專利名稱：一種直拉硅單晶的裝料方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能光伏行業(yè)硅單晶生長的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用直拉法制造硅單晶過程中的裝料方法，同時(shí)還涉及該直拉硅單晶的裝料方法所使用的裝置
背景技術(shù)：
近幾年，直拉硅單晶以其近乎完美的結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)勢(shì)在太陽能光伏領(lǐng)域得到了迅猛的發(fā)展。目前，直拉法制造硅單晶的各項(xiàng)工藝技術(shù)日漸完善，趨向成熟。例如，中國專利CN102220634A和CN102242397A公開的直拉硅晶體工藝，就記載了提高硅晶體質(zhì)量及其生產(chǎn)效率的技術(shù)方案。一般而言，硅單晶拉制前的準(zhǔn)備包括上爐晶棒取出、熱場冷卻與清掃、裝料、合爐過程。傳統(tǒng)的裝料方法是先把裝多晶硅料用的石英坩堝放到石墨坩堝里，然后由操作人員站在拉晶爐邊把多晶硅按一定的工藝要求逐塊的堆放到石英坩堝里。但是由于拆爐時(shí)空氣中飄有大量粉塵，不可避免地在裝料過程污染高純多晶硅料；拆爐后熱場溫度仍有500-600攝氏度，而裝料人員又是直接面向熱場，為避免人員燙傷必須冷卻更久，降低了生產(chǎn)效率；隨著熱場及坩堝尺寸的增大，操作人員要隔著加熱器把多晶硅料逐塊放到石英坩堝里的操作難度也是跟著增大；此外，若在裝料過程中不小心將硅料滑落到加熱器內(nèi)，更會(huì)引起嚴(yán)重的生產(chǎn)安全事故。中國專利CN101760773B公開了一種直拉單晶隔熱裝料方法及其裝置在一定程度上解決上述的部分問題。然而裝料過程空氣中灰塵污染多晶硅料及由于裝料耗時(shí)延誤生產(chǎn)問題仍未解決。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種直拉硅單晶的裝料方法，以解決目前直拉硅單晶在裝料過程中多晶硅原料易被污染、隔著加熱器裝料勞動(dòng)強(qiáng)度大、裝料耗時(shí)長、裝料操作安全性差的問題。本發(fā)明的另一目的是提供上述直拉硅單晶的裝料方法所使用的裝置，改變了裝料場所與環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
第一個(gè)方面，一種直拉硅單晶的裝料方法，包括以下具體實(shí)施步驟
⑴裝料前準(zhǔn)備將稱好重量的多晶硅料和母合金、石英坩堝、裝料車以及抽氣泵移入100級(jí)潔凈風(fēng)淋室內(nèi)；
⑵裝料在操作人員拆爐打掃熱場的同時(shí)，另一組操作人員穿戴好潔凈服具進(jìn)入潔凈風(fēng)淋室，拆開石英坩堝的外包裝，把其放到裝料車上，再按工藝要求把多晶硅料和母合金裝入石英坩堝內(nèi)；
⑶合蓋、抽真空用無塵布將石英口邊緣擦拭干凈后，將環(huán)形密封圈放在石英坩堝口上，蓋好石英坩堝蓋，用抽氣泵連接石英坩堝蓋上的氣孔抽真空，按裝料重量抽至氣壓表顯示為-O.Ol'O. IMPa后，關(guān)閉閥門，斷開抽氣泵與氣孔的連接；
⑷裝入拉晶爐將裝料車推到清掃完畢的拉晶爐邊，用小型起吊設(shè)備勾住石英坩堝蓋上的吊環(huán)，吊起石英坩堝并移到石墨坩堝上方，對(duì)準(zhǔn)后慢慢將石英坩堝放入石墨坩堝內(nèi)；
