一種硅芯組件的制作方法

專利名稱:一種硅芯組件的制作方法
【專利摘要】一種硅芯組件，涉及多晶硅生產中使用的空心硅芯的連接結構，該結構包括橫硅板（1）、空心硅芯（2）和固定座（4），所述空心硅芯（2）間隔設置為兩根，兩根空心硅芯（2）的上端通過橫硅板（1）連接，由此組成硅芯單元。每根空心硅芯（2）的下端開口處沿圓周方向開設有若干切槽（3），在空心硅芯（2）外還設置一固定環（5）。通過頂緊螺栓（6）或楔形塊（7）將空心硅芯（2）的下端與固定座（4）的外緣面緊固在一起，防止倒爐現象發生。
【專利說明】
一種硅芯組件
[0001]【技術領域】
[0002]本實用新型涉及多晶硅生產領域，具體說涉及一種多晶硅生產中使用的空心硅芯的連接結構。
[0003]【【背景技術】】
[0004]隨著光伏(PV)行業的發展，多晶硅的使用量也在逐漸增大。在生產多晶硅時，多數是利用還原爐進行多晶硅的還原生產，即通過化學氣相沉積(CVD)法在硅芯的表面沉積多晶硅。在現有技術中，首先將三根實心圓硅芯或方硅芯搭接成“Π”字形結構，然后在還原爐內進行還原反應。所述還原反應是在一個密閉的還原爐中進行的。先在還原爐內用硅芯搭接成若干“Π”字形結構的閉合回路，即進行“搭橋”。每個閉合回路都由兩根豎硅芯和一根橫硅芯組成。將閉合回路的兩個豎硅芯分別接在爐底的兩個電極上，兩個電極分別連接直流電源的正負極。
[0005]為了便于描述，在本實用新型中將這種按照“Π”字形結構搭接好的硅芯組合體稱作“硅芯組件”。
[0006]將一個或多個硅芯組件放置在還原爐內，利用直流電對硅芯進行加熱，加熱中每一組搭接好的硅芯組件即相當于一個大電阻。繼而向密閉的還原爐內通入氫氣和三氯氫硅，開始進行多晶硅的沉積。在還原爐內多晶硅會逐漸沉積在硅芯的表面形成多晶硅棒。多晶硅棒經過破碎后再利用直拉爐拉制成單晶硅棒。
[0007]現有技術在搭接硅芯組件時，通常使用的硅芯為直徑8mm左右的實心圓硅芯或用娃錠經線切割形成的10 X 10 mm的方娃芯。在還原反應過程中，生成的娃不斷沉積在娃芯表面，硅芯的表面積會越來越大，反應氣體分子對沉積面(硅芯表面)的碰撞機會和數量也會隨之增加。
[0008]當單位面積的沉積速率不變時，表面積愈大則沉積的多晶硅量也愈多。因此在搭接硅芯組件時，所使用硅芯的直徑越大，多晶硅的生長效率也越高。相對而言，使用大硅芯不僅可以提高多晶硅還原時的生產效率，同時也可以降低生產成本。
[0009]為此，
【申請人】也曾試圖采用大直徑的實心硅芯。大直徑的實心硅芯固然可以提高還原過程的生產率，但大直徑硅芯的拉制卻也存在生產效率低下的問題。硅芯的直徑越大，其拉制也越發困難，并且在爐內一次拉制的根數也受到限制。此外，采用大直徑的實心硅芯還存在不便運輸、搭接后擊穿難度大等問題。
[0010]為了提高多晶硅的生產效率，美國GT太陽能公司在其專利號為200780015406.5、名稱為“在化學氣相沉積反應器中提高的多晶硅沉積”的專利文獻中公開了一種橫截面為圓環形的空心硅芯，用直徑為50毫米的管狀硅芯替代傳統的細棒，從而提高產量。該文件的全部內容在本專利中被用作參考。
[0011]采用上述專利的這種空心硅芯雖然可以解決現有技術中的部分問題，但由于空心硅芯與電極連接不牢固會導致倒爐現象的發生。
[0012]針對硅芯的連接問題，
【申請人】于2011年12月9日曾提交兩份在先專利申請，其中一份的申請號為201110408278.9，該申請公開了一種空心硅芯與實心硅芯的搭接方法的技術方案。另一份的申請號為201110408301.4，該申請公開了一種空心硅芯的搭接方法的技術方案。
[0013]上述兩份專利申請主要涉及對硅芯組件的上部結構，本實用新型是對在先申請的補充，主要涉及娃芯組件的下部結構，即空心娃芯與固定座的連接結構。
[0014]【
【發明內容】
】
[0015]針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種改進的硅芯組件結構，在確保空心硅芯與電極連接的同時，避免因連接不牢固而導致倒爐現象的發生。
[0016]本實用新型的硅芯組件包括橫硅板、空心硅芯和固定座，所述空心硅芯間隔設置為兩根，兩根空心硅芯的上端通過橫硅板連接，在空心硅芯的下端開口處沿圓周方向開設有若干切槽，在固定座外設置一固定環，借助該固定環將空心硅芯和固定座緊固在一起。
[0017]固定環位于空心硅芯的外周，可以通過固定環上的頂緊螺栓將空心硅芯的下端與固定座的外緣面緊固在一起。
[0018]也可以在固定環與空心硅芯之間留有間隙，以插入楔形塊進行固定。
[0019]位于上方橫硅板的兩端與空心硅芯相對應的位置可以分別開設環形凹槽，其形狀及尺寸與空心硅芯相匹配，將空心硅芯插入環形凹槽內并緊固住。
