多晶硅还原炉的硅芯结构的制作方法

本发明涉及一种硅芯上结构，尤其是涉及一种多晶硅生产中多晶硅还原炉内的硅芯结构。

背景技术：

目前国内在利用还原炉生产多晶硅时，通常采用石墨夹套夹住硅芯。硅芯为拉制而成的单晶硅细棒。硅芯置于还原炉中，通入原料气体后，还原炉内进行还原反应，硅芯上就会不断沉积多晶硅而不断地增粗，最后成为多晶硅棒。多晶硅硅棒作为后续的原料，经过一系列加工制成太阳能电池板。

但是，目前的单晶硅材料的硅芯，制程较为复杂，需要利用多晶硅材料在单晶炉内拉制而成，成本较高。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种成本更低的多晶硅还原炉的硅芯结构。

本发明包括如下内容：

一种多晶硅还原炉的硅芯结构，其包括第一硅芯、第二硅芯和搭接第一硅芯和第二硅芯的横梁。第一硅芯、第二硅芯和横梁其中之一至少有一部分为石墨材料制作。

一种多晶硅还原炉的硅芯结构，其包括第一硅芯、第二硅芯和搭接第一硅芯和第二硅芯的横梁。第一硅芯包括晶硅部与晶硅部连接的石墨部。

本发明的多晶硅还原炉的硅芯结构，在硅芯材料上至少部分选用了石墨材料，材料成本和加工成本都较低。

附图说明

图1为本发明实施方式一多晶硅还原炉的硅芯结构的示意图。

图2为本发明实施方式二多晶硅还原炉的硅芯结构的示意图。

图3为本发明实施方式三多晶硅还原炉的硅芯结构的示意图。

图4为本发明实施方式四多晶硅还原炉的硅芯结构的横梁示意图。

具体实施方式

为更好理解本发明所述的技术方案，现结合附图进一步详细说明。

本发明实施方式一的多晶硅还原炉的硅芯结构包括第一夹持组件10、第一硅芯12、第二夹持组件14、第二硅芯16和横梁18。其中，第一夹持组件10夹持第一硅芯12，第二夹持组件10夹持第二硅芯16，使得第一硅芯12和第二硅芯16竖直相邻排布，且第一硅芯12和第二硅芯16相互平行。横梁18横向搭接在第一硅芯12顶部和第二硅芯16顶部，横梁18与第一硅芯12和第二硅芯16组成框形结构。本实施方式中，第一夹持组件10和第二夹持组件14均为石墨卡瓣结构。本实施方式中，横梁18与第一硅芯12和第二硅芯16均为石墨材料制作。

石墨因为材料较为便宜，而且石墨材料加工较为方便，利用机加工可以方便地制作成各种标准形状，能够保证尺寸精度，进而保证硅芯安装后的垂直度，在使用过程中不易倒棒，成本较低、硅芯良率更高而且生产更安全。

使用过程中，多晶硅还原炉的硅芯结构放置在还原炉内，第一夹持组件10和第二夹持组件14均与电极相连并连通电路，还原炉通入原料气体，在还原炉内进行还原反应，在第一硅芯12、第二硅芯16和横梁18上不断沉积多晶硅生成多晶硅硅棒。待多晶硅硅棒生长完成之后取出进入下一工序。

由于石墨材质的导电性能较好，本实施方式在使用过程中，需要适当调节电极的电压，控制第一硅芯12、第二硅芯16和横梁18的电流与发热温度，适合多晶硅沉积生长。

可以理解，本实施方式中的第二硅芯16和/或横梁18也可以还采用单晶硅材料，第一硅芯12仍用石墨材料，也可以制备多晶硅硅棒。

请参见图2，本发明实施方式二的多晶硅还原炉的硅芯结构与实施方式一类似，其不同在于，第一硅芯22和第二硅芯26是单晶硅和石墨的组合结构。第一硅芯22包括晶硅部221和石墨部223，其中晶硅部221是单晶硅材料制作，石墨部223为石墨材料制作，晶硅部221和石墨部223均为方形，晶硅部221的一端为插接端2211，插接端2211呈锥台形。对应地，石墨部223的一端为安装端2231，安装端2231为与插接端2211形状对应的锥台孔。晶硅部221远离插接端2211的另一端安装在第一夹持组件20上，然后晶硅部221的插接端2211与石墨部223的安装端2231配合，将石墨部223安装在晶硅部221上。

第二硅芯26与第一硅芯22结构相同，也包括晶硅部261和石墨部263，其中晶硅部261是单晶硅材料制作，石墨部263为石墨材料制作，晶硅部261和石墨部263均为方形，晶硅部261的一端为插接端2611，插接端2611呈锥台形。对应地，石墨部263的一端为安装端2631，安装端2631为与插接端2611形状对应的锥台孔。晶硅部261远离插接端2611的另一端安装在第二夹持组件24上，然后晶硅部261的插接端2611与石墨部263的安装端2631配合，将石墨部263安装在晶硅部261上。

