應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于多晶硅提純領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法，其特征在于將介質(zhì)熔煉、定向凝固或電子束熔煉提純得到的硅錠，經(jīng)降溫至300～400℃時(shí)，放入到20～80℃的水或油中，且液面超過硅錠上表面，硅錠在水或油中自然破碎成碎硅料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）不再需要借助外力，充分利用硅的物理特性進(jìn)行低溫破碎，節(jié)省了人力、物力成本；（2）破碎效果好，沿晶界處破碎，形成的碎硅料大小均勻，不需要再二次破碎，經(jīng)簡單處理后即可用于下一環(huán)節(jié)生產(chǎn)。
【專利說明】應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明屬于多晶硅提純領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]目前，我國已成為世界能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國，但人均能源消費(fèi)水平還很低。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，我國能源需求將持續(xù)增長，針對目前的能源緊張狀況，世界各國都在進(jìn)行深刻的思考，并努力提高能源利用效率，促進(jìn)可再生能源的開發(fā)和應(yīng)用，減少對進(jìn)口石油的依賴，加強(qiáng)能源安全。[0003]作為可再生能源的重要發(fā)展方向之一的太陽能光伏發(fā)電近年來發(fā)展迅猛，其所占比重越來越大。根據(jù)《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到202 0年，中國力爭使太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1.8GW (百萬千瓦)，到2050年將達(dá)到600GW。預(yù)計(jì)到2050年，中國可再生能源的電力裝機(jī)將占全國電力裝機(jī)的25%，其中光伏發(fā)電裝機(jī)將占到5%。預(yù)計(jì)2030年之前，中國太陽能裝機(jī)容量的復(fù)合增長率將高達(dá)25%以上。[0004]太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依賴于對多晶硅原料的提純。多晶硅原料的提純工藝目前主要依賴以下幾種工藝:西門子法、硅烷法、氣體流化床法和冶金法。其中，冶金法因具備工藝簡單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)極具發(fā)展?jié)摿?。目前，冶金法工藝主要有四大工藝環(huán)節(jié)，介質(zhì)熔煉、定向凝固、電子束熔煉和鑄錠，其中，介質(zhì)熔煉、定向凝固和電子束熔煉提純后的硅料都會(huì)凝固成一個(gè)整體的硅錠，需要經(jīng)過破碎才能用于下一環(huán)節(jié)的工藝生產(chǎn)中。目前，整個(gè)多晶硅提純行業(yè)對硅錠破碎采用人工破碎或機(jī)械破碎，人工破碎為工人借助錘子等工具敲打， 費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且破碎大小不好掌握；機(jī)械破碎為采用電動(dòng)錘對硅錠撞擊，操作具有一定的危險(xiǎn)性，且破碎的大小仍然不好掌握，同樣需要再進(jìn)行二次破碎。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法，能夠在不借助外力的情況下，實(shí)現(xiàn)對硅錠的破碎，并且破碎效果好，破碎大小均勻。[0006]本發(fā)明所述的一種應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法，將介質(zhì)熔煉、定向凝固或電子束熔煉提純得到的硅錠，調(diào)節(jié)溫度至300~400°C，放入到20~80°C的水或油中，且液面超過硅錠上表面，硅錠在水或油中自然破碎成碎硅料。[0007]其中，優(yōu)選方案如下:將介質(zhì)熔煉、定向凝固或電子束熔煉提純得到的硅錠，調(diào)節(jié)溫度至300~400°C，放入到20~80°C的油中，且液面超過硅錠上表面，硅錠在油中自然破碎成碎硅料。[0008]當(dāng)選用油作為破碎源時(shí)，最好將碎硅料從油中取出，經(jīng)去離子水超聲振蕩去除碎娃料表面的油，防止碎娃料表面的油對下一步生產(chǎn)造成影響，其中，去離子水超聲振蕩的頻率優(yōu)選為IOkHz~30kHz。