多晶硅还原硅芯组件、还原设备及硅芯组件升温方法技术

一种多晶硅还原硅芯组件，包括第一硅芯、第二硅芯、横梁硅芯，所述第一硅芯、第二硅芯的下端用于与电极连接，第一硅芯的上部设置第一连接面，第二硅芯的上部设置第二连接面，在横梁硅芯的两端开设两个内腔，内腔具有圆形底部，用于插入第一硅芯、第二硅芯上端连接面，第一连接面的圆形底边的外部还设置四个扇形平面，用于与横梁硅芯面面接触，且横梁硅芯的下表面与四个扇形平面之间形成四个扇形接触面，同时第一连接面的圆形底边与扇形平面形成四个切点，本发明专利技术相邻硅芯的搭接方式设置多个点接触方式以及增加多个扇形接触面的方式，利用点接触缩短击穿时间，利用增大接触面的方式降低接触电阻，加快电流回路快速形成。加快电流回路快速形成。

【技术实现步骤摘要】
多晶硅还原硅芯组件、还原设备及硅芯组件升温方法


[0001]本专利技术涉及光伏产业用多晶硅生产
，尤其涉及多晶硅还原硅芯组件、还原设备及硅芯组件升温方法。

技术介绍

[0002]光伏组件使用的主要原材料为单晶硅，单晶硅是由多晶硅提纯制备，多晶硅的生产显得尤为重要。现有生产厂家中，多数采用还原炉生产多晶硅。还原反应中，采用原料为氢气和三氯氢硅气相混合物进入还原炉内，控制炉内温度，使二者发生反应，通过氢气将三氯氢硅中的硅单质还原出来，还原得到的单质硅为硅粉，附着在炉内的硅芯表面，随着硅芯表面附着硅单质量越多，硅棒直径越大，形成硅棒，即多晶硅棒，破碎后即形成多晶硅料，提供至下游单晶硅厂家。
[0003]还原反应开始前，首先需要将炉内温度预热至工艺要求，例如1000℃及以上。炉内温度的提高是通过多组硅芯组件的升温来实现的。所以硅芯组件快速升温至工艺要求，能够缩短炉内升温的时间，且快速升温的过程中还要保持硅芯组件各个部位最终达到均匀温度也是必须要考虑的。现有技术中，硅芯组件多数采用U形搭接的方式来实现，而相邻硅芯之间搭接的方式各不相同，本专利技术有必要提出一种不同的搭接方式以及采用该搭接结构制备的还原炉即炉内温度升温的方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种多晶硅还原硅芯组件，包括第一硅芯、第二硅芯、横梁硅芯，且截面积均为正方形的方形硅芯，第一硅芯、第二硅芯竖直设置，横梁硅芯搭接于第一硅芯、第二硅芯之间的顶部，形成倒置“U”硅芯组件，所述第一硅芯、第二硅芯的下端用于与电极连接，第一硅芯的上部设置第一连接面，第二硅芯的上部设置第二连接面，在横梁硅芯的两端开设两个内腔，内腔具有圆形底部，用于插入第一硅芯、第二硅芯上端连接面，第一硅芯的第一连接面与横梁硅芯连接形成第一连接处，第二硅芯的第二连接面与横梁硅芯连接形成第二连接处，第一连接面和第二连接面具有圆形底边，第一连接面和第二连接面的圆形底边的直径与方形硅芯的边长相等，第一连接面的圆形底边的外部还设置四个扇形平面，用于与横梁硅芯面面接触，且横梁硅芯的下表面与四个扇形平面之间形成四个扇形接触面，同时第一连接面的圆形底边与扇形平面形成四个切点，所述四个切点与横梁硅芯的内腔底部也形成相同的四个接触点。
[0005]一种多晶硅还原设备，包括炉底、钟罩、若干硅芯组件、测温装置，钟罩与炉底组合形成还原室，在还原室内部从下向上通入氢气和三氯氢硅混合气体，若干硅芯组件竖直设置于钟罩内部，硅芯组件的底部与外部电极连接，测温装置包括若干测温头，至少一个测温头为第一测温头，第一测温头的测温点正对一个硅芯组的第一硅芯与横梁硅芯或第二硅芯与横梁硅芯的搭接拐角处，用于检测拐角处的硅芯温度，在第一测温头下方设置第二测温头，用于检测第二硅芯竖直部位的温度。
[0006]一种多晶硅还原硅芯组件升温方法，包括以下步骤：
[0007]将还原炉内用氢气置换，使还原室内充满氢气保护；
[0008]对硅芯施加电压，同时检测一组U形硅芯搭接拐角处的硅芯温度T1和竖直硅芯竖直部位的温度T2；
[0009]当T1>T2，则保持施加电压不变；
[0010]当T1、T2二者误差小于20℃，大电阻导通回路已经形成，电流增大，继续检测温度；
[0011]当T1≈T2＝(1050～1100℃)，炉内开始通入氢气和三氯氢硅的混合气体，开始还原反应。
[0012]有益效果：本专利技术相邻硅芯的搭接方式设置多个点接触方式以及增加多个扇形接触面的方式，利用点接触缩短击穿时间，利用增大接触面的方式降低接触电阻，加快电流回路快速形成。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的硅芯组件的示意图；
[0014]图2为图1的仰视图；
[0015]图3为图2中A
‑
A的剖视图；
