照“Π”字形结构搭接好的硅芯组合体称作“硅芯组件”。
[0006]将一个或多个硅芯组件放置在还原炉内，利用直流电对硅芯进行加热，加热中每一组搭接好的硅芯组件即相当于一个大电阻。继而向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，开始进行多晶硅的沉积。在还原炉内多晶硅会逐渐沉积在硅芯的表面形成多晶硅棒。多晶硅棒经过破碎后再利用直拉炉拉制成单晶硅棒。
[0007]现有技术在搭接硅芯组件时，通常使用的硅芯为直径8mm左右的实心圆硅芯或用娃锭经线切割形成的10 X 10 mm的方娃芯。在还原反应过程中，生成的娃不断沉积在娃芯表面，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。
[0008]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。
[0009]为此，
【申请人】也曾试图采用大直径的实心硅芯。大直径的实心硅芯固然可以提高还原过程的生产率，但大直径硅芯的拉制却也存在生产效率低下的问题。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。此外，采用大直径的实心硅芯还存在不便运输、搭接后击穿难度大等问题。
[0010]为了提高多晶硅的生产效率，美国GT太阳能公司在其专利号为200780015406.5、名称为“在化学气相沉积反应器中提高的多晶硅沉积”的专利文献中公开了一种横截面为圆环形的空心硅芯，用直径为50毫米的管状硅芯替代传统的细棒，从而提高产量。该文件的全部内容在本专利中被用作参考。
[0011]采用上述专利的这种空心硅芯虽然可以解决现有技术中的部分问题，但由于空心硅芯与电极连接不牢固会导致倒炉现象的发生。
[0012]针对硅芯的连接问题，
【申请人】于2011年12月9日曾提交两份在先专利申请，其中一份的申请号为201110408278.9，该申请公开了一种空心硅芯与实心硅芯的搭接方法的技术方案。另一份的申请号为201110408301.4，该申请公开了一种空心硅芯的搭接方法的技术方案。
[0013]上述两份专利申请主要涉及对硅芯组件的上部结构，本实用新型是对在先申请的补充，主要涉及娃芯组件的下部结构，即空心娃芯与固定座的连接结构。
[0014]【
【发明内容】
】
[0015]针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种改进的硅芯组件结构，在确保空心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。
[0016]本实用新型的硅芯组件包括横硅板、空心硅芯和固定座，所述空心硅芯间隔设置为两根，两根空心硅芯的上端通过横硅板连接，在空心硅芯的下端开口处沿圆周方向开设有若干切槽，在固定座外设置一固定环，借助该固定环将空心硅芯和固定座紧固在一起。
[0017]固定环位于空心硅芯的外周，可以通过固定环上的顶紧螺栓将空心硅芯的下端与固定座的外缘面紧固在一起。
[0018]也可以在固定环与空心硅芯之间留有间隙，以插入楔形块进行固定。
[0019]位于上方横硅板的两端与空心硅芯相对应的位置可以分别开设环形凹槽，其形状及尺寸与空心硅芯相匹配，将空心硅芯插入环形凹槽内并紧固住。
[0020]采用本实用新型的技术方案，可以实现空心硅芯、固定座以及横硅板之间的牢固连接。这对于大直径的空心硅芯来说，其作用尤其明显，可以有效防止倒炉现象的发生。
[0021]【【附图说明】
】
[0022]图1是本实用新型硅芯组件实施例一的整体结构示意图；
[0023]图2是本实用新型硅芯组件实施例二的整体结构示意图；
[0024]图3是本实用新型硅芯组件实施例中空心硅芯下部开口处横截面的示意图；
[0025]图4是本实用新型硅芯组件实施例中横硅板的结构示意图。
[0026]附图中的标号与零部件名称的对应关系为:
