CN109876914B - 一种多晶硅破碎方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多晶硅破碎方法，包括将多晶硅置于密闭空间中；将所述多晶硅加热至预设温度；对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力；对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。本申请中将多晶硅放入密闭空间中加热至预设温度后，再对加热后的多晶硅进行冷却，使得多晶硅内部产生内应力，由于内应力的存在，对所述冷却后的多晶硅进行破碎时，只需要较小的冲击力即可将多晶硅击碎，得到多晶硅碎料，同时减少多晶硅粉末的产生，即减少多晶硅的损耗。此外，本申请还提供一种具有上述优点的多晶硅破碎设备。

Description

一种多晶硅破碎方法及设备

技术领域

本申请涉及多晶硅破碎技术领域，特别是涉及一种多晶硅破碎方法及设备。

背景技术

多晶硅可作拉制单晶硅的原料，其具有灰色金属光泽，常温下不活泼，高温熔融状态下具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。多晶硅是一种极为重要的优良的半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。

目前直拉单晶硅朝着高产量，高效率拉晶工艺方向发展，衍生出RCZ(RechargedCzocharlski，多次拉晶法)、CCZ(ContinuousCzocharlski，连续直拉法)等系列的加料技术，而目前多晶硅的生产技术主要是西门子法，生产出的多晶硅是棒状的，无法直接用于现有的加料工艺，因此需要将棒状多晶硅原生料破碎。现有技术中破碎过程中大多使用钨锤或钨钼锤等坚硬物体来破碎，至少需要700N的冲击力，且容易产生大量的粉状多晶硅。

发明内容

本申请的目的是提供一种多晶硅破碎方法，以解决现有技术中需要较大的冲击力破碎多晶硅，且产生大量粉状多晶硅的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种多晶硅破碎方法，包括：

将多晶硅置于密闭空间中；

将所述多晶硅加热至预设温度；

对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力；

对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。

可选的，所述对所述冷却后的多晶硅进行破碎对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料包括：

利用硅棒对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。

可选的，所述对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力包括：

在所述密闭空间的出口处对称设置两个气体喷嘴；

控制每个所述气体喷嘴喷出惰性气体；

将所述加热后的多晶硅经所述出口处传输出所述密闭空间。

可选的，所述将所述多晶硅加热至预设温度包括：

将所述多晶硅加热至预设温度并保温预设时间。

可选的，所述将所述加热后的多晶硅经所述出口处传输出所述密闭空间包括：

控制传输速度在10mm/min至100mm/min的范围内，包括端点值，将所述加热后的多晶硅经所述出口处传输出所述密闭空间。

可选的，所述控制每个所述气体喷嘴喷出惰性气体包括：

设定喷气流量在5NL/min至100NL/min的范围内，包括端点值，控制每个所述气体喷嘴喷出氦气。

可选的，所述预设温度的取值范围为850℃至950℃，包括端点值。

可选的，所述预设时间的取值范围为5min至15min，包括端点值。

本申请还提供一种多晶硅破碎设备，包括：

密闭空间，用于盛放多晶硅；

加热装置，用于对所述多晶硅进行加热至预设温度；

冷却装置，用于对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力；

破碎装置，用于对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。

可选的，所述密闭空间为由玻璃组成的密闭空间。

本申请所提供的多晶硅破碎方法，包括将多晶硅置于密闭空间中；将所述多晶硅加热至预设温度；对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力；对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。本申请中将多晶硅放入密闭空间中加热至预设温度后，再对加热后的多晶硅进行冷却，使得多晶硅内部产生内应力，由于内应力的存在，对所述冷却后的多晶硅进行破碎时，只需要较小的冲击力即可将多晶硅击碎，得到多晶硅碎料，同时减少多晶硅粉末的产生，即减少多晶硅的损耗。此外，本申请还提供一种具有上述优点的多晶硅破碎设备。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

图1为本申请实施例所提供的一种多晶硅破碎方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的另一种多晶硅破碎方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，现有技术中对多晶硅棒进行破碎时，大多使用钨锤或钨钼锤等坚硬物体来直接破碎多晶硅棒，至少需要700N的冲击力，且容易产生大量的粉状多晶硅。

有鉴于此，本申请提供了一种多晶硅破碎方法，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种多晶硅破碎方法的流程图，该方法包括：

