CN102653882A - 一种直拉硅单晶的装料方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直拉硅单晶的装料方法及其装置。直拉硅单晶的装料方法包括装料前准备、装料、合盖和抽真空、装入拉晶炉与拆石英坩埚盖和合炉步骤；装料所用的装置包括石英坩埚、石英坩埚盖、环形密封圈和装料车。装料时，将所述石英坩埚置于装料车上，在装好多晶硅料和母合金后，将所述环形密封圈放在石英坩埚口上，然后盖好石英坩埚盖，再连接抽气泵抽真空并吊装石英坩埚。采用本发明，使直拉硅单晶装料工艺可单独在洁净房内进行，避免了多晶硅料装载过程中的污染，改善了装料的工作环境，降低了装料的劳动强度，并且使装料工艺与拆炉、清扫热场能同时进行，大大缩短了拆装炉时间，提高了生产效率与拉晶炉利用率，降低硅单晶的生产成本。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏行业硅单晶生长的技术领域，具体涉及一种用直拉法制造硅单晶过程中的装料方法，同时还涉及该直拉硅单晶的装料方法所使用的装置。
背景技术
近几年，直拉硅单晶以其近乎完美的结构及性能优势在太阳能光伏领域得到了迅猛的发展。目前，直拉法制造硅单晶的各项工艺技术日渐完善，趋向成熟。例如，中国专利CN102220634A和CN102242397A公开的直拉硅晶体工艺，就记载了提高硅晶体质量及其生产效率的技术方案。
一般而言，硅单晶拉制前的准备包括：上炉晶棒取出、热场冷却与清扫、装料、合炉过程。传统的装料方法是先把装多晶硅料用的石英坩埚放到石墨坩埚里，然后由操作人员站在拉晶炉边把多晶硅按一定的工艺要求逐块的堆放到石英坩埚里。但是由于拆炉时空气中飘有大量粉尘，不可避免地在装料过程污染高纯多晶硅料；拆炉后热场温度仍有500-600摄氏度，而装料人员又是直接面向热场，为避免人员烫伤必须冷却更久，降低了生产效率；随着热场及坩埚尺寸的增大，操作人员要隔着加热器把多晶硅料逐块放到石英坩埚里的操作难度也是跟着增大；此外，若在装料过程中不小心将硅料滑落到加热器内，更会引起严重的生产安全事故。
中国专利CN101760773B公开了一种直拉单晶隔热装料方法及其装置在一定程度上解决上述的部分问题。然而装料过程空气中灰尘污染多晶硅料及由于装料耗时延误生产问题仍未解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种直拉硅单晶的装料方法，以解决目前直拉硅单晶在装料过程中多晶硅原料易被污染、隔着加热器装料劳动强度大、装料耗时长、装料操作安全性差的问题。
本发明的另一目的是提供上述直拉硅单晶的装料方法所使用的装置，改变了装料场所与环境，提高了生产效率与产品质量。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
第一个方面，一种直拉硅单晶的装料方法，包括以下具体实施步骤：
⑴装料前准备：将称好重量的多晶硅料和母合金、石英坩埚、装料车以及抽气泵移入100级洁净风淋室内；
⑵装料：在操作人员拆炉打扫热场的同时，另一组操作人员穿戴好洁净服具进入洁净风淋室，拆开石英坩埚的外包装，把其放到装料车上，再按工艺要求把多晶硅料和母合金装入石英坩埚内；
⑶合盖、抽真空：用无尘布将石英口边缘擦拭干净后，将环形密封圈放在石英坩埚口上，盖好石英坩埚盖，用抽气泵连接石英坩埚盖上的气孔抽真空，按装料重量抽至气压表显示为-0.01~-0.1MPa后，关闭阀门，断开抽气泵与气孔的连接；
⑷装入拉晶炉：将装料车推到清扫完毕的拉晶炉边，用小型起吊设备勾住石英坩埚盖上的吊环，吊起石英坩埚并移到石墨坩埚上方，对准后慢慢将石英坩埚放入石墨坩埚内；
⑸拆石英坩埚盖、合炉：检查石英坩埚放置正中、平稳后，打开阀门使石英坩埚内压强恢复到大气压强，移走石英坩埚盖，合炉完毕。
