史珺博士:多晶硅鑄錠的加熱和熔硅過程

2014-09-12 10:29:20 太陽能發(fā)電網(wǎng)
多晶硅鑄錠通常分為加熱、熔料、高溫穩(wěn)定、結(jié)晶、退火、冷卻等六個階段。本文介紹加熱和熔料兩個過程。 (一)加熱準(zhǔn)備 裝好料后,再對爐內(nèi)進(jìn)行一遍檢查,即可開爐。一般來說,要先對爐子進(jìn)行抽真空。真空泵逐級打開后,開始通電加溫。抽真空的過程雖然
  為了解決這個問題,首先要了解粉料在什么情況下容易飛揚。粉料的飛揚一般在三個階段下容易產(chǎn)生。
  第一個階段,是開始抽真空的瞬間。粉料放在坩堝里,粉料顆粒的間隙均是大氣。在開始抽真空的時候,爐內(nèi)的氣壓受機械泵的作用突然減小,顆粒間的氣體會因壓力差的作用向上運動形成氣流,這些氣流的力量有時很大,會帶動硅粉飛揚。
  為了避免這個問題,對于粉料,在開始抽真空時,不能像普通的塊料那樣直接用機械泵大力抽,而應(yīng)當(dāng)將閥門先關(guān)閉,然后慢慢打開,最好是關(guān)閉主管道,采用一個旁路的細(xì)管道,用細(xì)管道上的調(diào)節(jié)閥,從關(guān)閉到打開,逐漸增大,這樣,抽真空時,爐內(nèi)的壓力會比較緩慢地下降,不會產(chǎn)生突然的壓降,從而解決硅粉飛揚的問題。
  到真空壓力降到100 Pa以下時,由于壓力低,氣體對硅粉的浮力很小,就可以逐步打開主管道的閥門,采用正常的閥門抽氣,這時,因為氣流的力量已經(jīng)很小,不足以再將氣體帶出,因此,可以全力抽真空。
  第二個階段,是硅料升溫到大約1000 ℃左右的階段。首先,900 ℃以上,硅粉就會產(chǎn)生燒結(jié)現(xiàn)象,而由于硅粉的導(dǎo)熱性很差,可以說幾乎是絕熱材料,因此,當(dāng)紅外測溫儀測量到硅粉溫度到1000 ℃左右的時候,坩堝側(cè)面的溫度可能已經(jīng)達(dá)到接近熔化的問題,甚至已經(jīng)開始融化,溶化的硅遇到周圍的硅粉又會凝固而結(jié)殼;而這時,坩堝最中央部分的硅粉由于絕熱作用,溫度可能才100 ℃不到,這樣,硅粉中吸附的水分以及氣體,還沒有完全釋放。當(dāng)外部硅粉結(jié)殼形成封閉體的時候,隨著內(nèi)部硅粉溫度的逐漸上升,氣體膨脹,壓力增加,在硅粉內(nèi)部逐漸形成封閉的高壓球團(tuán),當(dāng)壓力到達(dá)一定程度,就會發(fā)生爆裂;或者雖然內(nèi)部本身的壓力沒有達(dá)到爆裂壓力,但結(jié)殼后,由于加熱體的作用使得殼體再次熔化變薄后,內(nèi)部的氣體會爆沖出來,產(chǎn)生氣流,將硅粉四濺。

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