专利名称：晶体硅材料的深冷处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及深冷处理技术领域，更具体地说，涉及一种晶体硅材料的深冷处
理装置。
背景技术：
随着常规能源的有限性及环保压力的增加，诸多国家掀起了开发和利用新能源的 热潮，其中，太阳能作为一种可再生清洁能源在全球范围内得到快速的发展，因此光伏组件 得到了大范围应用。随着光伏组件的大规模生产，光伏组件也暴露出一些缺点，作为如光伏 组件的转换效率低等，世界各国光伏技术人员纷纷投入大批技术力量对此进行研究改进。 目前，作为光伏电池的制备原料，晶体硅材料的硬度和耐磨性较差，使用寿命较短，同时，奥 氏体的高脆性造成加工后的晶体硅材料的易碎裂，使太阳能电池片的抗隐裂性较差和表面 硬度较低。目前，深冷处理技术在工业生产中得到了广泛的应用。将晶体硅材料进行深冷处 理，可以改善晶体硅材料的性能。现有技术中，晶体硅材料的深冷处理装置以液氮为冷源， 通过不断向深冷处理装置的工件仓中通入液氮，达到深冷处理的目的。但是，该深冷处理装 置对液氮消耗较大，造成了能源浪费。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种晶体硅材料的深冷处理装 置，利用本实用新型提供的深冷处理装置进行深冷处理，液氮消耗量小，节约能源。本实用新型提供一种晶体硅材料的深冷处理装置，包括工件仓；设置于工件仓外部的液氮仓；与液氮仓相连的非接触式循环泵；与工件仓相连的真空度表和温度传感器。优选的，还包括设置于所述液氮仓下方的支架。优选的，还包括与液氮仓相连的液氮压力表。优选的，所述工件仓为长方体。优选的，所述液氮仓为长方体。优选的，所述温度传感器为一个。优选的，所述真空度表为一个。从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供一种晶体硅材料的深冷处理装置， 包括工件仓；设置于工件仓外部的液氮仓；与液氮仓相连的非接触式循环泵；与工件仓相 连的真空度表和温度传感器。本实用新型通过工件仓外部的液氮仓，保证了工件仓可以实
3现在低温下工作；通过与工件仓相连的真空度表和温度传感器，能够监测深冷处理过程中 工件仓中的温度和真空度，保证了深冷处理能够正常运行；并且，通过与液氮仓相连的非接 触式循环泵，使液氮仓中的液氮能够循环使用，无需向空气中排放液氮，从而降低了能源的 消耗并保护了环境，成本低。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，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的附图。图1为本实用新型实施例公开的晶体硅材料的深冷处理装置示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型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 施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例， 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，都属于本实 用新型保护的范围。本实用新型提供一种晶体硅材料的深冷处理装置，如图1所示，包括工件仓1、液 氮仓2、非接触式循环泵3、真空度表4、温度传感器5、液氮压力表6和支架7。工件仓1可以为长方体，还可以为正方体或其他形状，能够达到存在工件的作用 即可。在工件仓1的外部设置有液氮仓2，液氮仓2中的液氮能够达到低温的效果，从而使 工件仓中的工件实现深冷处理的目的。对于液氮仓2德形状并无特别限制，可以为长方体、 正方体或其他形状，能够达到存放液氮并与工件仓充分接触的目的即可。在液氮仓2的外部设置有非接触式循环泵3，通过非接触式循环泵3使液氮仓中的 液氮能够循环使用，无需向空气中排放液氮，从而降低了能源的消耗并保护了环境，降低深 冷处理的成本。按照本实用新型，还包括与工件仓1相连的真空度表4。通过真空度表4能够检测 工件仓中的真空度，保证工件在要求的真空度下进行工作。对于真空度表4的个数并无特 别限制，可以为一个或多个。温度传感器5与工件仓1相连，能够实时检测工件仓的内部温 度，当温度传感器5检测到工件仓的温度不是工作温度时，可以通过调节液氮仓2中的液氮 的量，达到控制温度的目的。对于温度传感器5的个数并无特别限制，可以为一个或多个。液氮压力表6与液氮仓2相连，能够检测液氮仓2中的液氮的压力，从而保证深冷 处理能够正常进行。