[发明专利]用于制造高纯度硅的系统及方法

权利要求书

1.一种使用反应容器由包含固体SiO₂的含二氧化硅（SiO₂）材料生产硅的方法，所述反应容器包括第一部分和与所述第一部分流体连通的第二部分，所述方法包括：

在将固体SiO₂转化为液体SiO₂的足够的温度下，将包含固体SiO₂的含SiO₂材料在不存在碳（C）或碳基气体的情况下非反应性加热成包含液体SiO₂的含SiO₂材料；

通过在一个或多个过渡压力的连续范围内将压力降低到低于大气压的压力，使包含液体SiO₂的含SiO₂材料中的污染物蒸发成气态污染物；

在压力达到将液体SiO₂转化为气态SiO₂的低于大气压的压力之前，通过真空移除在包含液体SiO₂的含SiO₂材料中由于一个或多个过渡压力蒸发的一种或多种气态污染物；

在第一部分中，通过将反应容器中的压力降低到低于大气压的压力，将所述液体SiO₂转化成流到第二部分的气态SiO₂；以及

在第二部分中，将所述气态SiO₂还原成液体硅。

2.如权利要求1所述的方法，其中，加热所述包含固体SiO₂的含SiO₂材料在另一部分中进行，所述方法进一步包括：

在所述第一部分中接收来自所述另一部分的包含液体SiO₂的含SiO₂材料。

3.如权利要求1所述的方法，其中，加热所述包含固体SiO₂的含SiO₂材料在所述第一部分中进行。

4.如权利要求1所述的方法，其中，加热所述包含固体SiO₂的含SiO₂材料在惰性气体的存在下进行。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述惰性气体是氩气(Ar)。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种气态污染物是磷(P)、锌(Zn)、钠(Na)、钙(Ca)、锑(Sb)、铅(Pb)、铟(In)、锰(Mn)、镓(Ga)，或其组合。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：

在转化为所述气态SiO₂后，移除残留在所述第一部分中的一种或多种未蒸发的污染物。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述一种或多种未蒸发的污染物是铝(Al)、锡(Sn)、铜(Cu)、铁(Fe)、钛(Ti)、硼(B)，或其组合。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述足够的温度高于大气压下SiO₂的熔点且低于大气压下SiO₂的沸点。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述足够的温度为自1983K至2500K。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述足够的温度为2100K。

12.如权利要求1所述的方法，其中：

所述第二部分中的至少一个叶片在所述第二部分中引起气体的周向流动，因此导致所述将所述气态SiO₂还原成液体硅的驻留时间的延长。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述加热通过使用储存在气态副产物中的热量来进行，所述气态副产物在将所述气态SiO₂还原成所述液体硅时形成。