CN102059170B - 一种破碎多晶硅棒的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多晶硅棒破碎装置及方法，其中多晶硅棒破碎装置包括密封容器和向所述密封容器通入压缩气体的供气装置，所述密封容器设有压缩气体入口和出气门，所述供气装置通过所述压缩气体入口向所述密封容器通入压缩气体。本发明提供的多晶硅棒破碎装置及方法将压缩气体压入多晶硅棒的空隙内，然后瞬间减压，使多晶硅棒空隙内的气体迅速向外流动，使多晶硅棒“爆炸”成为碎块。本发明所述的破碎多晶硅棒的方法和装置结构简单、成本低，克服了现有的多晶硅棒破碎装置及方法效率低、成本高的缺点，提供一种成本低、效率高，且不会对硅原料产生污染的多晶硅棒破碎装置及方法。
Description
技术领域
本发明属于多晶硅加工领域，尤其涉及一种将多晶硅棒破碎成多晶硅块的装置及方法。
背景技术
生产多晶硅的西门子工艺，其原理是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子工艺是在传统西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量H2、HCI、SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。西门子法或改良西门子法生产的原生纯多晶硅是一种棒状结构。在直拉单晶硅原料时，需要将其破碎成块状结构或更小的结构。由于半导体及太阳能直拉单晶硅对硅原料的纯度要求很高，因此在破碎过程中硅原料不能被杂质玷污，尤其不能掺进一些常见金属。目前本行业常用的破碎多晶硅棒的方法包括人工破碎、机械破碎及水冷破碎。人工破碎是采用人力通过钴榔头或碳化钨榔头将多晶硅棒砸碎，这种方法费用低，但工作效率低，劳动强度大，钴榔头或碳化钨榔头容易破裂。机械破碎是先采用线切割等设备将多晶硅棒切断，然后进一步破碎，这种方法由于要采用线切割设备，因此成本高，且需要进一步破碎因此效率也比较低。水冷破碎是先把多晶硅棒加热到一定温度再放入冷水中骤冷，通过热胀冷缩使其破碎，这种办法在加热时需要通入保护气体如氩气，因此成本也较高。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有的多晶硅棒破碎方法要么效率低要么成本高的缺点，提供一种效率高并且成本低的破碎多晶硅棒的装置和方法。
本发明提供的多晶硅棒破碎装置，包括密封容器和向所述密封容器通入压缩气体的供气装置，所述密封容器设有压缩气体入口和能迅速开启的出气门，所述供气装置通过所述压缩气体入口向所述密封容器通入压缩气体至所述密封容器内的气压达到预定值。
作为优选，所述气体为空气。
作为优选，所述密封容器内壁面设有内层。
作为进一步的优选，所述内层为塑料内层。
作为优选，所述出气门为所述密封装置的若干个可打开的壁。
作为优选，所述预定值大于等于8个大气压，小于等于20个大气压。
本发明提供的多晶硅棒的破碎方法，包括以下步骤：
(1)将多晶硅棒置于密封容器中；
(2)从密封容器的压缩气体入口向所述密封容器通入压缩气体至所述密封容器内的气压达到预定值，关闭所述压缩气体入口；
(3)迅速打开所述密封容器的出气门。
作为优选，所述密封容器内壁面设有内层。
作为优选，所述出气门为所述密封装置的若干个可打开的壁。
作为优选，所述预定值大于等于8个大气压，小于等于20个大气压。
本发明所述的破碎多晶硅棒的方法和装置与现有技术相比，具有以下有益效果：
将压缩气体压入多晶硅棒的空隙内，然后瞬间减压，使多晶硅棒内的空隙内的气压与多晶硅棒周围的气压形成巨大的压差，在压差的作用下，空隙里的气体迅速向外流动，形成的气流对多晶硅棒施加的力使多晶硅棒“爆炸”成为碎块。本发明所述的破碎多晶硅棒的方法和装置结构简单，破碎硅棒的成本低、效率高，且由于采用了气体作为破碎的介质，不会对硅原料产生污染，可获得高纯度的硅原料，可用于大规模的多晶硅棒破碎处理。
附图说明
图1为本发明一个实施例的多晶硅棒破碎装置在密封状态下的剖视图；
图2为本发明一个实施例的多晶硅棒破碎装置在打开状态下的剖视图。
具体实施方式