[0009]本發(fā)明中，介質(zhì)熔煉、定向凝固和電子束熔煉三個(gè)環(huán)節(jié)生產(chǎn)得到的硅錠由于除雜原理不同，所以得到的硅錠需要經(jīng)過不同的預(yù)處理才能進(jìn)行低溫破碎。對于介質(zhì)熔煉和定向凝固來說，需要先將硅錠冷卻至室溫，對其上部及邊部切除雜質(zhì)，再進(jìn)行噴砂處理，然后再將硅錠升溫至300~400°C進(jìn)行低溫破碎；對于電子束熔煉來說，由于除掉的雜質(zhì)直接蒸發(fā)，得到的硅錠不再包含揮發(fā)性雜質(zhì)組分，無需再處理，直接在出爐溫度下的300~400°C 進(jìn)行低溫破碎。[0010]本發(fā)明中，基于硅受到急劇冷卻時(shí)容易出現(xiàn)破碎的物理特性，將300~400°C的硅錠放入到20~80°C的水或油中，會(huì)自然破碎，會(huì)沿晶界處破碎，破碎源的溫度越低，硅錠破碎形成的碎硅料越小，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，特將水或油的溫度限定在20~80°C，這個(gè)溫度下破碎形成的硅塊大小合適。在本發(fā)明中，由于水在遇到高溫時(shí)具有一定的氧化性， 容易對硅錠表面造成輕微氧化，減少出成率，因此本發(fā)明更加優(yōu)選用油作為破碎源，此處的油為常規(guī)的工業(yè)用油，并不做限制。[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)不再需要借助外力，充分利用硅的物理特性進(jìn)行低溫破碎，節(jié)省了人力、物力成本；(2)破碎效果好，沿晶界處破碎，形成的碎硅料大小均勻，不需要再二次破碎，經(jīng)簡單處理后即可用于下一環(huán)節(jié)生產(chǎn)?！揪唧w實(shí)施方式】[0012]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。[0013]實(shí)施例1:[0014]定向凝固結(jié)束后，將硅錠取出冷卻至室溫，經(jīng)過切除邊角雜質(zhì)后進(jìn)行噴砂，然后將硅錠升溫至400°C，再放入到70°C的水中，且液面超過硅錠上表面，硅錠在水中自然破碎成碎硅料。破碎結(jié)束后，待水及碎硅料都冷卻至室溫，將碎硅料從水中取出收集，經(jīng)干燥后即可用于下一工藝環(huán)節(jié)生產(chǎn)。[0015]實(shí)施例2:[0016]電子束熔煉結(jié)束后，硅錠在電子束真空爐中降溫至300°C時(shí)，然后打開上爐蓋，將硅錠取出放入到80°C的油中，且液面超過硅錠上表面，硅錠在油中自然破碎成碎硅料。[0017]破碎結(jié)束后，待油及碎硅料都冷卻至室溫，將碎硅料從油中取出收集，經(jīng)去離子水超聲振蕩去除碎娃料表面的油，防止碎娃料表面的油對下一步生產(chǎn)造成影響其 中，去離子水超聲振蕩的頻率為20kHz。經(jīng)干燥后即可用于下一工藝環(huán)節(jié)生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法，其特征在于將介質(zhì)熔煉、 定向凝固或電子束熔煉提純得到的硅錠，調(diào)節(jié)溫度至300~400°C，放入到50~80°C的水或油中，且液面超過硅錠上表面，硅錠在水或油中自然破碎成碎硅料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法，其特征在于將介質(zhì)熔煉、定向凝固或電子束熔煉提純得到的硅錠，調(diào)節(jié)溫度至300~400°C，放入到50~80°C的油中，且液面超過硅錠上表面，硅錠在油中自然破碎成碎硅料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法，其特征在于將介質(zhì)熔煉、定向凝固或電子束熔煉提純得到的硅錠，調(diào)節(jié)溫度至300~400°C，放入到50~80°C的油中，且液面超過硅錠上表面，硅錠在油中自然破碎成碎硅料，將碎硅料從油中取出，經(jīng)去離子水超聲振蕩去除碎硅料表面的油。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于冶金法提純多晶硅工藝的低溫破碎硅錠方法，其特征在于去離子水超聲振蕩的頻率為IOkHz~30kHz。
【文檔編號(hào)】C01B33/02GK103553045SQ201310493594
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】譚毅, 溫書濤, 劉子成, 侯振海, 袁濤, 陳磊, 姜大川 申請人:青島隆盛晶硅科技有限公司