[发明专利]一种激光维持等离子体制备多晶硅的方法及系统

权利要求书

1.一种激光维持等离子体制备多晶硅的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

获取硅源气体；

采用多束激光束交汇，在交汇点形成等离子体反应区，所述激光束的激光功率为1500~2000W，所述等离子体反应区的温度为1500~1650℃，将硅源气体和氢气导入等离子体反应区反应生成多晶硅，还包括冷凝区，所述冷凝区位于所述等离子体反应区的下方，所述等离子体反应区中反应形成的多晶硅液在所述冷凝区中沉降汇集，所述冷凝区的温度为1410~1450℃；

所述硅源气体选自四氯化硅，所述四氯化硅由以下制备方法得到：

获取晶态二氧化硅，将晶态二氧化硅置于高能粒子辐照下，使晶态二氧化硅转化为无定形二氧化硅；

将无定形二氧化硅与还原性碳、氯气通入流化床反应器中，反应生成四氯化硅和CO₂，反应温度为750~900℃，其中，无定形二氧化硅中的金属氧化物杂质氯化生成金属氯化物，将四氯化硅从CO₂和金属氯化物中分离提纯。

2.根据权利要求1所述的激光维持等离子体制备多晶硅的方法，其特征在于，不同的所述激光束通过透镜组聚焦后在所述等离子体反应区交汇。

3.根据权利要求1所述的激光维持等离子体制备多晶硅的方法，其特征在于，将硅源气体和氢气反应生成的尾气进行尾气干法回收，分离其中未反应的硅源气体和氢气，提纯后的硅源气体和氢气再次导入等离子体反应区中参与反应。

4.一种激光维持等离子体制备多晶硅的系统，其特征在于，包括气液沉积反应器，所述气液沉积反应器包括反应器本体和多个激光器，多个激光器发出的激光束在所述反应器本体中交汇，在交汇点形成等离子体反应区，所述等离子体反应区用于提供硅源气体和氢气反应生成多晶硅的反应环境；

所述激光维持等离子体制备多晶硅的系统还包括有高能粒子辐照装置和流化床反应器，所述高能粒子辐照装置用于在高能粒子辐照下使晶态二氧化硅转化为无定形二氧化硅；所述流化床反应器用于导入所述高能粒子辐照装置获得的无定形二氧化硅并与还原性碳、氯气反应得到四氯化硅，反应温度为750~900℃，其中，无定形二氧化硅中的金属氧化物杂质氯化生成金属氯化物，将四氯化硅从CO₂和金属氯化物中分离提纯，以四氯化硅作为硅源气体；

所述气液沉积反应器中形成有冷凝区，所述冷凝区位于所述等离子体反应区的下方，所述气液沉积反应器的外壁设置有冷却腔体，所述冷却腔体位于所述冷凝区的外部，所述冷却腔体设置有用于冷凝剂导入的冷凝剂入口和用于冷凝剂导出的冷凝剂出口。

5.根据权利要求4所述的激光维持等离子体制备多晶硅的系统，其特征在于，所述激光器的激光射出方向上设置有透镜组，所述透镜组用于调节所述激光器发出的激光束的聚焦位置，通过多个所述透镜组将多个所述激光器发出的激光束进行聚集并交汇于所述等离子体反应区。