(5)拆石英坩堝蓋、合爐檢查石英坩堝放置正中、平穩(wěn)后，打開閥門使石英坩堝內(nèi)壓強(qiáng)恢復(fù)到大氣壓強(qiáng)，移走石英坩堝蓋，合爐完畢。合爐完畢即裝料完成，隨即進(jìn)入硅單晶的拉制。第二個(gè)方面，一種用于上述裝料方法的裝置，包括石英坩堝，并且還包括石英坩堝蓋、環(huán)形密封圈和裝料車；所述石英坩堝置于裝料車上，在裝好多晶硅料和母合金后，將所 述環(huán)形密封圈放在石英坩堝口上，然后蓋好石英坩堝蓋，以便能連接抽氣泵抽真空并吊裝石英坩堝。作為一種優(yōu)選，所述裝料車為長方體結(jié)構(gòu)并設(shè)有U形凹槽，所述凹槽弧度與所選用的石英坩堝的弧度相適應(yīng)，凹槽U形口的直徑O I為500mnTl200_ ;所述裝料車底部裝有四個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的滑輪；裝料車采用非金屬材料制成。作為一種優(yōu)選，所述石英坩堝蓋直徑與所選用的石英坩堝的直徑相適應(yīng)，所述石英坩堝蓋上配有氣壓表、帶閥門的氣孔及吊環(huán)，石英坩堝蓋采用不銹鋼制成。作為一種優(yōu)選，所述環(huán)形密封圈直徑與所選用的石英坩堝的直徑相適應(yīng)，所述環(huán)形密封圈內(nèi)徑①〗為480mnTl 180mm,外徑C>3為500mnTl200mm,環(huán)形密封圈米用橡膠制成。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，制作裝料車采用的非金屬材料為木材、塑料和/或橡膠。本發(fā)明所述的裝料方法之裝料步驟中所述的再按工藝要求把多晶硅料和母合金裝入石英坩堝內(nèi)，是指先把1/2重量的多晶硅料裝入石英坩堝內(nèi)，然后把母合金均勻的撒放在多晶硅上，再把剩余1/2重量的多晶硅料裝入石英坩堝內(nèi)。本發(fā)明所述的裝料方法之合蓋和抽真空步驟中所述的按裝料重量抽(真空)至氣壓表顯示為-0. 0r-0. IMPa，是指當(dāng)裝料量為IOOkg時(shí)，合蓋后抽真空至氣壓表顯示為-0. OlMPa ;而裝料量每增加10kg，則抽真空至氣壓表顯示下降0.01 MPa，以確保安全；即裝載重量與真空度成正比。所述的裝料重量以裝載的多晶硅料計(jì)算。采用本發(fā)明直拉硅單晶的裝料方法及其裝置，使直拉硅單晶裝料工藝可單獨(dú)在潔凈房內(nèi)進(jìn)行，避免了多晶硅料裝載過程中的污染，改善了裝料的工作環(huán)境，降低了裝料的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且使裝料工藝與拆爐、清掃熱場能同時(shí)進(jìn)行，大大縮短了拆裝爐時(shí)間，提高了生 產(chǎn)效率與拉晶爐利用率，降低硅單晶的生產(chǎn)成本。
圖I是本發(fā)明一種實(shí)施方式裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I所示的一種實(shí)施方式裝置中裝料車的俯視圖。圖3是圖I所示的一種實(shí)施方式裝置中環(huán)形密封圈的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I-裝料車，2-石英坩堝，3-石英坩堝蓋，4-閥門，5-氣孔，6-吊環(huán)，7-氣壓表，8-滑輪。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例I :
一種直拉硅單晶的裝料方法，采用如圖I和圖2所示的裝置，包括裝料前準(zhǔn)備、裝料、合蓋和抽真空、裝入拉晶爐、拆石英坩堝蓋和合爐步驟，具體地
步驟I :裝料前準(zhǔn)備將IOOkg多晶硅料、一只22英寸石英坩堝2、23. 4g母合金、裝料車I以及抽氣泵依次移入100級(jí)潔凈風(fēng)淋室內(nèi)；