步骤S101：将多晶硅置于密闭空间中。

可以理解的是，多晶硅的纯度非常高，将多晶硅放在密闭空间，避免直接暴露在空气中，可以避免多晶硅被氧化，以保证多晶硅的纯度。

需要指出的是，密闭空间由耐高温的材料组成，如石墨、碳化硅、碳纤维复合材料或者玻璃等，优选地，耐高温材料为玻璃，其成分为二氧化硅，耐高温，且可以进一步保证多晶硅的纯度。

步骤S102：将所述多晶硅加热至预设温度。

具体的，在本申请的一个实施例中，利用电阻加热的形式对多晶硅加热至预设温度，但是，本实施例对此并不做具体限定，在本申请的另一实施例中，利用感应加热的形式对多晶硅加热至预设温度。

优选地，在本申请的一个实施例中，所述预设温度的取值范围为850℃至950℃，包括端点值。

步骤S103：对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力。

需要指出的是，本申请中对加热后的多晶硅进行冷却的方式并不做具体限定，例如，可以采用液压冷却的方式。

步骤S104：对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。

可以理解的是，对冷却后的多晶硅内部存在内应力，当对多晶硅进行破碎时所需的冲击力变小。

需要指出的是，本实施中对所述冷却后的多晶硅进行破碎的方式不进行具体限定，视情况而定。例如，可以采用钨锤或者钨钼锤对冷却后的多晶硅进行敲击，使多晶硅破碎。

本实施例所提供的多晶硅破碎方法，包括将多晶硅置于密闭空间中；将所述多晶硅加热至预设温度；对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力；对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。本实施例中将多晶硅放入密闭空间中加热至预设温度后，再对加热后的多晶硅进行冷却，使得多晶硅内部产生内应力，由于内应力的存在，对所述冷却后的多晶硅进行破碎时，只需要较小的冲击力即可将多晶硅击碎，得到多晶硅碎料，同时减少多晶硅粉末的产生，降低硅料损耗。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料之后还包括：

对所述多晶硅碎料进行筛分并包装。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料包括：

利用硅棒对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。

需要指出的是，本实施例中对硅棒不做具体限定，视情况而定。例如，硅棒可以为单晶硅棒，或者为多晶硅棒。

本实施例所提供的多晶硅破碎方法，利用硅棒对所述冷却后的多晶硅进行破碎，避免使用钨锤或者钨钼锤等，可以避免引入金属或者其他杂质，同时又可以避免对多晶硅碎料进行清洗时造成的硅料损失，节约成本。

请参考图2，图2为本申请所提供的另一种多晶硅破碎方法的流程图，该方法包括：

步骤S201：将多晶硅置于密闭空间中。

步骤S202：将所述多晶硅加热至预设温度。

步骤S203：在所述密闭空间的出口处对称设置两个气体喷嘴。

需要指出的是，本实施例中对气体喷嘴的数量不做具体限定，可视情况而定。为了对加热后的多晶硅进行均匀冷却，在出口处可以对称设置数量大于两个的气体喷嘴，如四个、六个等，当然数量也可以为单数。

步骤S204：控制每个所述气体喷嘴喷出惰性气体。

需要指出的是，本实施例中对每个喷气嘴的喷气流量不做具体限定，可自行设定。同理，对喷气嘴的喷气流量之间的关系也不做具体限定，视情况而定。

还需要指出的是，本实施例中对惰性气体的种类也不做具体限定，可自行设定。例如，惰性气体可以为氦气，或者氮气，或者氩气等。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述控制每个所述气体喷嘴喷出惰性气体包括：

设定喷气流量在5NL/min至100NL/min的范围内，包括端点值，控制每个所述气体喷嘴喷出氦气。

步骤S205：将所述加热后的多晶硅经所述出口处传输出所述密闭空间。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述将所述加热后的多晶硅经所述出口处传输出所述密闭空间包括：

控制传输速度在10mm/min-100mm/min的范围内，包括端点值，将所述加热后的多晶硅经所述出口处传输出所述密闭空间。

步骤S206：对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。

需要说明的是，本实施例中对步骤S203、步骤S204、步骤S205的顺序可以调换成步骤S205、步骤S203、步骤S204。

本实施例所提供的多晶硅破碎方法，在对加热后的多晶硅进行冷却时，采用惰性气体进行冷却，冷却速度快，并且操作过程安全性高。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述将所述多晶硅加热至预设温度包括：

