多晶硅还原炉制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多晶硅还原炉，其包括有底座以及其上设置的钟罩形炉体，其中底座上设置有中心出气口，以及围绕中心出气口同心设置的、具有不同半径的多个电极发热体层，每一电极发热体层包括多个沿周向均匀设置的电极发热体，多个电极发热体层的最外层的外侧设置有多个进气口。本实用新型专利技术是通过将进气口设置在电极发热体最外层的外侧，使得三氯氢硅和氢气在进气口与出气口之间的对流中穿过全部的电极发热体涵盖，均匀沉积在电极发热体上。而电极发热体的截面面积较大，启动时更稳定，且电极发热体用于硅沉积的表面更大，更利于硅的生长。另外多晶硅还原炉设置有碳素纤维材料或硅材料构成的保温隔热装置，能大大节约能耗，提高产量。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种多晶硅的生产设备，尤其是一种用于生产多晶硅的多晶硅还 原炉。
技术介绍
随着科技的发展，太阳能光伏产业和半导体工业的发展也越来越迅猛。作为太阳 能光伏产业以及半导体工业主要的原料的多晶硅，其工业需求也是越来越大。目前，业界生产多晶硅的方法有多种，其中较为常见的是氢还原法。其是把提纯好 的三氯氢硅和净化好的氢气作为原料，通入到反应容器内，在高温、高压环境下，两者在反 应容器内发生化学反应，形成多晶硅，并沉积在反应容器内的发热体上。随着化学反应的继 续，沉积在发热体上的多晶硅越来越多，逐渐的将发热体全部覆盖，变成一根外表包裹着多 晶硅的棒状体，俗称硅棒。反应容器内的化学反应将继续进行，多晶硅也会继续沉积在硅 棒上，使得硅棒的直径逐渐加大，直到最后达到预定的直径尺寸，停止反应容器内的化学反 应。业界通常使用多晶硅还原炉，作为实施上述化学反应的反应容器。其自身的性能 好坏，对其生产的多晶硅的品质有着重大的影响。通常其包括有底座以及与底座连接的炉 体。底座中心设置出气口，围绕出气口设置有多层周向均勻分布的电极发热体，以及设置在 电极发热体之间的进气口。但是这样的结构，尤其是进气口的不合理设置，使得位于进气口 外侧的电极发热体面向进气口的一侧比较容易接触到三氯氢硅和氢气发生反应，其背面很 难接触三氯氢硅和氢气，因此难以充分发生反应，导致硅棒沉积时偏心，容易折断，严重影 响了提纯硅的产量，甚至会损坏炉体。而且，从底座进气口进来的冷的三氯氢硅和氢气，经炉内加温后上升，造成炉内上 部的温度过高，与底座附近温度相差200度左右，上部的温度过高，使得沉积后的硅与氢气 发生逆向反应，重新生成了三氯氢硅或其他化合物，严重影响了产品质量和产量。另一个方面，为了保护炉体，不会被炉体内的反应条件中的高温所损坏，以及防止 反应生成的多晶硅沉积于炉体内壁表面。炉体通常为双层结构，其内夹层中会通入用于冷 却炉体内壁的冷却水或油。如此，通过冷却水来带走靠近炉体内壁区域的大量热量，使得炉 体内壁的温度相对低于多晶硅还原沉积温度。避免了炉体内的高温损坏炉体内壁。但同时 由于炉体内存在有这么一个温差区，这就使得在该区域内会发生生成有副产物四氯化硅和 氯化氢的化学反应，进而使得产能下降，同时需要对副产物四氯化硅和氯化氢的进行处理， 也进一步提高了生产成本。也不利于在靠近炉壁的电极发热体上沉积硅。另外，使用冷却水来冷却炉体内壁，也使得其不停的带走炉内大量的热量，其带走 的热量只能是白白损耗掉，而不能对其进行再次利用，而且大量的冷却水被蒸发消耗，造成 极大水源浪费。同时，由于炉体内不断有大量热量的损耗，为了维持炉体内正常的多晶硅生 产，就必须在向其内不断的提供热量，以补充损耗的热能，这就又耗费了大量的电能。如此 操作方式，很明显，对热能的需求是极为巨大的。也就是说，其为维持还原炉内的正常多晶硅生产要消耗大量的能源，这显然极大的违反了节能环保的要求，造成大量能源的浪费。因此，业界急需一种多晶硅还原炉的解决方案，来改善或解决上述的问题。
技术实现思路
