一种消除多晶硅碳头料的装置的制作方法

本发明涉及多晶硅技术领域，具体而言，涉及一种消除多晶硅碳头料的装置。

背景技术：

多晶硅是生产太阳能光伏产品的主要原材料，采用的西门子法的主要工艺之一是化学还原气相沉积。它是在1100℃高温下由经过多级精馏的三氯氢硅气体与氢气反应还原成硅并不断沉积在初始硅芯上长大成硅棒的过程，该过程中的高温由电流通过硅芯或硅棒本身发热维持，还原沉积炉内硅棒因此成对导通，形成倒“U”型，与硅棒直接接触的导电电极要求耐高温，不污染硅料。因此采用具有耐高温、性质稳定、高导电率的石墨电极作为连接电源的金属电极与硅芯，即石墨是必须的媒介，通过石墨导电、加热，多晶硅才能附着“生长”。

现有技术中硅料沉积到硅芯上的同时，在石墨卡瓣上也沉积了硅料，硅料与石墨卡瓣表面结合紧密，造成硅料与石墨卡瓣分离困难，极大地影响了多晶硅的品质。因此，有效去除碳头料中的石墨，最大限度地利用，并能使石墨夹头重复再利用成为当前需要急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种消除多晶硅碳头料的装置，既能导电又能起到夹持硅芯的作用，硅沉积到硅芯的同时沉积到硅芯夹具上，避免了碳头料的产生。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种消除多晶硅碳头料的装置，包括石墨底座、放置在石墨底座上的石墨卡瓣组以及石墨帽。石墨卡瓣组具有第一安装孔，第一安装孔内放置由多晶硅制成的硅芯夹具。石墨帽具有通孔，硅芯夹具穿过通孔并具有用于安装硅芯的第二安装孔。石墨帽盖装于石墨卡瓣组并将石墨卡瓣组固定于石墨底座。

本发明的较佳实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置的有益效果是：

本发明提供的消除多晶硅碳头料的装置，将石墨底座套接在电极上，石墨卡瓣组设置在石墨底座上，再将由多晶硅制成的硅芯夹具设置在石墨卡瓣组的第一安装孔内，将硅芯设置在硅芯夹具的第二安装孔内，石墨帽盖装于石墨卡瓣组并将石墨卡瓣组固定于石墨底座上，硅芯穿过石墨帽的通孔，对硅芯进行固定，硅沉积形成硅棒的过程中，硅主要沉积在硅芯和硅芯夹具上。通过石墨卡瓣组的第一安装孔和硅芯夹具的第二安装孔，使硅芯的安装更加方便，固定效果更好，并且，由于硅芯夹具由多晶硅材料制成，硅沉积到硅芯和硅芯夹具上时，可直接进行利用，不再进行二次剥离，石墨卡瓣可二次利用，降低能源的消耗，避免产生碳头料，硅料利用率增大，可以节省因分离碳头料的人力资源和经济成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置的剖视图；

图2为本发明实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置中石墨底座的剖视图；

图3为本发明实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置中石墨帽的剖视图；

图4为本发明实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置中石墨卡瓣组的剖视图；

图5为本发明实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置中石墨卡瓣组的横截面图；

图6为本发明实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置中硅芯夹具的剖视图；

图7为本实施例中硅沉积在消除多晶硅碳头料的装置上的剖视图；

图8为本发明实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置中硅芯夹具的横截面图。

图标：100-消除多晶硅碳头料的装置；110-石墨底座；130-石墨帽；150-石墨卡瓣组；170-硅芯夹具；190-硅芯；111-外螺纹；112-电极孔；113-圆柱孔；114-锥形孔；131-安装部；132-连接部；133-第三安装孔；134-内螺纹；135-通孔；160-卡瓣；151-第一安装孔；152-内侧面；153-外侧面；171-第二安装孔；172-第一硅芯夹具；173-第二硅芯夹具；174-接触面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例

图1为本实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置100的剖视图。请参阅图1，本实施例中，消除多晶硅碳头料的装置100包括石墨底座110、石墨帽130和石墨卡瓣组150。