图1为本发明一个实施例的多晶硅棒破碎装置在密封状态下的剖视图，图2为本发明一个实施例的多晶硅棒破碎装置在打开状态下的剖视图。采用西门子法或改良西门子法生产的半导体级或太阳能级的多晶硅棒的表面及内部有很多裂纹状的空隙。本发明提供的多晶硅棒破碎装置利用多晶硅棒具有空隙的结构特点对多晶硅棒进行破碎，如图1和图2所示，该多晶硅棒破碎装置包括密封容器2和向所述密封容器2通入压缩气体的供气装置(图中未示出)，所述密封容器2的内壁设有内层3，该内层3在本实施例中采用PE塑料制成，也可以采用其它的塑料材料，塑料内层粘接在所述密封容器2的内壁上，主要是为了阻止硅料和不锈钢内壁接触而污染了硅料。所述密封容器2设有可开闭的压缩气体入口5和出气门4，所述供气装置通过所述压缩气体入口5向所述密封容器2通入压缩气体，供气方向如图1和图2中的箭头所示。在本实施例中，所述出气门4为所述密封容器2的两个相对设置的可打开的侧壁。所述密封容器2设有用于测量所述密封容器2内气压的压力表6。当所述压力表6显示的气压达到预定值时，关闭所述压缩气体入口5，所述预定值的范围为大于等于8个大气压，小于等于20个大气压，在该范围内的气压可使多晶硅棒1内充满压缩气体，并且不会造成能源的浪费。在本实施例中，在本实施例中预定值为15个大气压所述气体采用空气，不会对硅原料产生污染，同时和其它气体相比成本更低。
本发明还提供一种多晶硅棒的破碎方法，该方法包括以下步骤：(1)将多晶硅棒1置于密封容器2内，多晶硅棒1可随意摆放在密封容器2内。所述密封容器2的内壁设有内层3，该内层3在本实施例中采用PE塑料制成，也可以采用其它的塑料材料，塑料内层粘接在所述密封容器2的内壁上，主要是为了阻止硅料和不锈钢内壁接触而污染了硅料。(2)从密封容器2的压缩气体入口5向所述密封容器2通入压缩气体，压缩气体在气压的作用下进入多晶硅棒1的空隙内。所述密封容器2设有用于测量所述密封容器2内气压的压力表6。当所述压力表6显示的气压达到预定值时，关闭所述压缩气体入口5，所述预定值的范围为大于等于8个大气压，小于等20个大气压，在该范围内的气压可使多晶硅棒1缝隙内充满压缩气体，并且不会造成能源的浪费，在本实施例中预定值为15个大气压。(3)迅速打开所述密封容器2的出气门4，在本实施例中，所述出气门4为所述密封容器2的两个相对设置的可打开的侧壁，迅速并且同时打开两个侧壁使多晶硅棒1周围的气压即密封容器2内的气压瞬时减小为大气压，这样多晶硅棒1内的空隙和多晶硅棒1周围的空间形成巨大的压差，在压差的作用下，空隙里的气体迅速向外流动，形成的气流对多晶硅棒1施加的力使多晶硅棒1“爆炸”成为碎块。在本实施例中，气体采用空气，不会对硅原料产生污染，同时和其它气体相比成本更低。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种多晶硅棒破碎装置，其特征在于，包括密封容器和向所述密封容器通入压缩气体的供气装置，所述密封容器设有压缩气体入口和能迅速开启的出气门，所述供气装置通过所述压缩气体入口向所述密封容器通入压缩气体至所述密封容器内的气压达到预定值，所述预定值大于等于8个大气压，小于等于20个大气压。
2.根据权利要求1所述的多晶硅棒破碎装置，其特征在于，所述气体为空气。
3.根据权利要求1所述的多晶硅棒破碎装置，其特征在于，所述密封容器内壁面设有内层。
4.根据权利要求3所述的多晶硅棒破碎装置，其特征在于，所述内层为塑料内层。
5.根据权利要求1所述的多晶硅棒破碎装置，其特征在于，所述出气门为所述密封装置的若干个可打开的壁。
6.一种多晶硅棒破碎方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将多晶硅棒置于密封容器中；
(2)从密封容器的压缩气体入口向所述密封容器通入压缩气体至所述密封容器内的气压达到预定值，关闭所述压缩气体入口，所述预定值大于等于8个大气压，小于等于20个大气压；
(3)迅速打开所述密封容器的出气门。
7.根据权利要求6所述的多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述密封容器内壁面设有内层。
8.根据权利要求6所述的多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述出气门为所述密封装置的若干个可打开的壁。
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