步驟2 :裝料在操作人員拆爐打掃熱場的同時(shí)，另一組操作人員穿戴好潔凈服具進(jìn)入潔凈風(fēng)淋室，拆開石英坩堝2的外包裝，把其放到裝料車I上，再按工藝要求把多晶硅料、母合金全部裝入石英坩堝2內(nèi)；
步驟3 :合蓋和抽真空用無塵布將石英坩堝2 口擦拭干凈后，將環(huán)形密封圈(如圖3) 放在石英坩堝2 口上，蓋好石英坩堝蓋3，用抽氣泵連接石英坩堝蓋3上的氣孔5抽真空，當(dāng)石英坩堝蓋3上氣壓表7顯示為-0. OlMPa時(shí)，關(guān)閉閥門4，斷開抽氣泵與氣孔5的連接；步驟4 :裝入拉晶爐將裝料車I推到清掃完畢的拉晶爐邊，用小型起吊設(shè)備勾住石英坩堝蓋3上的吊環(huán)6，吊起石英坩堝2后移到石墨坩堝上方，對(duì)準(zhǔn)后慢慢將石英坩堝2放入石墨;fc甘禍內(nèi)；
步驟5 :拆石英坩堝蓋3和合爐檢查石英坩堝2放置正中、平穩(wěn)后，打開閥門4使石英坩堝2內(nèi)壓強(qiáng)恢復(fù)到大氣壓強(qiáng)，移走石英坩堝蓋3，合爐完畢即裝料結(jié)束。實(shí)施例2
一種直拉硅單晶的裝料方法，采用如圖I和圖2所示的裝置，其工藝包括裝料前準(zhǔn)備、裝料、合蓋和抽真空、裝入拉晶爐、拆石英坩堝蓋和合爐步驟
步驟I :裝料前準(zhǔn)備將150kg多晶硅料、一只24英寸石英坩堝2、35g母合金、裝料車I和抽氣泵依次移入100級(jí)潔凈風(fēng)淋室內(nèi)；
步驟2 :裝料在操作人員拆爐打掃熱場的同時(shí)，另一組操作人員穿戴好潔凈服具進(jìn)入潔凈風(fēng)淋室，拆開石英坩堝2的外包裝，把其放到裝料車I上，再按工藝要求把多晶硅料和母合金全部裝入石英坩堝2內(nèi)；
步驟3 :合蓋、抽真空用無塵布將石英坩堝2 口擦拭干凈后，將環(huán)形密封圈(如圖3)放在石英坩堝2 口上，蓋好石英坩堝蓋3，用抽氣泵連接石英坩堝蓋3上的氣孔5抽真空，當(dāng)石英坩堝蓋3上氣壓表7顯示為-0. 06MPa時(shí)，關(guān)閉閥門4，斷開抽氣泵與氣孔5的連接；
步驟4 :裝入拉晶爐將裝料車I推到清掃完畢的拉晶爐邊，用小型起吊設(shè)備勾住石英坩堝蓋3上的吊環(huán)6，吊起石英坩堝2后移到石墨坩堝上方，對(duì)準(zhǔn)后慢慢將石英坩堝2放入石墨;fc甘禍內(nèi)；
步驟5 :拆石英坩堝蓋3、合爐檢查石英坩堝2放置正中、平穩(wěn)后，打開閥門4使石英坩堝2內(nèi)壓強(qiáng)恢復(fù)到大氣壓強(qiáng)，移走石英坩堝蓋3，合爐后即完成裝料。
權(quán)利要求
1.一種直拉硅單晶的裝料方法，其特征在于，包括以下具體實(shí)施步驟 ⑴裝料前準(zhǔn)備將稱好重量的多晶硅料和母合金、石英坩堝(2)、裝料車(I)以及抽氣泵移入100級(jí)潔凈風(fēng)淋室內(nèi)； ⑵裝料在操作人員拆爐打掃熱場的同時(shí)，另一組操作人員穿戴好潔凈服具進(jìn)入潔凈風(fēng)淋室，拆開石英坩堝(2)的外包裝，把其放到裝料車(I)上，再按工藝要求把多晶硅料和母合金裝入石英坩堝(2)內(nèi)； ⑶合蓋、抽真空用無塵布將石英坩堝(2) 口擦拭干凈后，將環(huán)形密封圈放在石英坩堝(2)口上，蓋好石英坩堝蓋(3)，用抽氣泵連接石英坩堝蓋(3)上的氣孔(5)抽真空，按裝料重量抽至氣壓表(7)顯示為-O.Ol'O. IMPa后，關(guān)閉閥門(4)，斷開抽氣泵與氣孔(5)的連接； ⑷裝入拉晶爐將裝料車(I)推到清掃完畢的拉晶爐邊，用小型起吊設(shè)備勾住石英坩堝蓋(3)上的吊環(huán)(6)，吊起石英坩堝(2)并移到石墨坩堝上方，對(duì)準(zhǔn)后慢慢將石英坩堝(2)放入石墨樹禍內(nèi)； (5)拆石英坩堝蓋(3)、合爐檢查石英坩堝(2)放置正中、平穩(wěn)后，打開閥門(4)使石英坩堝(2)內(nèi)壓強(qiáng)恢復(fù)到大氣壓強(qiáng)，移走石英坩堝蓋(3)，合爐完畢。
