多晶硅的分类制造技术

本发明专利技术提供一种使用振动筛分机对多晶硅晶块或颗粒进行机械分类的方法，所述方法是通过将硅晶块或硅颗粒设置在一个或多个筛网上，每个筛网包括振动的筛网衬里，使得所述硅晶块或硅颗粒进行运动，所述运动导致硅晶块或硅颗粒被分成各种尺寸等级，其中筛分指数大于或等于0.6且小于或等于9.0。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及多晶硅的分类方法。多晶硅(polycrystallinesilicon)用作通过提拉法(CZ)或者区熔法(FZ)生产用于半导体的单晶硅的原料，以及用于通过各种提拉法和铸造法生产用于光伏的太阳能电池的单晶硅或多晶硅(multicrystallinesilicon)的原料。多晶硅通常通过西门子法来制备。该方法包括通过在钟罩形反应器(“西门子反应器”)中直接通入电流加热支撑体，通常为硅的细丝棒，之后通入包括氢气和一种或多种含硅组分的反应气体。通常，所使用的含硅组分为三氯硅烷(SiHCl3，TCS)或者三氯硅烷与二氯硅烷(SiH2Cl2，DCS)和/或四氯硅烷(SiCl4，STC)的混合物。虽然不太常见，但是在工业规模上，使用硅烷(SiH4)。将丝棒垂直插入反应器底部的电极中，通过电极使它们连接电源。高纯度多晶硅沉积到经加热的丝棒和水平桥上，因此丝棒的直径随着时间而增大。棒冷却后，打开反应器的钟形罩并用手或者在特定装置，称作卸载辅助器，的辅助下取出棒用于进一步加工或者中间存储。对于大部分应用而言，将多晶硅棒破碎成小的晶块，然后通常根据尺寸将其分类。多晶硅颗粒或者颗粒状多晶硅是西门子法中制备的多晶硅的另一种选择。西门子法中所获得的多晶硅为圆柱形硅棒，其必须以耗时且昂贵的方式破碎成晶块，并且在其进一步处理之前可能还需要清洗，而颗粒状多晶硅具有松散材料的特性并且可直接用作原料，例如用于光伏和电子工业的单晶硅生产。在流化床反应器中制备颗粒状多晶硅。这通过在流化床中的气体流使硅颗粒流化来完成，所述流化床中的气体流通过加热装置被加热至高温。加入含硅反应气体导致在热的颗粒表面上发生热解反应。这导致元素硅沉积在硅颗粒上并且在颗粒尺寸上生长。通过定期除去颗粒尺寸增大的颗粒并加入小的硅颗粒作为晶种颗粒，可连续运行该方法，并具有所有相关的优点。所使用的含硅反应气体可以是硅卤化物(例如氯硅烷或溴硅烷)，甲硅烷(SiH4)，以及这些气体与氢气的混合物。制得多晶硅颗粒后，将多晶硅颗粒通过筛分系统分成两个或多个部分。之后可将最小的筛网部分(筛下尺寸)在研磨系统中处理以获得晶种颗粒并加入到反应器中。通常将目标筛网部分包装。US2009081108A1公开了一种根据尺寸和质量人工分拣多晶硅的工作台。其使用电离系统通过活性空气电离来中和静电电荷。离子发生器使用离子渗透清洁室的空气，使得绝缘体和未接地的导体上的静电荷被耗尽。通常，粉碎后使用筛分机将多晶硅分拣或分类成不同尺寸等级。筛分机通常是用于筛分的机器，即通过颗粒尺寸分离固体混合物。平面振动筛分机和重力筛分机的区别在于它们的运动特性。筛分机通常由电磁驱动或者由不平衡电机或驱动器来驱动。筛网衬里的运动用于将所施加的材料沿筛网的纵向输送，并通过筛孔使细粒部分通过。与平面振动筛分机相反的是，在重力筛分机中还发生垂直的筛网加速度和水平的筛网加速度。在重力筛分机中，垂直的投掷运动与温和的旋转运动结合。这样的效果是将样品材料分布在筛板的整个区域，并且颗粒在垂直方向(向上投掷)同时经历加速。在空中，它们可进行自由旋转并且当它们落回到筛网上时，与筛网织物的网孔相比较。如果颗粒比网孔小，它们通过筛网；如果颗粒比网孔大，它们被再次向上投掷。旋转运动确保它们在下一次碰撞筛网织物时具有不同的取向，并因此可能最终通过网孔。在平面筛分机中，筛分塔在平面上进行水平圆周运动。结果是，大部分颗粒在筛网织物上保持它们的取向。平面筛分机优选用于针状、片状、细长或纤维状的筛分材料，其中将样品材料向上投掷不一定是有利的。一个具体类型是多层式筛分机，其可同时分离若干个颗粒尺寸。将它们设计用于中等颗粒至超细颗粒范围的清晰分离。多层式平面筛分机的驱动原理是基于在相反方向上运行的两个不平衡电机，其产生线性振动。筛分材料在水平分离表面上沿直线运动。该机器工作时具有低振动加速度。通过积木式系统(buildingblocksystem)，可将多个筛板组装形成筛网堆叠。因此，如果需要，可在单个机器中制得不同的颗粒尺寸而无需改变筛网衬里。通过多次重复相同的筛板顺序，可使大量筛网面积用于筛分材料。US8021483B2公开了一种用于分类多晶硅片的装置，其包括振动电机组件和安装到振动电机组件上的布式板分类器(stepdeckclassifier)。振动电机组件确保硅片在包含凹槽的第一板上运动。