图2为本实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置100中石墨底座110的剖视图。请一并参阅图1和图2，本实施例中，石墨底座110的上部与石墨帽130连接，石墨底座110还与电极连接。石墨底座110为圆柱形，石墨底座110的上部设置有外螺纹111，石墨底座110设置有用于套接电极的电极孔112。

请继续参阅图2，优选设置：电极孔112与石墨底座110同轴设置，电极孔112包括圆柱孔113和锥形孔114，圆柱孔113和锥形孔114连通，圆柱孔113贯穿石墨底座110的上端面，锥形孔114贯穿石墨底座110的下端面，电极插设在圆柱孔113和锥形孔114内，使石墨底座110与电极的连接更加牢固。

图3为本实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置100中石墨帽130的剖视图。请一并参阅图1和图3，本实施例中，石墨帽130用于将石墨卡瓣组150和硅芯夹具170固定在石墨底座110上，石墨帽130包括连接部132和安装部131，安装部131与连接部132连接且位于连接部132的下方，安装部131设置有第三安装孔133，第三安装孔133设置有内螺纹134，第三安装孔133的内螺纹134与石墨底座110上部的外螺纹111匹配，使石墨帽130与石墨底座110进行稳定的螺纹连接，并方便拆卸。

请继续一并参阅图1和图3，本实施例中，石墨帽130盖装于石墨卡瓣组150并将石墨卡瓣组150固定于石墨底座110上，石墨帽130的连接部132主要与石墨卡瓣组150配合，连接部132设置有通孔135，用于与石墨卡瓣组150配合，当石墨帽130与石墨底座110进行螺纹连接的时候，石墨帽130将石墨卡瓣组150压紧，并对石墨卡瓣组150进行固定。

图4为本实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置100中石墨卡瓣组150的剖视图。请一并参阅图1和图4，本实施例中，石墨卡瓣组150一体成型，其中部具有第一安装孔151，直接将硅芯夹具170插设在第一安装孔151内，对硅芯夹具170进行安装。

优选地，本实施例中，石墨卡瓣组150包括多个卡瓣160，多个卡瓣160均抵靠于石墨底座110，同时多个卡瓣160设置于通孔135内，通孔135与第三安装孔133连通，保证多个卡瓣160均与石墨底座110接触。

请继续一并参阅图1和图4，本实施例中，多个卡瓣160之间围成第一安装孔151，第一安装孔151用于安装由多晶硅制成的硅芯夹具170和硅芯190，同时，在石墨帽130与石墨底座110进行螺纹连接的时候，石墨帽130将多个卡瓣160之间压紧，并对多个卡瓣160和硅芯190进行固定。

图5为本实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置100中石墨卡瓣组150的横截面图。请一并参阅图1、图4和图5，本实施例中，石墨卡瓣组150包括靠近硅芯夹具170的内侧面152和远离硅芯夹具170的外侧面153，内侧面152为圆弧面，外侧面153为圆锥面，每个卡瓣160的远离石墨底座110的一端的截面积小于每个卡瓣160的靠近石墨底座110的一端的截面积，即多个卡瓣160连接起来，形成一个内部具有圆柱形的第一安装孔151的圆台状结构，同时，连接部132设置有与多个卡瓣160配合的圆台状的通孔135，使石墨帽130与石墨底座110进行螺纹过程中，石墨帽130对多个卡瓣160的压力逐渐增大，更加有利于石墨卡瓣组150的固定。

请继续一并参阅图1和图4，本实施例中，石墨卡瓣组150的远离石墨底座110的一端与石墨帽130的上端面齐平，即每个卡瓣160的远离石墨底座110的一端与石墨帽130的上端面齐平，石墨卡瓣组150不会伸出石墨帽130的通孔135，当硅进行沉积的时候，沉积在硅芯190和硅芯夹具170上，避免碳头料的产生，同时，也方便硅棒与石墨卡瓣组150和石墨帽130的分离。

请继续参阅图5，本实施例中，石墨卡瓣组150包括三个卡瓣160，每个卡瓣160的一端均抵靠于石墨底座110，三个卡瓣160之间围成第一安装孔151，这样设置更加方便硅芯夹具170的固定，同时，设置的结构也比较简单。

类似的实施方式还可以是：石墨卡瓣组150包括四个卡瓣160，每个卡瓣160的一端均抵靠于石墨底座110，四个卡瓣160之间围成第一安装孔151，也可以对硅芯夹具170起到固定的作用。

