[实用新型]制备多晶硅还原生产用混合气供料的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及化工领域，具体地，涉及制备多晶硅还原生产用混合气供料的装置。

背景技术

多晶硅生产中大量采用改良西门子法生产工艺，目前国内外市场上太阳能用多晶硅有85%以上是采用改良西门子工艺生产所得；改良西门子工艺生产技术主要是将提纯所得的高纯液态三氯氢硅与氢气在特点的设备内进行混合，液态三氯氢硅在设备内汽化后与氢气完全混合被输送到还原炉内在炽热的高温载体上进行气相沉积反应，多晶硅不断的沉积在硅芯载体上，直径增大到一定的值后，到达生产要求时即可停炉，完成多晶硅的生长过程。

但是，目前制备多晶硅的还原生产用混合气供料的装置仍有待改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种在制备多晶硅过程中提高三氯氢硅还原利用率的还原生产用混合气供料的装置。

本实用新型是实用新型人基于以下发现而完成的：多晶硅沉积过程中在还原炉内的主要反应有：(1)SiHCl₃+H₂=Si+3HCl；(2)4SiHCl₃=Si+2H₂+3SiCl₄；(3)Si+2HCl=SiH₂C1₂；和(4)2SiHCl₃=SiH₂C1₂+SiCl₄。其中，反应（1）为氢还原反应，为多晶硅沉积的主要反应；反应（2）、（4）均为热分解反应；反应（3）为氯化氢腐蚀硅反应；从反应方程式中可以看出，副反应中有二氯二氢硅生成；通过实践证明，供料中加入适量的二氯二氢硅有利于抑制副反应的进行，提高三氯氢硅的一次转化率，提高多晶硅在还原炉内的沉积速率，此外，还原炉运行控制参数是根据三氯氢硅的气相沉积来确定的，因此二氯二氢硅的少量添加还可以使得控制参数调整过程中诱发二氯二氢硅的气相沉积，从而提高了三氯氢硅的还原利用率。同时，由于制备多晶硅还原生产用混合气供料装置内的混合气温度最高只能达到混合器中氯硅烷的饱和蒸汽温度，不能加热到更高，因此从制备多晶硅还原生产用混合气供料装置内输出去的多晶硅还原生产用混合气供料在输送过程中会出现液化现象，不仅降低了生产系统的稳定性，并且降低了还原生产用混合气供料以高温气态的形式进入还原炉进行气相沉积反应而获得多晶硅的效率。

本实用新型的第一个目的在于提供一种制备多晶硅还原生产用混合气供料的装置。该装置包括：本体，所述本体内限定出汽化空间；氢气进料口，所述氢气进料口设置在所述本体上，用于向所述汽化空间中引入所述氢气；三氯氢硅进料口，所述三氯氢硅进料口设置在所述本体上，用于向所述汽化空间中引入所述三氯氢硅；二氯二氢硅进料口，所述二氯二氢硅进料口设置在所述本体上，用于向所述汽化空间中引入所述二氯二氢硅；以及还原生产用混合气供料出口，所述还原生产用混合气供料出口设置在所述本体上，用于将获得的还原生产用混合气供料输送出所述制备多晶硅还原生产用混合气供料的装置。由此，利用该装置得到的还原生产用混合气供料，不仅可以提高三氯氢硅的一次转化率，从而提高多晶硅在还原炉内的沉积速率；还可以通过控制参数调整过程中诱发二氯二氢硅的气相沉积，从而提高了三氯氢硅的还原利用率。

根据本实用新型实施例的制备多晶硅还原生产用混合气器供料的装置，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的实施例，所述制备多晶硅还原生产用混合气供料的装置进一步包括:温度控制组件，所述温度控制组件设置在所述本体上，用于控制所述汽化空间内的温度。由此，可以保证液态三氯氢硅和液态二氯二氢硅在适当的温度下被充分汽化，并与氢气充分混合，同时还可以保证制备多晶硅还原生产用混合气供料的装置的稳定性。

根据本实用新型的实施例，所述温度控制组件为夹套式加热器和盘管式加热器的至少一种。

根据本实用新型的实施例，所述制备多晶硅还原生产用混合气供料的装置进一步包括：进料控制组件，所述进料控制组件分别与氢气进料口、三氯氢硅进料口和二氯二氢硅进料口相连，用于控制进入所述汽化空间的氢气、三氯氢硅和二氯二氢硅的摩尔比例。由此，通过控制汽化空间的氢气、三氯氢硅和二氯二氢硅的摩尔比例可以保证制备多晶硅还原生产用混合气供料的装置中的温度和压力，从而保证该装置的稳定性。