[发明专利]多晶硅的分类

说明书

本发明提供一种使用振动筛分机对多晶硅晶块或颗粒进行机械分类的方法，所述方法是通过将硅晶块或硅颗粒设置在一个或多个筛网上，每个筛网包括振动的筛网衬里，使得所述硅晶块或硅颗粒进行运动，所述运动导致硅晶块或硅颗粒被分成各种尺寸等级，其中筛分指数大于或等于0.6且小于或等于9.0。

本发明涉及多晶硅的分类方法。

多晶硅(polycrystalline silicon)用作通过提拉法(CZ)或者区熔法(FZ)生产用于半导体的单晶硅的原料，以及用于通过各种提拉法和铸造法生产用于光伏的太阳能电池的单晶硅或多晶硅(multicrystalline silicon)的原料。

多晶硅通常通过西门子法来制备。该方法包括通过在钟罩形反应器(“西门子反应器”)中直接通入电流加热支撑体，通常为硅的细丝棒，之后通入包括氢气和一种或多种含硅组分的反应气体。通常，所使用的含硅组分为三氯硅烷(SiHCl₃，TCS)或者三氯硅烷与二氯硅烷(SiH₂Cl₂，DCS)和/或四氯硅烷(SiCl₄，STC)的混合物。虽然不太常见，但是在工业规模上，使用硅烷(SiH₄)。将丝棒垂直插入反应器底部的电极中，通过电极使它们连接电源。高纯度多晶硅沉积到经加热的丝棒和水平桥上，因此丝棒的直径随着时间而增大。棒冷却后，打开反应器的钟形罩并用手或者在特定装置，称作卸载辅助器，的辅助下取出棒用于进一步加工或者中间存储。对于大部分应用而言，将多晶硅棒破碎成小的晶块，然后通常根据尺寸将其分类。

多晶硅颗粒或者颗粒状多晶硅是西门子法中制备的多晶硅的另一种选择。西门子法中所获得的多晶硅为圆柱形硅棒，其必须以耗时且昂贵的方式破碎成晶块，并且在其进一步处理之前可能还需要清洗，而颗粒状多晶硅具有松散材料的特性并且可直接用作原料，例如用于光伏和电子工业的单晶硅生产。在流化床反应器中制备颗粒状多晶硅。这通过在流化床中的气体流使硅颗粒流化来完成，所述流化床中的气体流通过加热装置被加热至高温。加入含硅反应气体导致在热的颗粒表面上发生热解反应。这导致元素硅沉积在硅颗粒上并且在颗粒尺寸上生长。通过定期除去颗粒尺寸增大的颗粒并加入小的硅颗粒作为晶种颗粒，可连续运行该方法，并具有所有相关的优点。所使用的含硅反应气体可以是硅卤化物(例如氯硅烷或溴硅烷)，甲硅烷(SiH₄)，以及这些气体与氢气的混合物。

制得多晶硅颗粒后，将多晶硅颗粒通过筛分系统分成两个或多个部分。

之后可将最小的筛网部分(筛下尺寸)在研磨系统中处理以获得晶种颗粒并加入到反应器中。

通常将目标筛网部分包装。

US 2009081108 A1公开了一种根据尺寸和质量人工分拣多晶硅的工作台。其使用电离系统通过活性空气电离来中和静电电荷。离子发生器使用离子渗透清洁室的空气，使得绝缘体和未接地的导体上的静电荷被耗尽。

通常，粉碎后使用筛分机将多晶硅分拣或分类成不同尺寸等级。

筛分机通常是用于筛分的机器，即通过颗粒尺寸分离固体混合物。

平面振动筛分机和重力筛分机的区别在于它们的运动特性。

筛分机通常由电磁驱动或者由不平衡电机或驱动器来驱动。

筛网衬里的运动用于将所施加的材料沿筛网的纵向输送，并通过筛孔使细粒部分通过。

与平面振动筛分机相反的是，在重力筛分机中还发生垂直的筛网加速度和水平的筛网加速度。

在重力筛分机中，垂直的投掷运动与温和的旋转运动结合。这样的效果是将样品材料分布在筛板的整个区域，并且颗粒在垂直方向(向上投掷)同时经历加速。在空中，它们可进行自由旋转并且当它们落回到筛网上时，与筛网织物的网孔相比较。如果颗粒比网孔小，它们通过筛网；如果颗粒比网孔大，它们被再次向上投掷。旋转运动确保它们在下一次碰撞筛网织物时具有不同的取向，并因此可能最终通过网孔。