将所述多晶硅加热至预设温度并保温预设时间。保温的目的是使多晶硅的各处温度均达到预设温度，进行冷却时，多晶硅各处的内应力几乎相等，进而在破碎时所需的冲击力更小，且更容易破碎。

优选地，在本申请的一个实施例中，所述预设时间的取值范围为5min-15min，包括端点值。

下面以一具体情况，对本申请中的多晶硅破碎方法进行进一步阐述。

步骤1，将多晶硅放入带玻璃罩的加热室中；

步骤2，利用电阻加热的方式将多晶硅加热到850℃至950℃，并保温5min至15min；

步骤3，在加热室的出口处对称设置两个气体喷嘴；

步骤4，设定每个气体喷嘴的喷气流量在5NL/min至100NL/min的范围内，包括端点值，控制每个所述气体喷嘴喷出氦气；

步骤5，控制传输速度在10mm/min-100mm/min的范围内，包括端点值，将加热后的多晶硅经加热室出口处传输出加热室；

步骤6，使用硅棒在50N至100N的冲击力下敲击经过氦气快速冷却后的多晶硅，得到多晶硅碎料；

步骤7，对多晶硅碎料进行筛分并包装。

本申请还提供一种多晶硅破碎设备，包括：

密闭空间，用于盛放多晶硅；

需要说明的是，密闭空间由耐高温的材料组成，如石墨、碳化硅、碳纤维复合材料等。

优选地，在本申请的一个实施例中，所述密闭空间为由玻璃组成的密闭空间，其成分为二氧化硅，耐高温，且可以进一步保证多晶硅的纯度。

加热装置，用于对所述多晶硅进行加热至预设温度；

冷却装置，用于对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力；

破碎装置，用于对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。

本实施例所提供的多晶硅破碎设备，利用该设备对多晶硅进行破碎时，包括将多晶硅置于密闭空间中；将所述多晶硅加热至预设温度；对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力；对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。本实施例中将多晶硅放入密闭空间中加热至预设温度后，再对加热后的多晶硅进行冷却，使得多晶硅内部产生内应力，由于内应力的存在，对所述冷却后的多晶硅进行破碎时，只需要较小的冲击力即可将多晶硅击碎，得到多晶硅碎料，同时减少多晶硅粉末的产生。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的多晶硅破碎方法以及设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种多晶硅破碎方法，其特征在于，包括：

将多晶硅置于密闭空间中；

将所述多晶硅加热至预设温度；

对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力；

对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料；

其中，所述对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力包括：

在所述密闭空间的出口处对称设置两个气体喷嘴；

控制每个所述气体喷嘴喷出惰性气体；

将所述加热后的多晶硅经所述出口处传输出所述密闭空间；

所述将所述多晶硅加热至预设温度包括：

利用感应加热的形式将所述多晶硅加热至预设温度并保温预设时间；所述预设温度的取值范围为850℃至950℃，包括端点值；所述预设时间的取值范围为5min至15min，包括端点值；

在所述对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料之后还包括：

对所述多晶硅碎料进行筛分并包装；

其中，所述将所述加热后的多晶硅经所述出口处传输出所述密闭空间包括：

控制传输速度在10mm/min至100mm/min的范围内，包括端点值，将所述加热后的多晶硅经所述出口处传输出所述密闭空间；

所述控制每个所述气体喷嘴喷出惰性气体包括：

设定喷气流量在5NL/min至100NL/min的范围内，包括端点值，控制每个所述气体喷嘴喷出氦气；

其中，所述对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料包括：

利用硅棒对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料。

2.一种用于实现如权利要求1所述的多晶硅破碎方法的多晶硅破碎设备，其特征在于，包括：

密闭空间，用于盛放多晶硅；所述密闭空间为由玻璃组成的密闭空间；

加热装置，用于对所述多晶硅进行加热至预设温度；

冷却装置，用于对加热后的多晶硅进行冷却，以使冷却后的多晶硅产生内应力；

破碎装置，用于对所述冷却后的多晶硅进行破碎，以得到多晶硅碎料；其中，所述破碎装置为硅棒。

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