合炉完毕即装料完成，随即进入硅单晶的拉制。
第二个方面，一种用于上述装料方法的装置，包括石英坩埚，并且还包括石英坩埚盖、环形密封圈和装料车；所述石英坩埚置于装料车上，在装好多晶硅料和母合金后，将所述环形密封圈放在石英坩埚口上，然后盖好石英坩埚盖，以便能连接抽气泵抽真空并吊装石英坩埚。
作为一种优选，所述装料车为长方体结构并设有U形凹槽，所述凹槽弧度与所选用的石英坩埚的弧度相适应，凹槽U形口的直径Φ1为500mm~1200mm；所述装料车底部装有四个能转动的滑轮；装料车采用非金属材料制成。
作为一种优选，所述石英坩埚盖直径与所选用的石英坩埚的直径相适应，所述石英坩埚盖上配有气压表、带阀门的气孔及吊环，石英坩埚盖采用不锈钢制成。
作为一种优选，所述环形密封圈直径与所选用的石英坩埚的直径相适应，所述环形密封圈内径Φ2为480mm~1180mm，外径Φ3为500mm~1200mm，环形密封圈采用橡胶制成。
作为进一步的优选，制作装料车采用的非金属材料为木材、塑料和/或橡胶。
本发明所述的装料方法之装料步骤中所述的再按工艺要求把多晶硅料和母合金装入石英坩埚内，是指先把1/2重量的多晶硅料装入石英坩埚内，然后把母合金均匀的撒放在多晶硅上，再把剩余1/2重量的多晶硅料装入石英坩埚内。本发明所述的装料方法之合盖和抽真空步骤中所述的按装料重量抽（真空）至气压表显示为-0.01~-0.1MPa，是指当装料量为100kg时，合盖后抽真空至气压表显示为-0.01MPa；而装料量每增加10kg，则抽真空至气压表显示下降0.01 MPa，以确保安全；即装载重量与真空度成正比。所述的装料重量以装载的多晶硅料计算。
采用本发明直拉硅单晶的装料方法及其装置，使直拉硅单晶装料工艺可单独在洁净房内进行，避免了多晶硅料装载过程中的污染，改善了装料的工作环境，降低了装料的劳动强度，并且使装料工艺与拆炉、清扫热场能同时进行，大大缩短了拆装炉时间，提高了生产效率与拉晶炉利用率，降低硅单晶的生产成本。
附图说明
图1是本发明一种实施方式装置的结构示意图。
图2是图1所示的一种实施方式装置中装料车的俯视图。
图3是图1所示的一种实施方式装置中环形密封圈的结构示意图。
图中，1-装料车，2-石英坩埚，3-石英坩埚盖，4-阀门，5-气孔，6-吊环，7-气压表，8-滑轮。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
一种直拉硅单晶的装料方法，采用如图1和图2所示的装置，包括装料前准备、装料、合盖和抽真空、装入拉晶炉、拆石英坩埚盖和合炉步骤，具体地：
步骤1：装料前准备：将100kg多晶硅料、一只22英寸石英坩埚2、23.4g母合金、装料车1以及抽气泵依次移入100级洁净风淋室内；
步骤2：装料：在操作人员拆炉打扫热场的同时，另一组操作人员穿戴好洁净服具进入洁净风淋室， 拆开石英坩埚2的外包装，把其放到装料车1上，再按工艺要求把多晶硅料、母合金全部装入石英坩埚2内；
步骤3：合盖和抽真空：用无尘布将石英坩埚2口擦拭干净后，将环形密封圈（如图3）放在石英坩埚2口上，盖好石英坩埚盖3，用抽气泵连接石英坩埚盖3上的气孔5抽真空，当石英坩埚盖3上气压表7显示为-0.01MPa时，关闭阀门4，断开抽气泵与气孔5的连接；
步骤4：装入拉晶炉：将装料车1推到清扫完毕的拉晶炉边，用小型起吊设备勾住石英坩埚盖3上的吊环6，吊起石英坩埚2后移到石墨坩埚上方，对准后慢慢将石英坩埚2放入石墨坩埚内；
步骤5：拆石英坩埚盖3和合炉：检查石英坩埚2放置正中、平稳后，打开阀门4使石英坩埚2内压强恢复到大气压强，移走石英坩埚盖3，合炉完毕即装料结束。
实施例2：
一种直拉硅单晶的装料方法，采用如图1和图2所示的装置，其工艺包括装料前准备、装料、合盖和抽真空、装入拉晶炉、拆石英坩埚盖和合炉步骤：