对于液氮压力表6的个数并无特别限制，可以为一个或多个。支架7位于工件仓的下方，与工件仓相连，达到支撑的目的。本实用新型可以按照如下方法对晶体硅材料进行深冷处理。步骤A 将晶体硅材料降温至-192 _196°C进行恒温处理；步骤B 将步骤A恒温处理后的晶体硅材料升温至100 120°C进行恒温处理。上述步骤A中，将晶体硅材料进行深冷处理，将晶体硅材料降温至优 选-195 -196°C，更优选将晶体硅材料降温至-196°C。由于晶体硅材料内铁元素的奥氏体结构在低温环境下非常不稳固，易分解，因此，当对晶体硅材料进行深冷处理时，缺陷部 分(主要为微孔及内应力集中的部份)产生塑性流动，并且组织发生细化，于是，奥氏体会 转化成马氏体，并消除了内应力。生成的马氏体填补晶体硅材料的内部空隙，增加耐磨面 积，从而提高晶体硅材料的柔韧性能，降低了碎片率。并且，在超低温时，由于晶体硅材料中 的晶体组织产生体积收缩，晶格常数缩细而加强碳原子析出的驱动力，于是马氏体的基体 析出大量超微细碳化物。所述超微细碳化物使晶体硅材料的强度提高，同时增加了柔韧性 与刚性，提高了晶体硅材料的抗裂性能。并且，深冷处理可转移晶体硅原子的运能，使原子 之间不能扩散分开，从而使原子结合更紧密。所述步骤A中降温速度优选为0. 5 0. 6°C / min，更优选为 0. 5 0C /min。步骤B中将步骤A得到的晶体硅材料升温优选至110 120°C，更优选至100°C并 恒温处理。步骤B中升温速度优选为0. 5 0. 6°C /min,更优选为0. 5°C /min。此外，还包括步骤C 将步骤B恒温处理后的晶体硅材料降温至-192 _196°C进行恒温处理，
然后升至室温。步骤C中将步骤B得到的晶体硅材料降温优选至-192 -196 °C，优选 为-195 -196°C，更优选为-196°C，并恒温处理，然后升至室温。所述步骤C中降温速度 为 0. 5 0. 6°C /min,更优选为 0. 5°C /min。上述步骤C是将晶体硅材料的进行反复处理，达到深冷处理的最佳效果。深冷处 理的次数包括但不仅限于上述次数，还可以为更多次。本方法处理后可将晶体硅内含量8% 20%的奥氏体降低为1. 5 3%。将处理 后的晶体硅材料硬度与未处理的晶体硅材料比较，处理后的晶体硅材料硬度提高HRCl 2。实施例1将多晶硅块材放入加有液氮的深冷处理装置中，将其从25°C温度条件下，以 0. 50C /min降温至_196°C并恒温18h，然后以0. 5°C /min升温至室温；将上述多晶硅块锭以0. 50C /min升温至室温后再加热至100°C恒温30min ；将加热至100°C恒温30min后的多晶硅块锭速降温至_196°C并恒温18h，最后 0. 5 0C /min速度升温至室温。上述处理过的晶体硅材料的奥氏体含量为2%，将处理后的晶体硅材料硬度与未 处理的晶体硅材料比较，处理后的晶体硅材料硬度提高HRC2，实施例中晶体硅快的处理前 后性能如表1所示。表1实施例1中多晶硅块处理前后性能对照表
权利要求一种晶体硅材料的深冷处理装置，其特征在于，包括工件仓；设置于工件仓外部的液氮仓；与液氮仓相连的非接触式循环泵；与工件仓相连的真空度表和温度传感器。
2.根据权利要求1所述的深冷处理装置，其特征在于，还包括设置于所述液氮仓下方 的支架。
3.根据权利要求1所述的深冷处理装置，其特征在于，还包括与液氮仓相连的液氮压 力表。
4.根据权利要求1所述的深冷处理装置，其特征在于，所述工件仓为长方体。
5.根据权利要求1所述的深冷处理装置，其特征在于，所述液氮仓为长方体。
6.根据权利要求1所述的深冷处理装置，其特征在于，所述温度传感器为一个。
7.根据权利要求1所述的深冷处理装置，其特征在于，所述真空度表为一个。
专利摘要本实用新型公开了一种晶体硅材料的深冷处理装置，包括工件仓；设置于工件仓外部的液氮仓；与液氮仓相连的非接触式循环泵；与工件仓相连的真空度表和温度传感器。本实用新型通过工件仓外部的液氮仓，保证了工件仓可以实现在低温下工作；通过与工件仓相连的真空度表和温度传感器，能够监测深冷处理过程中工件仓中的温度和真空度，保证了深冷处理能够正常运行；并且，通过与液氮仓相连的非接触式循环泵，使液氮仓中的液氮能够循环使用，无需向空气中排放液氮，从而降低了能源的消耗并保护了环境，成本低。
文档编号H01L31/18GK201764768SQ20102029312
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者王士元 申请人:英利能源(中国)有限公司