[0020]采用本實用新型的技術方案，可以實現空心硅芯、固定座以及橫硅板之間的牢固連接。這對于大直徑的空心硅芯來說，其作用尤其明顯，可以有效防止倒爐現象的發生。
[0021]【【附圖說明】
】
[0022]圖1是本實用新型硅芯組件實施例一的整體結構示意圖；
[0023]圖2是本實用新型硅芯組件實施例二的整體結構示意圖；
[0024]圖3是本實用新型硅芯組件實施例中空心硅芯下部開口處橫截面的示意圖；
[0025]圖4是本實用新型硅芯組件實施例中橫硅板的結構示意圖。
[0026]附圖中的標號與零部件名稱的對應關系為:
[0027]I橫硅板;2空心硅芯;3切槽;4固定座;5固定環;6頂緊螺栓;7楔形塊;8環形凹槽。
[0028]【【具體實施方式】】
[0029]以下結合說明書附圖通過具體實施例對本實用新型做進一步說明。
[0030]圖1是本實用新型實施例一的整體結構示意圖。在該實施例中，本實用新型所述的硅芯組件包括橫硅板1、空心硅芯2、固定座4和固定環5，所述空心硅芯2間隔設置為兩根，兩根空心娃芯2的上端通過橫娃板I連接。
[0031]為了便于插接，在每個空心硅芯2下端部沿圓周方向開設有若干切槽3。空心硅芯2的內徑可以略小于固定座4的外徑、也可以略大于固定座4的外徑，利用硅芯的彈性將空心硅芯2緊固在固定座4的外周。
[0032]為了進一步加固，可以在的空心硅芯2外套接固定環5，并通過頂緊螺栓6將空心硅芯2的下端與固定座4的外緣面緊固在一起。固定座4的下端連接電極。
[0033]所述切槽3邊緣的形狀可以為直線鋸齒型，如圖1所示;也可以為弧線，即曲線波浪型(圖中未示出)。
[0034]圖2是本實用新型實施例二的整體結構示意圖。該實施例中，在固定環5與空心硅芯2外加入了楔形塊7。固定環5的內徑由上而下逐漸縮小，即內表面呈錐形。將若干楔形塊7均勻插入錐形孔內即可將空心硅芯2的下端與固定座4的外緣面緊固在一起。楔形塊7也可以為整塊的圓環形，其上端厚、下端薄。
[0035]圖3是本實用新型空心硅芯2下部開口處的橫截面示意圖，其中3為切口。當空心硅芯2的內徑小于空心硅芯2的固定座4的外徑時，空心硅芯2的下開口處可以設內倒角，即下開口處的內徑由上而下逐漸增大，便于與固定座4的插接。
[0036]圖4是本實用新型中上方橫硅板的結構示意圖。橫硅板I的兩端與空心硅芯2相對應的位置分別設有環形凹槽8，其形狀及尺寸與空心硅芯2相匹配，空心硅芯2插入環形凹槽8內并被緊固住。
[0037]除了采用圖4所示的結構之外，硅芯組件中橫硅板I與空心硅芯2的連接方式還可以采用本實用新型【背景技術】部分所提及的本
【申請人】于2011年12月9日提交的兩份在先專利申請的技術方案:其中一份的申請號為2011 10408278.9，另一份的申請號為201110408301.4。該發明在此被用作參考。
【主權項】
1.一種硅芯組件，包括橫硅板(I)、空心硅芯(2)和固定座(4)，所述空心硅芯(2)間隔設置為兩根，兩根空心硅芯(2)的上端通過橫硅板(I)連接，其特征在于:每根空心硅芯(2)的下端開口處沿圓周方向開設有若干切槽(3)，在空心硅芯(2)外還設置一固定環(5)。2.如權利要求1所述的硅芯組件，其特征在于:所述切槽(3)邊緣的形狀為直線鋸齒型或曲線波浪型。3.如權利要求1所述的硅芯組件，其特征在于:固定環(5)與空心硅芯(2)的外周面相套接，通過固定環(5)上的頂緊螺栓(6)將空心硅芯(2)的下端與固定座(4)的外緣面緊固在一起。4.如權利要求1所述的硅芯組件，其特征在于:在固定環(5)與空心硅芯(2 )之間留有間隙并設置楔形塊(7)，固定環(5)的內徑由上而下逐漸縮小，即內表面呈錐形，將若干楔形塊(7)均勻插入錐形孔內，使空心硅芯(2)的下端與固定座(4)的外緣面緊固在一起。5.如權利要求4所述的硅芯組件，其特征在于:所述的楔形塊(7)為整塊的圓環形，其上端厚、下端薄。6.如權利要求1所述的硅芯組件，其特征在于:橫硅板(I)的兩端與空心硅芯(2)相對應的位置分別設有環形凹槽(8)，其形狀及尺寸與空心硅芯(2)相匹配，空心硅芯(2)插入環形凹槽(8)內并被緊固住。7.如權利要求1所述的硅芯組件，其特征在于:空心硅芯(2)的內徑小于固定座(4)的外徑，空心硅芯(2)的下開口處設內倒角，即該處的內徑由上而下逐漸增大。
【文檔編號】C01B33/035GK205709890SQ201620173715
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月8日
【發明人】劉朝軒
【申請人】洛陽金諾機械工程有限公司