2.一種用于根據(jù)權(quán)利要求I所述裝料方法的裝置，包括石英坩堝(2)，其特征在于，還包括裝料車(I)、石英坩堝蓋(3)和環(huán)形密封圈；所述石英坩堝(2)置于裝料車(I)上，在裝好多晶硅料和母合金后，將所述環(huán)形密封圈放在石英坩堝(2) 口上，然后蓋好石英坩堝蓋(3)，以便能連接抽氣泵抽真空并吊裝石英坩堝(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝料車(I)為長方體結(jié)構(gòu)并設(shè)有U形凹槽，所述U形凹槽弧度與所選用的石英坩堝(2)的弧度相適應(yīng)，U形凹槽U形口的直徑O I為500mnTl200mm ;所述裝料車(I)底部裝有四個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的滑輪(8);裝料車(I)采用非金屬材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述石英坩堝蓋(3)直徑與所選用的石英坩堝(2)的直徑相適應(yīng)，所述石英坩堝蓋(3)上配有氣壓表(7)、帶閥門(4)的氣孔(5)及吊環(huán)(6)，石英坩堝蓋(3)采用不銹鋼制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形密封圈直徑與所選用的石英坩堝(2)的直徑相適應(yīng)，所述環(huán)形密封圈內(nèi)徑02為480mnTll80mm，外徑03為500mnTl200mm,環(huán)形密封圈采用橡膠制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述非金屬材料為木材、塑料和/或橡膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直拉硅單晶的裝料方法及其裝置。直拉硅單晶的裝料方法包括裝料前準(zhǔn)備、裝料、合蓋和抽真空、裝入拉晶爐與拆石英坩堝蓋和合爐步驟；裝料所用的裝置包括石英坩堝、石英坩堝蓋、環(huán)形密封圈和裝料車。裝料時(shí)，將所述石英坩堝置于裝料車上，在裝好多晶硅料和母合金后，將所述環(huán)形密封圈放在石英坩堝口上，然后蓋好石英坩堝蓋，再連接抽氣泵抽真空并吊裝石英坩堝。采用本發(fā)明，使直拉硅單晶裝料工藝可單獨(dú)在潔凈房內(nèi)進(jìn)行，避免了多晶硅料裝載過程中的污染，改善了裝料的工作環(huán)境，降低了裝料的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且使裝料工藝與拆爐、清掃熱場能同時(shí)進(jìn)行，大大縮短了拆裝爐時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率與拉晶爐利用率，降低硅單晶的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C30B29/06GK102653882SQ20121014540
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者龐邦永 申請(qǐng)人:天通控股股份有限公司