[0016]图4、5为两种实施方式种横梁硅芯端部的示意图。
[0017]图6为第一硅芯的结构示意图。
[0018]图7为图6的俯视图。
[0019]图8为图6的局部图。
[0020]图9
‑
11、12
‑
13为现有技术的示意图。
[0021]图14为还原设备的示意图。
[0022]图15
‑
18分别为一种实施方式中电压
‑
时间、电流
‑
时间、T1
‑
时间、T2
‑
时间的曲线图。
[0023]图中：第一硅芯10、圆锥11、第一接触点111、扇形平面12、第二接触点121、第二硅芯20、横梁硅芯30、圆锥形内腔31、直角台阶32、拐角鼓包321、弧形面33、弧形角凸出34、炉底40、钟罩50、第一测温头61、第一测温头62。
具体实施方式
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0025]请参看图1、2，一种多晶硅还原硅芯组件，包括第一硅芯10、第二硅芯20、横梁硅芯30，且截面积均为正方形的方形硅芯，第一硅芯10、第二硅芯20竖直设置，横梁硅芯30搭接于第一硅芯10、第二硅芯20之间的顶部，形成倒置“U”型硅芯组件，第一硅芯10、第二硅芯20的下端用于与电极连接，第一硅芯10的上部设置第一连接面，第二硅芯20的上部设置第二连接面，在横梁硅芯30的两端开设两个内腔，内腔具有圆形底部，用于插入第一硅芯10、第二硅芯20上端连接面，第一硅芯10的第一连接面与横梁硅芯30连接形成第一连接处，第二硅芯20的第二连接面与横梁硅芯30连接形成第二连接处，第一连接面和第二连接面具有圆
形底边，第一连接面和第二连接面的圆形底边的直径与方形硅芯的边长相等，第一连接面的圆形底边的外部还设置四个扇形平面12，用于与横梁硅芯30面面接触，且横梁硅芯30的下表面与四个扇形平面12之间形成四个扇形接触面，同时第一连接面的圆形底边与扇形平面12形成四个切点，四个切点与横梁硅芯30的内腔底部也形成相同的四个接触点(即第二接触点121)。
[0026]本领域人员熟知，点接触的位置，接触面积趋近于0，接触电阻理论非常大。所以，本方案设置了四个点接触位置(该四个扇形平面12及四个接触点的形成是通过加工方形的第一硅芯10和第二硅芯20上部形成的，如图6的形状)，在施加电压时，此处接触电阻最大，发热最严重，是高压击穿最薄弱的位置，此处最容易击穿，击穿后，此处电阻瞬间下降，形成一个电阻较大的导通回路，所以四个接触点的设置，能够缩短连接处硅材料击穿的时间，进而缩短回路形成的时间。并且，同行业原始设计中，仅采用面面接触(圆台形面面接触，如图9
‑
11)，温度上升较慢，且接触面处温度均衡，无击穿薄弱点，导致回路形成时间较长。本方案，在施加电压的过程中，比较于单纯采用面面接触本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅还原硅芯组件，其特征在于：包括第一硅芯、第二硅芯、横梁硅芯，且截面积均为正方形的方形硅芯，第一硅芯、第二硅芯竖直设置，横梁硅芯搭接于第一硅芯、第二硅芯之间的顶部，形成倒置“U”硅芯组件，所述第一硅芯、第二硅芯的下端用于与电极连接，第一硅芯的上部设置第一连接面，第二硅芯的上部设置第二连接面，在横梁硅芯的两端开设两个内腔，内腔具有圆形底部，用于插入第一硅芯、第二硅芯上端连接面，第一硅芯的第一连接面与横梁硅芯连接形成第一连接处，第二硅芯的第二连接面与横梁硅芯连接形成第二连接处，第一连接面和第二连接面具有圆形底边，第一连接面和第二连接面的圆形底边的直径与方形硅芯的边长相等，第一连接面的圆形底边的外部还设置四个扇形平面，用于与横梁硅芯面面接触，且横梁硅芯的下表面与四个扇形平面之间形成四个扇形接触面，同时第一连接面的圆形底边与扇形平面形成四个切点，所述四个切点与横梁硅芯的内腔底部也形成相同的四个接触点。2.如权利要求1所述的多晶硅还原硅芯组件，其特征在于：所述第一连接面、第二连接面为圆锥面，在横梁硅芯的两端开设用于插入圆锥的圆锥形内腔，圆锥的高、圆锥形内腔的高与横梁硅芯的截面边长相同，使得第一硅芯与横梁硅芯、第二硅芯与横梁硅芯之间形成圆锥面面接触及端部点接触。3.如权利要求1所述的多晶硅还原硅芯组件，其特征在于：所述横梁硅芯的两个端部上表面为弧形面。4.一种多晶硅还原设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延辉，周迎春，李东东，李庆尚，靳悦，马英中，杜冬，陈光明，陆小卫，马强龙，
申请(专利权)人：宁夏润阳硅材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：