图6为本实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置100中硅芯夹具170的剖视图，图7为本实施例中硅沉积在消除多晶硅碳头料的装置100上的剖视图。请一并参阅图1和图6，本实施例中，硅芯夹具170一体成型，其中部具有第二安装孔171，直接将硅芯190插设在第二安装孔171内，对硅芯夹具170进行安装。

本实施例中，硅芯夹具170均插设于第一安装孔151内，硅芯夹具170具有用于安装硅芯190的第二安装孔171，石墨帽130具有通孔135，硅芯夹具170的远离石墨卡瓣组150的一端穿过通孔135，即硅芯夹具170一部分位于石墨卡瓣组150的第一安装孔151内，一部分穿过第一安装孔151和通孔135露出石墨帽130，硅芯190设置在硅芯夹具170的第二安装孔171内，使硅沉积在硅芯190和硅芯夹具170上，避免形成碳头料，由于硅芯夹具170由多晶硅材料制成，硅沉积到硅芯190和硅芯夹具170上时，可直接进行利用，不再进行二次剥离，使硅棒的形成更加方便，方便硅棒与石墨卡瓣组150进行分离，石墨卡瓣组150可二次利用，降低能源的消耗，避免产生碳头料，硅料利用率增大，可以节省因分离碳头料的人力资源和经济成本。

本实施例中，一体成型的硅芯夹具170的第二安装孔171的横截面为方形，能够对方形的硅芯190进行固定，第二安装孔171的横截面为圆形，能够对圆形的硅芯190进行固定。同时，第二安装孔171的横截面的形状不受限制，只要能够与硅芯190的形状配合即可，避免在硅棒生长的过程中出现倒棒的现象。

图8为本实施例提供的消除多晶硅碳头料的装置100中硅芯夹具170的横截面图。请一并参阅图1、图6、图7和图8，优选地，本实施例中，硅芯夹具170包括相对设置的第一硅芯夹具172和第二硅芯夹具173，第一硅芯夹具172和第二硅芯夹具173均插设于第一安装孔151内并围成第二安装孔171，硅芯190安装在第二安装孔171内，更加方便硅芯190的固定，且结构简单。

本实施例中，第一硅芯夹具172和第二硅芯夹具173均包括靠近硅芯190的接触面174，接触面174的横截面为半圆形，第一硅芯夹具172的接触面174和第二硅芯夹具173的接触面174相对设置以后，形成圆形，即第一硅芯夹具172和第二硅芯夹具173之间围成圆形的第二安装孔171，对圆形的硅芯190进行固定。

类似的实施方式还可以是：第一硅芯夹具172和第二硅芯夹具173均包括靠近硅芯190的接触面174，接触面174的横截面为“L”形，第一硅芯夹具172的接触面174和第二硅芯夹具173的接触面174相对设置以后，形成方形，即第一硅芯夹具172和第二硅芯夹具173之间围成方形的第二安装孔171，适用于对方形的硅芯190进行固定，避免在硅棒生长的过程中出现倒棒的现象。

本发明中，在需要使用消除多晶硅碳头料的装置100的时候，在还原炉底盘的电极孔112里安装好电极，先通过石墨底座110的电极孔112将石墨底座110放置在电极上，石墨卡瓣组150放置在石墨底座110上且石墨卡瓣组150具有第一安装孔151，再将硅芯夹具170设置在石墨卡瓣组150的第一安装孔151内，且硅芯夹具170具有第二安装孔171，将硅芯190设置在第二安装孔171内，石墨帽130从上往下盖装，使硅芯190、硅芯夹具170穿过石墨帽130的通孔135，并使石墨帽130的第三安装孔133与石墨卡瓣组150进行配合，将石墨帽130向下压，使石墨帽130与石墨底座110螺纹连接，在石墨帽130不断向下螺纹连接的过程中，石墨帽130将硅芯夹具170和石墨卡瓣组150不断压紧，并对硅芯190、硅芯夹具170和石墨卡瓣组150进行固定，盖上还原炉钟罩，当达到一定的温度时，硅就会沉积到硅芯190和硅芯夹具170上，直到生长120小时时停炉，生长成一定直径的硅棒。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。