步骤1：装料前准备：将150kg多晶硅料、一只24英寸石英坩埚2、35g母合金、装料车1和抽气泵依次移入100级洁净风淋室内；
步骤2：装料：在操作人员拆炉打扫热场的同时，另一组操作人员穿戴好洁净服具进入洁净风淋室， 拆开石英坩埚2的外包装，把其放到装料车1上，再按工艺要求把多晶硅料和母合金全部装入石英坩埚2内；
步骤3：合盖、抽真空：用无尘布将石英坩埚2口擦拭干净后，将环形密封圈（如图3）放在石英坩埚2口上，盖好石英坩埚盖3，用抽气泵连接石英坩埚盖3上的气孔5抽真空，当石英坩埚盖3上气压表7显示为-0.06MPa时，关闭阀门4，断开抽气泵与气孔5的连接；
步骤4：装入拉晶炉：将装料车1推到清扫完毕的拉晶炉边，用小型起吊设备勾住石英坩埚盖3上的吊环6，吊起石英坩埚2后移到石墨坩埚上方，对准后慢慢将石英坩埚2放入石墨坩埚内；
步骤5：拆石英坩埚盖3、合炉：检查石英坩埚2放置正中、平稳后，打开阀门4使石英坩埚2内压强恢复到大气压强，移走石英坩埚盖3，合炉后即完成装料。
Claims (6)
1.一种直拉硅单晶的装料方法，其特征在于，包括以下具体实施步骤：
⑴装料前准备：将称好重量的多晶硅料和母合金、石英坩埚（2）、装料车（1）以及抽气泵移入100级洁净风淋室内；
⑵装料：在操作人员拆炉打扫热场的同时，另一组操作人员穿戴好洁净服具进入洁净风淋室，拆开石英坩埚（2）的外包装，把其放到装料车（1）上，再按工艺要求把多晶硅料和母合金装入石英坩埚（2）内；
⑶合盖、抽真空：用无尘布将石英坩埚（2）口擦拭干净后，将环形密封圈放在石英坩埚（2）口上，盖好石英坩埚盖（3），用抽气泵连接石英坩埚盖（3）上的气孔（5）抽真空，按装料重量抽至气压表（7）显示为-0.01~-0.1MPa后，关闭阀门（4），断开抽气泵与气孔（5）的连接；
⑷装入拉晶炉：将装料车（1）推到清扫完毕的拉晶炉边，用小型起吊设备勾住石英坩埚盖（3）上的吊环（6），吊起石英坩埚（2）并移到石墨坩埚上方，对准后慢慢将石英坩埚（2）放入石墨坩埚内；
⑸拆石英坩埚盖（3）、合炉：检查石英坩埚（2）放置正中、平稳后，打开阀门（4）使石英坩埚（2）内压强恢复到大气压强，移走石英坩埚盖（3），合炉完毕。
2.一种用于根据权利要求1所述装料方法的装置，包括石英坩埚（2），其特征在于，还包括装料车（1）、石英坩埚盖（3）和环形密封圈；所述石英坩埚（2）置于装料车（1）上，在装好多晶硅料和母合金后，将所述环形密封圈放在石英坩埚（2）口上，然后盖好石英坩埚盖（3），以便能连接抽气泵抽真空并吊装石英坩埚（2）。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装料车（1）为长方体结构并设有U形凹槽，所述U形凹槽弧度与所选用的石英坩埚（2）的弧度相适应，U形凹槽U形口的直径Φ1为500mm~1200mm；所述装料车（1）底部装有四个能转动的滑轮（8）；装料车（1）采用非金属材料制成。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述石英坩埚盖（3）直径与所选用的石英坩埚（2）的直径相适应，所述石英坩埚盖（3）上配有气压表（7）、带阀门（4）的气孔（5）及吊环（6），石英坩埚盖（3）采用不锈钢制成。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述环形密封圈直径与所选用的石英坩埚（2）的直径相适应，所述环形密封圈内径Φ2为480mm~1180mm，外径Φ3为500mm~1200mm，环形密封圈采用橡胶制成。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述非金属材料为木材、塑料和/或橡胶。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120905 |