[发明专利]一种太阳能电池材料纳米硅粉的生产装置

说明书

本发明公开了一种太阳能电池材料纳米硅粉的生产装置，涉及纳米粉末技术领域，其技术方案要点包括蒸发室、插接在所述蒸发室内的等离子电弧枪以及固定在所述蒸发室上端的熔硅炉，所述熔硅炉用于将硅原料熔融，并注入蒸发室内，以使得等离子电弧枪产生的等离子电弧对熔融硅原料进行气化；所述蒸发室远离所述等离子电弧枪的一端设置有冷却室，所述冷却室和所述蒸发室之间设置有用于对气化的硅原料初步冷却的冷凝管；所述冷却室的顶部连接有分离室，所述分离室的顶部连接有集尘器，所述集尘器的顶部连接有引风机，所述引风机连接有向所述冷却室内导气的压缩机。本发明具有获得形状规整、粒度分布均匀以及杂质含量低的纳米硅粉的效果。

技术领域

本发明涉及纳米粉末技术领域，更具体地说它涉及一种太阳能电池材料纳米硅粉的生产装置。

背景技术

随着石化能源的逐渐枯竭，寻找新的替代能源成为全人类共同的课题，高效太阳能电池将成为今后晶硅光伏电池的主流。大规模、高效地生产高纯度的纳米硅粉是提高太阳能电池转化效率，生产高效率太阳能电池的关键。

目前已知常用的纳米硅粉生产方法有以下几种，1）以硅烷为原料的化学气相沉积法，2）以二氧化硅为原料的氧化还原法等。化学气相沉积法生产纳米硅粉虽然粒度分布较均匀，纯度高。化学气相沉积法包括硅烷在热、微波、激光、等离子体等外界能量的作用下，在高氢稀释的条件下分解为硅和氢，在气相环境下快速冷凝，从而制备出纳米硅粉。以二氧化硅为原料的氧化还原法是让二氧化硅和一些较活泼金属如铝、镁、和非金属碳等，通过发生氧化还原反应制得硅粉的过程。

但是硅烷是有毒的爆炸性气体，安全保护是硅烷法的一个重要问题，而在化学气相沉积法的运用以来，至今尚未彻底解决，对环境和人身安全造成危害也是不容忽视。与此同时，以二氧化硅为原料的氧化还原法的生产步骤繁琐，废液处理困难，生产成本较高，不易大规模工业化生产。因此，现有的技术难以达到高安全系数、避免废气、废液排放以及低硅粉杂质的效果，影响到纳米硅粉的工业化生产与发展，有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能电池材料纳米硅粉的生产装置，该太阳能电池材料纳米硅粉的生产装置具有提高安全系数的同时，避免废气废液的排放，有利于工业化连续生产的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种太阳能电池材料纳米硅粉的生产装置，包括蒸发室、插接在所述蒸发室内的等离子电弧枪以及固定在所述蒸发室上端的熔硅炉，所述熔硅炉用于将硅原料熔融，并注入蒸发室内，以使得等离子电弧枪产生的等离子电弧对熔融硅原料进行气化；所述蒸发室远离所述等离子电弧枪的一端设置有冷却室，所述冷却室和所述蒸发室之间设置有用于对气化的硅原料初步冷却的冷凝管；所述冷却室的顶部连接有分离室，所述分离室的顶部连接有集尘器，所述集尘器的顶部连接有引风机，所述引风机连接有向所述冷却室内导气的压缩机。

本发明进一步设置为：所述熔硅炉与所述蒸发室之间设置有送料管；所述冷凝管与所述冷却室之间设置有法兰；所述冷却室与所述分离室之间设置有管路；所述分离室为旋风分离器，且所述集尘器内设置有多根与引风机连接的不锈钢过滤管；所述压缩机与所述冷却室之间设置有管路。

本发明进一步设置为：所述不锈钢过滤管设置有多个孔隙，所述孔隙的直径为5-20μm。

本发明进一步设置为：所述蒸发室呈管道式水平放置，且所述蒸发室的截面直径为30-50mm；所述等离子电弧枪从所述蒸发室的左端插入，所述冷凝管与所述蒸发室的右端连接。

本发明进一步设置为：所述蒸发室的长度与直径比为5:1。

本发明进一步设置为：所述蒸发室的截面积与所述冷凝管的截面积比为1:10。

本发明进一步设置为：所述蒸发室由石墨加工成型，且在外侧依次包覆有碳毡和石棉保温材料。