本申请涉及多晶硅生产技术领域，具体公开了一种硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器及其工艺。一种硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器，包括反应器本体，反应器本体上设置有进气管和出气管，反应器本体周侧设置有对反应器本体进行冷却的第一冷却组件，反应器本体内设置有硅棒，反应器本体底部设置有对硅棒进行加热的加热组件，反应器本体内设置有对硅棒进行冷却的第二冷却组件，反应器本体内设置有位于硅棒和第二冷却组件上方的硅粉捕集器，硅粉捕集器包括冷却套管、第一进水管和第一出水管，第一进水管和第一出水管贯穿反应器顶部并与冷却套管连通。本申请中硅粉可粘附和积聚在硅粉捕集器中，减少硅粉粘附在反应器本体内壁，有利于提高多晶硅的质量。提高多晶硅的质量。提高多晶硅的质量。
【技术实现步骤摘要】
一种硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器及其工艺
[0001]本申请涉及多晶硅生产
，更具体地说，它涉及一种硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器及其工艺。
技术介绍
[0002]多晶硅是制造单晶硅、太阳能电池以及高纯度硅制品的主要原料。依据纯度不同，多晶硅可分为冶金级多晶硅、太阳能级多晶硅与电子级多晶硅。
[0003]目前，硅烷法生产多晶硅是以氟硅酸、钠、铝、氢气为主要原辅材料，通过SiHCl4氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取SiH4，然后将SiH4气提纯后，SiH4在反应器内热分解并通过化学气相沉积法生产出纯度较高的棒状多晶硅。
[0004]但是，SiH4热分解时容易在气相成核产生硅粉，硅粉会沉积在反应器内壁。当反应器内的硅粉沉积到一定厚度后，硅粉会脱落到棒状多晶硅上，降低多晶硅的质量。
技术实现思路
[0005]为了提高多晶硅的纯度，本申请提供一种硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器及其工艺。
[0006]第一方面，本申请提供一种硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器，采用如下的技术方案：一种硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器，包括反应器本体，所述反应器本体上设置有进气管和出气管，所述反应器本体周侧设置有对反应器本体进行冷却的第一冷却组件，所述反应器本体内设置有硅棒，所述反应器本体底部设置有对硅棒进行加热的加热组件，所述反应器本体内设置有对硅棒进行冷却的第二冷却组件，所述反应器本体内设置有位于硅棒和第二冷却组件上方的硅粉捕集器，所述硅粉捕集器包括冷却套管、第一进水管和第一出水管，所述第一进水管和第一出水管贯穿反应器顶部并与冷却套管连通。
[0007]通过采用上述技术方案，将SiH4气和稀释气混合后得到的混合气体沿进气管喷入反应器中，SiH4气与加热的硅棒接触后分解出硅单质，并在第二冷却组件的冷却下沉积在硅棒上，得到多晶硅。同时，由于冷却水可沿第一进水管输入冷却套管中，然后沿第一出水管输出，从而降低了冷却套管的壁温。因此，当SiH4气分解出的氢气和形成的硅粉，以及部分未分解的SiH4气，在气流作用下继续喷入硅粉捕集器中时，硅粉与冷却套管进行换热、降温，然后粘附和积聚在冷却套管表面，冷却套管对硅粉进行收集，可减少硅粉沉积在反应器内壁以及粘附在硅棒上，有利于提高硅棒上多晶硅的纯度。最后，经过硅粉捕集器净化的氢气以及未分解的SiH4气再沿出气管排出反应器，进行收集。
[0008]优选的，所述冷却套管由多组冷却管组成，所述冷却管包括进水冷却管和出水冷却管，所述进水冷却管的进水口与第一进水管连通设置，所述进水冷却管的出水口与出水冷却管的进水口连通设置，所述出水冷却管的出水口与第一出水管连通设置。
[0009]通过采用上述技术方案，冷却管中，由于将冷却水沿第一进水管输入进水冷却管
后，可沿出水冷却管直接输出第一出水冷却管，进水冷却管和出水冷却管中冷却水的循环效率较高。因此，由多组冷却管组成的冷却套管，壁温较低，与硅粉的换热效果较好，有利于提高冷却套管捕集硅粉的效率，提高多晶硅的质量。
[0010]优选的，所述冷却套管由多组螺旋形冷却管同心螺旋垂直排列组成，所述第一进水管和第一出水管位于冷却管中部。
[0011]通过采用上述技术方案，多组螺旋形冷却管同心设置，有利于气体进入冷却套管中，促进硅粉在冷却套管上冷却、粘附和积聚，提高了多晶硅的质量。
[0012]优选的，所述冷却套管由多组螺旋形冷却管交错螺旋垂直排列组成，所述第一进水管和第一出水管位于冷却套管中部。
[0013]通过采用上述技术方案，由于多组冷却管交错螺旋垂直排列，减少了冷却管的间隙，增加了冷却管套与硅粉的换热面积，有利于硅粉在冷却管套上冷却、粘附和积聚。因此，进一步提高了硅粉捕集器捕集硅粉的效果，提高了多晶硅的质量。
[0014]优选的，所述第二冷却组件包括冷却套筒和多块冷却板，所述冷却套筒设置在反应器本体上，多块所述冷却板沿冷却套筒的圆周方向间隔设置，所述硅棒位于冷却板两侧上，所述冷却套筒和冷却板内部均开设有相互连通的容纳腔，所述反应器上设置有与容纳腔连通的第二进水管和第二出水管。
[0015]通过采用上述技术方案，将冷却水沿第二进水管输入冷却套筒和冷却板的容纳腔中，然后再沿第二进水管将水输出，在冷却套筒和冷却板中循环冷却水，降低冷却套筒的冷却板的壁温，从而调节硅棒上的温度，有利于控制反应速率，减少硅粉的生成，提高硅棒上多晶硅的产率。