第一硅芯22和第二硅芯26相邻垂直安装在还原炉内，横梁28一端安装在第一硅芯22的石墨部223上，另外一端固定安装在第二硅芯26的石墨部263上，以此与第一硅芯22和第二硅芯26固定在一起。工作时，本实施方式的多晶硅还原炉的硅芯结构放置在还原炉内，因为单晶硅和石墨材料均可导电，所以第一硅芯22、横梁28和第二硅芯26有电流通过。在第一硅芯22上，由于第一硅芯22的晶硅部221和石墨部223电阻率不同，晶硅部221电阻较大，温度较高，在原料气体通入还原炉后，将会在晶硅部221上首先开始沉积并快速增粗。晶硅部221的热量传导给石墨部223，加上石墨部223自身的发热，也会随之逐渐沉积生长增大。同样，在第二硅芯26上也有相同的过程。同时，横梁28上也有多晶硅沉积并增长。

实施方式二的多晶硅还原炉的硅芯结构采用晶硅与石墨的嫁接结构，同样可以降低硅芯成本，而且在生产过程中，部分晶硅材料的硅芯可以快速发热，然后传导给石墨材料的硅芯部分，可以在减少硅芯成本的情况下，同时加快硅棒生长速度。

请参见图3，本发明实施方式三的多晶硅还原炉的硅芯结构与实施方式二相似，其不同在于，第一硅芯32包括多个晶硅部321和多个石墨部323，而且晶硅部321和石墨部323间隔设置，之间采用嵌合安装在一起。具体为，晶硅部321靠近第一夹持组件30的一端安装在第一夹持组件30上，另外一端为插接端3211，结构为锥台体。相邻的石墨部323一端为安装端3231，结构为与锥台孔，供晶硅部321的插接端3211插接安装，石墨部323另外一端为插接端3233，结构为锥台体，与下一个相邻的晶硅部321的安装端配合安装，依次类推。

实施方式三的多晶硅还原炉的硅芯结构的第一硅芯32采用多个晶硅部321和多个石墨部323组合的方式制作硅芯，加工制造过程中可以方便制作为结构上的标准件，组合更为灵活。调节晶硅部321和石墨部323的数量，可以控制第一硅芯32的电阻率和高度，在降低成本的基础上，可以增加或者减少硅棒的高度，不受原有的单一单晶硅材料硅芯的长度限制，进而控制硅棒的生长和最终尺寸。

可以理解，被第一夹持组件30夹持的不限于晶硅部321，也可以是石墨部323。后续的排布结构也不限于依次间隔排布，也可以两个或两个以上的晶硅部321插接排布在一起，也可以是两个或者两个石墨部323排布在一起。

可以理解，实施方式三中的第二硅芯，也可以采用多个晶硅部321和多个石墨部323组合的多节组合结构，具体结构参见第一硅芯的结构。

请参见图4，实施方式四的多晶硅还原炉的硅芯结构与实施方式三类似，实施方式四的横梁48也采用了多节组合的结构。横梁48包括多个晶硅部41和多个石墨部43，晶硅部41的一端为插接端411，另外一端为安装端413。石墨部43的一端为与晶硅部41的插接端411适配的安装端433，另外一端为插接端431。以此，多个晶硅部41和多个石墨部43相互依次连接。横梁48两端的侧面设置有卡装槽481，分别第一硅芯和第二硅芯安装配合。

可以理解，上述所有实施方式中的插接部和安装部的结构可以互换，也就是说，插接部可以为锥台孔，相应地，安装部为锥台体。当然两者也不限于锥台孔和锥台体的配合，可以为其他形式的配合方式，比如锥形孔和锥形体、台阶孔与台阶体、方形孔与方形体、圆柱孔与圆柱体、燕尾槽和燕尾槽导轨等等。

可以理解，上述所有实施方式的插接部和安装部也可以省略，直接采用钨丝缠绕捆绑的方式固定，或者用石墨套筒设置在晶硅部和石墨部的连接处，将两者固定在一起。

可以理解，上述所有实施方式的第一硅芯和第二硅芯与横梁的搭接方式也可以采用插接、捆绑固定或者套接等方式固定。插接的方式可以为锥台孔和锥台体的配合、锥形孔和锥形体、台阶孔与台阶体、方形孔与方形体、圆柱孔与圆柱体、燕尾槽和燕尾槽导轨等各种配合方式。捆绑固定可以采用钨丝捆绑的方式固定。套接可以采用套筒设置在连接处套接固定。

本发明的多晶硅还原炉的硅芯结构，至少部分硅芯采用石墨材料，降低了硅芯的成本和加工难度，同时还可以减少原有的单晶硅硅芯对于硅棒高度的生长限制，可以生成尺寸更大的硅棒，降低生产成本。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，不应以此限制本发明的范围。即凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。