[0027]I横硅板;2空心硅芯;3切槽;4固定座;5固定环;6顶紧螺栓;7楔形块;8环形凹槽。
[0028]【【具体实施方式】】
[0029]以下结合说明书附图通过具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0030]图1是本实用新型实施例一的整体结构示意图。在该实施例中，本实用新型所述的硅芯组件包括横硅板1、空心硅芯2、固定座4和固定环5，所述空心硅芯2间隔设置为两根，两根空心娃芯2的上端通过横娃板I连接。
[0031]为了便于插接，在每个空心硅芯2下端部沿圆周方向开设有若干切槽3。空心硅芯2的内径可以略小于固定座4的外径、也可以略大于固定座4的外径，利用硅芯的弹性将空心硅芯2紧固在固定座4的外周。
[0032]为了进一步加固，可以在的空心硅芯2外套接固定环5，并通过顶紧螺栓6将空心硅芯2的下端与固定座4的外缘面紧固在一起。固定座4的下端连接电极。
[0033]所述切槽3边缘的形状可以为直线锯齿型，如图1所示;也可以为弧线，即曲线波浪型(图中未示出)。
[0034]图2是本实用新型实施例二的整体结构示意图。该实施例中，在固定环5与空心硅芯2外加入了楔形块7。固定环5的内径由上而下逐渐缩小，即内表面呈锥形。将若干楔形块7均匀插入锥形孔内即可将空心硅芯2的下端与固定座4的外缘面紧固在一起。楔形块7也可以为整块的圆环形，其上端厚、下端薄。
[0035]图3是本实用新型空心硅芯2下部开口处的横截面示意图，其中3为切口。当空心硅芯2的内径小于空心硅芯2的固定座4的外径时，空心硅芯2的下开口处可以设内倒角，即下开口处的内径由上而下逐渐增大，便于与固定座4的插接。
[0036]图4是本实用新型中上方横硅板的结构示意图。横硅板I的两端与空心硅芯2相对应的位置分别设有环形凹槽8，其形状及尺寸与空心硅芯2相匹配，空心硅芯2插入环形凹槽8内并被紧固住。
[0037]除了采用图4所示的结构之外，硅芯组件中横硅板I与空心硅芯2的连接方式还可以采用本实用新型【背景技术】部分所提及的本
【申请人】于2011年12月9日提交的两份在先专利申请的技术方案:其中一份的申请号为2011 10408278.9，另一份的申请号为201110408301.4。该发明在此被用作参考。
【主权项】
1.一种硅芯组件，包括横硅板(I)、空心硅芯(2)和固定座(4)，所述空心硅芯(2)间隔设置为两根，两根空心硅芯(2)的上端通过横硅板(I)连接，其特征在于:每根空心硅芯(2)的下端开口处沿圆周方向开设有若干切槽(3)，在空心硅芯(2)外还设置一固定环(5)。2.如权利要求1所述的硅芯组件，其特征在于:所述切槽(3)边缘的形状为直线锯齿型或曲线波浪型。3.如权利要求1所述的硅芯组件，其特征在于:固定环(5)与空心硅芯(2)的外周面相套接，通过固定环(5)上的顶紧螺栓(6)将空心硅芯(2)的下端与固定座(4)的外缘面紧固在一起。4.如权利要求1所述的硅芯组件，其特征在于:在固定环(5)与空心硅芯(2 )之间留有间隙并设置楔形块(7)，固定环(5)的内径由上而下逐渐缩小，即内表面呈锥形，将若干楔形块(7)均匀插入锥形孔内，使空心硅芯(2)的下端与固定座(4)的外缘面紧固在一起。5.如权利要求4所述的硅芯组件，其特征在于:所述的楔形块(7)为整块的圆环形，其上端厚、下端薄。6.如权利要求1所述的硅芯组件，其特征在于:横硅板(I)的两端与空心硅芯(2)相对应的位置分别设有环形凹槽(8)，其形状及尺寸与空心硅芯(2)相匹配，空心硅芯(2)插入环形凹槽(8)内并被紧固住。7.如权利要求1所述的硅芯组件，其特征在于:空心硅芯(2)的内径小于固定座(4)的外径，空心硅芯(2)的下开口处设内倒角，即该处的内径由上而下逐渐增大。
【文档编号】C01B33/035GK205709890SQ201620173715
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月8日
【发明人】刘朝轩
【申请人】洛阳金诺机械工程有限公司