[0016]优选的，所述冷却套筒上固定设置有多块分隔板，多块所述分隔板内部开设有与容纳腔连通的空腔，所述分隔板位于冷却板的两侧并与冷却板形成反应室，所述硅棒位于反应室内。
[0017]通过采用上述技术方案，硅棒在分隔板和冷却板形成的反应室内与SiH4气进行化学气相沉积反应，不仅有利于硅棒与混合气体充分接触，提高多晶硅的产率，还可减少相邻硅棒的热辐射，有利于多晶硅在硅棒上均匀生长。
[0018]优选的，所述分隔板在冷却套筒上的高度大于冷却板在冷却套筒上的高度。
[0019]通过采用上述技术方案，由于分隔板在冷却套筒上的高度比冷却板在冷却套筒上的高度高，增加了对硅棒的冷却面积，有利于硅单质在硅棒上沉积、生长。
[0020]优选的，所述冷却板和分隔板的横截面积自靠近冷却架的一端至远离冷却架的一端先降低后增大。
[0021]通过采用上述技术方案，增加了冷却板和分隔板形成反应室的面积，促进SiH4气和硅棒在反应室内充分接触、反应，有利于硅单质在硅棒上均匀生长。
[0022]优选的，所述反应器内设置有与进气管连通的进气喷嘴，所述进气喷嘴位于反应室内。
[0023]通过采用上述技术方案，进气喷嘴可增加混合气体喷入反应器内的流动速率，促使混合气体均匀分布在反应器内，促进SiH4气与硅棒进行化学气相沉积，有利于硅单质在硅棒上均匀生长。
[0024]优选的，所述进气喷嘴设置有多个，多个所述进气喷嘴沿进气管的高度方向设置。
[0025]通过采用上述技术方案，由于进气管的不同高度设置有多个进气喷嘴，可将混合气体喷入不同高度的硅棒上，在硅棒上分布浓度均匀的混合气体，有利于硅单质在硅棒上均匀生长。
[0026]优选的，所述出气管上设置有位于硅粉捕集器底部的导流板。
[0027]通过采用上述技术方案，导流板不仅可引导从经过硅粉捕集器的氢气以及未分解的SiH4气沿出气管排出，还能阻隔部分冷却套筒中的热量散失至硅粉捕集器中，有利于提高硅粉捕集器对硅粉的捕集效果。
[0028]优选的，所述冷却套筒上设置有位于硅粉捕集器周侧的隔板。
[0029]通过采用上述技术方案，隔板可对进出硅粉捕集器中的气体进行分隔，提高对硅粉的捕集效果。
[0030]第二方面，本申请提供一种硅烷法生产高纯度多晶硅的工艺，采用如下的技术方案：一种硅烷法生产高纯度多晶硅的工艺，包括如下工艺步骤：S1：将SiH4气和稀释气体混合后得到混合气体；S2：将混合气体沿进气管喷入上述的硅烷法生产高纯度多本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器，其特征在于，包括反应器本体（1），所述反应器本体（1）上设置有进气管（2）和出气管（3），所述反应器本体（1）周侧设置有对反应器本体（1）进行冷却的第一冷却组件（4），所述反应器本体（1）内设置有硅棒（5），所述反应器本体（1）底部设置有对硅棒（5）进行加热的加热组件（6），所述反应器本体（1）内设置有对硅棒（5）进行冷却的第二冷却组件（7），所述反应器本体（1）内设置有位于硅棒（5）和第二冷却组件（7）上方的硅粉捕集器（8），所述硅粉捕集器（8）包括冷却套管（801）、第一进水管（802）和第一出水管（803），所述第一进水管（802）和第一出水管（803）贯穿反应器本体（1）顶部并与冷却套管（801）连通。2.根据权利要求1所述的硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器，其特征在于，所述冷却套管（801）由多组冷却管（8011）组成，所述冷却管（8011）包括进水冷却管（80111）和出水冷却管（80112），所述进水冷却管（80111）的进水口与第一进水管（802）连通设置，所述进水冷却管（80111）的出水口与出水冷却管（80112）的进水口连通设置，所述出水冷却管（80112）的出水口与第一出水管（803）连通设置。3.根据权利要求2所述的硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器，其特征在于，所述冷却套管（801）由多组螺旋形冷却管（8011）同心螺旋垂直排列组成，所述第一进水管（802）和第一出水管（803）位于冷却管（8011）中部。4.根据权利要求2所述的硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器，其特征在于，所述冷却套管（801）由多组螺旋形冷却管（8011）交错螺旋垂直排列组成，所述第一进水管（802）和第一出水管（803）位于冷却套管（801）中部。5.根据权利要求1所述的硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器，其特征在于，所述第二冷却组件（7）包括冷却套筒（701）和多块冷却板（702），所述冷却套筒（701）设置在反应器本体（1）上，多块所述冷却板（702）沿冷却套筒（701）的圆周方向间隔设置，所述硅棒（5）位于冷却板（702）两侧，所述冷却套筒（701）和冷却板（702）内部均开设有相互连通的容纳腔（9），所述反应器本体（1）上设置有与容纳腔（9）连通的第二进水管（10）和第二出水管（11）。6.根据权利要求5所述的硅烷法生产高纯度多晶硅用反应器，其特征在于，所述冷却...
【专利技术属性】
技术研发人员：张华芹，吴海龙，张冬翔，程佳彪，
申请(专利权)人：上海韵申新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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