为了克服现有业界使用的多晶硅还原炉，成本高，能耗量巨大，产量低的问题，本 技术提供一种多晶硅还原炉，其成本低，能耗小且产量大。本技术解决现有技术问题所采用的技术方案是一种多晶硅还原炉，其包括 有底座以及其上设置的钟罩形炉体，其特征是，所述底座上设置有中心出气口，以及围绕所 述中心出气口同心设置的、具有不同半径的多个电极发热体层，所述每一电极发热体层包 括多个沿周向均勻设置的电极发热体，所述多个电极发热体层的最外层的外侧设置有多个 进气口。优选的，所述电极发热体为U形，其两自由端与所述底座可拆卸连接。优选的，所述电极发热体为直径大于20厘米的圆形硅棒或单边长大于20厘米的 方形硅棒。优选的，所述进气口沿周向均勻设置。优选的，所述电极发热体层之间沿周向均勻设置多个进气口。优选的，所述炉体上部还设置有多个进气口。所述炉体上部的多个进气口环形均勻设置。优选的，所述炉体内壁上设置有保温隔热装置，所述保温隔热装置包括有碳素纤 维或硅材料的壳体，其内设置有一个收容腔。优选的，其中所述保温隔热装置的收容腔内收容有包括稻草灰的保温隔热材料。本技术的有益效果是，通过将进气口设置在电极发热体最外层的外侧，使得 三氯氢硅和氢气在进气口与出气口之间的对流中穿过全部的电极发热体涵盖，均勻沉积在 电极发热体上。而电极发热体的截面面积较大，启动时更稳定，且电极发热体用于硅沉积的 表面更大，更利于硅的生长。另外通过设置包括有碳素纤维材料或硅材料构成的保温隔热装置，由于其耐热温 度高达摄氏2000度，可起到隔断热量，避免了炉体内热量对炉体内壁造成的损害，又可对 其附近的热能起到保温作用，既避免了水冷式带走热量而造成炉体内热能的白白损耗，极 大地提高了炉体内热能的利用率，又利于靠近炉壁的电极发热体上沉积硅。同时，由于隔 热保温装置的保温功效，其附近区域的温度与炉体内温度的是差不多的，因此多晶硅生产 的化学反应也会在其附近发生，因此其上也会沉积有多晶硅，因此，大大提高了多晶硅的产 量。附图说明图1是本技术涉及的多晶硅还原炉的结构示意图。图2是图1所示多晶硅还原炉底座的结构示意图。具体实施方式以下结合附图详细说明本技术的具体实施方式。请参阅图1和图2所示，本技术涉及的一种多晶硅还原炉100，包括有底座 110和设置于其上的炉体120。底座110上中心设置有出气口 113，围绕出气口 113同心设 置的、半径大小不同的两电极发热体层142和144，电极发热体层142和144包括周向均勻 设置的U形电极发热体150，电极发热体150为直径大于20厘米的圆形硅棒或单边长大于 20厘米的方形硅棒，其两自由端与底座110可拆卸连接，底座110上位于外层的电极发热体 层144的外侧设置多个进气口 115，进气口 115沿周向均勻设置，为了使进气量更大，更加均 勻，电极发热体层142和144之间还可以设置一些进气口 117。炉体120的上端还可以设置有多个沿环形排列的进气口 122，进气口 122与底座 110上的进气口 115和117 —样，向炉内通冷的三氯氢硅和氢气，使得整个炉内气体的流动 形成喘流，炉内温度均衡，从而平抑了炉体120上部的温度高带来的逆向反应。另外，为了 防止炉体120内高温，会对炉体内壁造成损害，以及更好的利用炉体内的热量。其中炉体 120内壁126上设置有保温隔热装置155，其构成材料包括有碳素纤维或硅材料。该保温隔 热装置155能起到隔断炉体内高温对炉体内壁的接触，又可对炉体内其附近的热量起到保 温的作用。进一步的，在不同实施方式中，保温隔热装置在炉体内壁上的设置区域，可随需要 而定，其并不一定需要将全部的炉体内壁遮蔽。在本实施例中，其是只在环形炉体内壁上设 置了保温隔热装置。进一步的，保温隔热装置155包括有壳体157，其内设置有一个收容腔159。其中 壳体157的构成材料包括有碳素纤维或硅材料，而由碳素纤维或硅材料构成的壳体部分会 直面炉体内，与炉体内的高温直接接触。进一步的，壳体157内设置的收容腔159内还可进一步的填充保温隔热材料，以加 强保温隔热装置的保温隔热效果。进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅还原炉，其包括有底座以及其上设置的钟罩形炉体，其特征是，所述底座上设置有中心出气口，以及围绕所述中心出气口同心设置的、具有不同半径的多个电极发热体层，所述每一电极发热体层包括多个沿周向均匀设置的电极发热体，所述多个电极发热体层的最外层的外侧设置有多个进气口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王春龙，
申请(专利权)人：王春龙，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]