在流化床区域，通过多孔板的空气流除去粉尘。在第一板的成型区域(profiledregion)中，硅片沉降到凹槽中或者留在凹槽顶的上方。当多晶硅片到达第一板的端部时，比间隙小的硅片落入间隙和传送带上。较大的硅片通过间隙并落在第二板上。与多晶硅片接触的设备的部件由使硅污染最小化的材料构成。所述实例包括碳化钨、PE、PP、PFA、PU、PVDF、PTFE、硅和陶瓷。US2007235574A1公开了一种用于粉碎和分类多晶硅的装置，其包括用于将粗多晶硅部分进料到粉碎系统的部件、粉碎系统以及用于将经粉碎的多晶硅部分分类的分选系统，其中所述装置配备有控制器，这使得可调节粉碎系统中的至少一个粉碎参数和/或分选系统中的至少一个分选参数。所述分选系统更优选由多级机械筛分系统和多级光电分离系统构成。优选使用振动筛分机，其由不平衡电机驱动。网状筛网和多孔筛网优选用作筛网衬里。筛分级可以串联形式或以另一种结构形式例如树状结构布置。筛网优选以树状结构布置在三个级中。优选通过光电分离系统筛选出不含细粒组分的压碎的多晶硅部分。多晶硅部分可根据现有技术中已知的成像处理的所有标准来进行分选。优选根据选自以下的一至三个标准来进行分选：多晶硅碎片的长度、面积、形状、形态、颜色和重量，更优选长度和面积。这可产生以下部分：部分0：晶块尺寸的分布为约0-3mm部分1：晶块尺寸的分布为约1mm-10mm部分2：晶块尺寸的分布为约10mm-40mm部分3：晶块尺寸的分布为约25mm-65mm部分4：晶块尺寸的分布为约50mm-110mm部分5：晶块尺寸的分布为约>90mm-250mmUS2007235574A1对这些部分中的晶块尺寸的确切分布没有说明。US5165548A公开了一种通过尺寸将半导体等级的硅片分离的装置，其包括圆柱形筛网，所述圆柱形筛网与用于旋转圆柱形筛网的部件接触，其中与硅片接触的筛网表面基本上由半导体等级硅构成。US7959008B2要求保护一种用于从包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用振动筛分机对多晶硅晶块或颗粒进行机械分类的方法，所述方法是通过将硅晶块或硅颗粒设置在一个或多个筛网上，每个筛网包括振动的筛网衬里，使得所述硅晶块或硅颗粒进行运动，所述运动导致该硅晶块或硅颗粒被分成各种尺寸等级，其中筛分指数大于或等于0.6且小于或等于9.0。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.09 DE 102013218003.91.使用振动筛分机对多晶硅晶块或颗粒进行机械分类的方法，所述方
法是通过将硅晶块或硅颗粒设置在一个或多个筛网上，每个筛网包括振动
的筛网衬里，使得所述硅晶块或硅颗粒进行运动，所述运动导致该硅晶块
或硅颗粒被分成各种尺寸等级，其中筛分指数大于或等于0.6且小于或等于
9.0。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述筛分指数大于或等于0.6且小
于或等于5.0。
3.如权利要求2所述的方法，其中使用重力筛分机，并且所述筛分指
数大于或等于1.6且小于或等于3.0。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其中所述硅晶块或硅颗粒的运动
特征是，振幅为0.5-8mm，旋转速度为400-2000rpm，以及投掷角相对于
筛网平面为30-60°，其中筛网平面相对于水平面的倾斜角为0-15°。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其中所述筛分机包括多个叠置的
筛板。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，其中所述筛网衬里每个均固定在
塑料框架上或者固定在包括塑料衬里的框架上。
7.如权利要求1-6之一所述的方法，其中所述筛网衬里中的一个或多
个由ShoreA硬度大于65的弹性体构成，或者具有由ShoreA硬度大于65
的弹性体构成的表面。
8.如权利要求1-7之一所述的方法，其中所述筛网衬里中的一个或多
个或所述筛网衬里中的一个或多个的表面，以及与所述硅晶块或硅颗粒接

\t触的所有其它组件及其衬里由总污染小于2000ppmw的塑料构成。
9.如权利要求1-6之一所述的方法，其中在所述筛网衬里中的一个或<...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·施耐德，P·格吕布尔，R·豪斯维特，R·佩赫，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE