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1、(10)申请公布号 CN 102653882 A (43)申请公布日 2012.09.05 CN 102653882 A *CN102653882A* (21)申请号 201210145407.4 (22)申请日 2012.05.11 C30B 15/00(2006.01) C30B 29/06(2006.01) (71)申请人 天通控股股份有限公司 地址 314412 浙江省嘉兴市海宁市盐官镇郭 店建设路 1 号 (72)发明人 庞邦永 (74)专利代理机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 33100 代理人 吴关炳 (54) 发明名称 一种直拉硅单晶的装料方法及其装置 (57) 摘要 本。
2、发明涉及一种直拉硅单晶的装料方法及其 装置。 直拉硅单晶的装料方法包括装料前准备、 装 料、 合盖和抽真空、 装入拉晶炉与拆石英坩埚盖和 合炉步骤 ； 装料所用的装置包括石英坩埚、 石英 坩埚盖、 环形密封圈和装料车。装料时， 将所述石 英坩埚置于装料车上， 在装好多晶硅料和母合金 后， 将所述环形密封圈放在石英坩埚口上， 然后盖 好石英坩埚盖， 再连接抽气泵抽真空并吊装石英 坩埚。 采用本发明， 使直拉硅单晶装料工艺可单独 在洁净房内进行， 避免了多晶硅料装载过程中的 污染， 改善了装料的工作环境， 降低了装料的劳动 强度， 并且使装料工艺与拆炉、 清扫热场能同时进 行， 大大缩短了拆装炉时。
3、间， 提高了生产效率与拉 晶炉利用率， 降低硅单晶的生产成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种直拉硅单晶的装料方法， 其特征在于， 包括以下具体实施步骤 ： 装料前准备 ： 将称好重量的多晶硅料和母合金、 石英坩埚 （2） 、 装料车 （1） 以及抽气 泵移入 100 级洁净风淋室内 ； 装料 ： 在操作人员拆炉打扫热场的同时， 另一组操作人员穿戴好洁净服具进入洁净 风淋室， 拆开石英坩埚 （2） 的外包装， 把其放。
4、到装料车 （1） 上， 再按工艺要求把多晶硅料和 母合金装入石英坩埚 （2） 内 ； 合盖、 抽真空 ： 用无尘布将石英坩埚 （2） 口擦拭干净后， 将环形密封圈放在石英坩埚 （2） 口上， 盖好石英坩埚盖 （3） ， 用抽气泵连接石英坩埚盖 （3） 上的气孔 （5） 抽真空， 按装料 重量抽至气压表 （7） 显示为 -0.01-0.1MPa 后， 关闭阀门 （4） ， 断开抽气泵与气孔 （5） 的连 接 ； 装入拉晶炉 ： 将装料车 （1） 推到清扫完毕的拉晶炉边， 用小型起吊设备勾住石英坩 埚盖 （3） 上的吊环 （6） ， 吊起石英坩埚 （2） 并移到石墨坩埚上方， 对准后慢慢将石英坩埚。
5、 （2） 放入石墨坩埚内 ； 拆石英坩埚盖 （3） 、 合炉 ： 检查石英坩埚 （2） 放置正中、 平稳后， 打开阀门 （4） 使石英 坩埚 （2） 内压强恢复到大气压强， 移走石英坩埚盖 （3） ， 合炉完毕。 2. 一种用于根据权利要求 1 所述装料方法的装置， 包括石英坩埚 （2） ， 其特征在于， 还 包括装料车 （1） 、 石英坩埚盖 （3） 和环形密封圈 ； 所述石英坩埚 （2） 置于装料车 （1） 上， 在装 好多晶硅料和母合金后， 将所述环形密封圈放在石英坩埚 （2） 口上， 然后盖好石英坩埚盖 （3） ， 以便能连接抽气泵抽真空并吊装石英坩埚 （2） 。 3. 根据权利要求 。
6、2 所述的装置， 其特征在于， 所述装料车 （1） 为长方体结构并设有 U 形 凹槽， 所述U形凹槽弧度与所选用的石英坩埚 （2） 的弧度相适应， U形凹槽U形口的直径1 为 500mm1200mm ； 所述装料车 （1） 底部装有四个能转动的滑轮 （8） ； 装料车 （1） 采用非金属 材料制成。 4. 根据权利要求 2 所述的装置， 其特征在于， 所述石英坩埚盖 （3） 直径与所选用的石英 坩埚 （2） 的直径相适应， 所述石英坩埚盖 （3） 上配有气压表 （7） 、 带阀门 （4） 的气孔 （5） 及吊 环 （6） ， 石英坩埚盖 （3） 采用不锈钢制成。 5. 根据权利要求 2 所述的。
7、装置， 其特征在于， 所述环形密封圈直径与所选用的 石英坩埚 （2）的直径相适应， 所述环形密封圈内径 2 为 480mm1180mm， 外径 3 为 500mm1200mm， 环形密封圈采用橡胶制成。 6.根据权利要求3所述的装置， 其特征在于， 所述非金属材料为木材、 塑料和/或橡胶。 权 利 要 求 书 CN 102653882 A 2 1/3 页 3 一种直拉硅单晶的装料方法及其装置 技术领域 0001 本发明属于太阳能光伏行业硅单晶生长的技术领域， 具体涉及一种用直拉法制造 硅单晶过程中的装料方法， 同时还涉及该直拉硅单晶的装料方法所使用的装置。 背景技术 0002 近几年， 直拉硅。
8、单晶以其近乎完美的结构及性能优势在太阳能光伏领域得到了迅 猛的发展。目前， 直拉法制造硅单晶的各项工艺技术日渐完善， 趋向成熟。例如， 中国专利 CN102220634A 和 CN102242397A 公开的直拉硅晶体工艺， 就记载了提高硅晶体质量及其生 产效率的技术方案。 0003 一般而言， 硅单晶拉制前的准备包括 ： 上炉晶棒取出、 热场冷却与清扫、 装料、 合 炉过程。传统的装料方法是先把装多晶硅料用的石英坩埚放到石墨坩埚里， 然后由操作 人员站在拉晶炉边把多晶硅按一定的工艺要求逐块的堆放到石英坩埚里。但是由于拆炉 时空气中飘有大量粉尘， 不可避免地在装料过程污染高纯多晶硅料 ； 拆炉。
9、后热场温度仍有 500-600 摄氏度， 而装料人员又是直接面向热场， 为避免人员烫伤必须冷却更久， 降低了生 产效率 ； 随着热场及坩埚尺寸的增大， 操作人员要隔着加热器把多晶硅料逐块放到石英坩 埚里的操作难度也是跟着增大 ； 此外， 若在装料过程中不小心将硅料滑落到加热器内， 更会 引起严重的生产安全事故。 0004 中国专利 CN101760773B 公开了一种直拉单晶隔热装料方法及其装置在一定程度 上解决上述的部分问题。 然而装料过程空气中灰尘污染多晶硅料及由于装料耗时延误生产 问题仍未解决。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种直拉硅单晶的装料方法， 以解决目前直拉硅单晶在装料。
10、 过程中多晶硅原料易被污染、 隔着加热器装料劳动强度大、 装料耗时长、 装料操作安全性差 的问题。 0006 本发明的另一目的是提供上述直拉硅单晶的装料方法所使用的装置， 改变了装料 场所与环境， 提高了生产效率与产品质量。 0007 为实现上述目的， 本发明的技术方案为 ： 第一个方面， 一种直拉硅单晶的装料方法， 包括以下具体实施步骤 ： 装料前准备 ： 将称好重量的多晶硅料和母合金、 石英坩埚、 装料车以及抽气泵移入 100 级洁净风淋室内 ； 装料 ： 在操作人员拆炉打扫热场的同时， 另一组操作人员穿戴好洁净服具进入洁净 风淋室， 拆开石英坩埚的外包装， 把其放到装料车上， 再按工艺要。
11、求把多晶硅料和母合金装 入石英坩埚内 ； 合盖、 抽真空 ： 用无尘布将石英口边缘擦拭干净后， 将环形密封圈放在石英坩埚口 上， 盖好石英坩埚盖， 用抽气泵连接石英坩埚盖上的气孔抽真空， 按装料重量抽至气压表显 说 明 书 CN 102653882 A 3 2/3 页 4 示为 -0.01-0.1MPa 后， 关闭阀门， 断开抽气泵与气孔的连接 ； 装入拉晶炉 ： 将装料车推到清扫完毕的拉晶炉边， 用小型起吊设备勾住石英坩埚盖 上的吊环， 吊起石英坩埚并移到石墨坩埚上方， 对准后慢慢将石英坩埚放入石墨坩埚内 ； 拆石英坩埚盖、 合炉 ： 检查石英坩埚放置正中、 平稳后， 打开阀门使石英坩埚内压。
12、强 恢复到大气压强， 移走石英坩埚盖， 合炉完毕。 0008 合炉完毕即装料完成， 随即进入硅单晶的拉制。 0009 第二个方面， 一种用于上述装料方法的装置， 包括石英坩埚， 并且还包括石英坩埚 盖、 环形密封圈和装料车 ； 所述石英坩埚置于装料车上， 在装好多晶硅料和母合金后， 将所 述环形密封圈放在石英坩埚口上， 然后盖好石英坩埚盖， 以便能连接抽气泵抽真空并吊装 石英坩埚。 0010 作为一种优选， 所述装料车为长方体结构并设有 U 形凹槽， 所述凹槽弧度与所选 用的石英坩埚的弧度相适应， 凹槽 U 形口的直径 1 为 500mm1200mm ； 所述装料车底部装 有四个能转动的滑轮 。
13、； 装料车采用非金属材料制成。 0011 作为一种优选， 所述石英坩埚盖直径与所选用的石英坩埚的直径相适应， 所述石 英坩埚盖上配有气压表、 带阀门的气孔及吊环， 石英坩埚盖采用不锈钢制成。 0012 作为一种优选， 所述环形密封圈直径与所选用的石英坩埚的直径相适应， 所述环 形密封圈内径 2 为 480mm1180mm， 外径 3 为 500mm1200mm， 环形密封圈采用橡胶制成。 0013 作为进一步的优选， 制作装料车采用的非金属材料为木材、 塑料和 / 或橡胶。 0014 本发明所述的装料方法之装料步骤中所述的再按工艺要求把多晶硅料和母合金 装入石英坩埚内， 是指先把 1/2 重量。
14、的多晶硅料装入石英坩埚内， 然后把母合金均匀的撒 放在多晶硅上， 再把剩余 1/2 重量的多晶硅料装入石英坩埚内。本发明所述的装料方法之 合盖和抽真空步骤中所述的按装料重量抽 （真空） 至气压表显示为 -0.01-0.1MPa， 是指当 装料量为100kg时， 合盖后抽真空至气压表显示为-0.01MPa ； 而装料量每增加10kg， 则抽真 空至气压表显示下降 0.01 MPa， 以确保安全 ； 即装载重量与真空度成正比。所述的装料重 量以装载的多晶硅料计算。 0015 采用本发明直拉硅单晶的装料方法及其装置， 使直拉硅单晶装料工艺可单独在洁 净房内进行， 避免了多晶硅料装载过程中的污染， 改。
15、善了装料的工作环境， 降低了装料的劳 动强度， 并且使装料工艺与拆炉、 清扫热场能同时进行， 大大缩短了拆装炉时间， 提高了生 产效率与拉晶炉利用率， 降低硅单晶的生产成本。 附图说明 0016 图 1 是本发明一种实施方式装置的结构示意图。 0017 图 2 是图 1 所示的一种实施方式装置中装料车的俯视图。 0018 图 3 是图 1 所示的一种实施方式装置中环形密封圈的结构示意图。 0019 图中， 1- 装料车， 2- 石英坩埚， 3- 石英坩埚盖， 4- 阀门， 5- 气孔， 6- 吊环， 7- 气压 表， 8- 滑轮。 具体实施方式 0020 下面结合附图通过具体实施例对本发明作进。
16、一步描述。 说 明 书 CN 102653882 A 4 3/3 页 5 0021 实施例 1 ： 一种直拉硅单晶的装料方法， 采用如图1和图2所示的装置， 包括装料前准备、 装料、 合 盖和抽真空、 装入拉晶炉、 拆石英坩埚盖和合炉步骤， 具体地 ： 步骤 1 ： 装料前准备 ： 将 100kg 多晶硅料、 一只 22 英寸石英坩埚 2、 23.4g 母合金、 装料 车 1 以及抽气泵依次移入 100 级洁净风淋室内 ； 步骤 2 ： 装料 ： 在操作人员拆炉打扫热场的同时， 另一组操作人员穿戴好洁净服具进入 洁净风淋室， 拆开石英坩埚 2 的外包装， 把其放到装料车 1 上， 再按工艺要求。
17、把多晶硅料、 母合金全部装入石英坩埚 2 内 ； 步骤 3 ： 合盖和抽真空 ： 用无尘布将石英坩埚 2 口擦拭干净后， 将环形密封圈 （如图 3） 放在石英坩埚2口上， 盖好石英坩埚盖3， 用抽气泵连接石英坩埚盖3上的气孔5抽真空， 当 石英坩埚盖 3 上气压表 7 显示为 -0.01MPa 时， 关闭阀门 4， 断开抽气泵与气孔 5 的连接 ； 步骤 4 ： 装入拉晶炉 ： 将装料车 1 推到清扫完毕的拉晶炉边， 用小型起吊设备勾住石英 坩埚盖 3 上的吊环 6， 吊起石英坩埚 2 后移到石墨坩埚上方， 对准后慢慢将石英坩埚 2 放入 石墨坩埚内 ； 步骤 5 ： 拆石英坩埚盖 3 和合炉。
18、 ： 检查石英坩埚 2 放置正中、 平稳后， 打开阀门 4 使石英 坩埚 2 内压强恢复到大气压强， 移走石英坩埚盖 3， 合炉完毕即装料结束。 0022 实施例 2 ： 一种直拉硅单晶的装料方法， 采用如图 1 和图 2 所示的装置， 其工艺包括装料前准备、 装料、 合盖和抽真空、 装入拉晶炉、 拆石英坩埚盖和合炉步骤 ： 步骤 1 ： 装料前准备 ： 将 150kg 多晶硅料、 一只 24 英寸石英坩埚 2、 35g 母合金、 装料车 1 和抽气泵依次移入 100 级洁净风淋室内 ； 步骤 2 ： 装料 ： 在操作人员拆炉打扫热场的同时， 另一组操作人员穿戴好洁净服具进入 洁净风淋室， 拆。
19、开石英坩埚2的外包装， 把其放到装料车1上， 再按工艺要求把多晶硅料和 母合金全部装入石英坩埚 2 内 ； 步骤 3 ： 合盖、 抽真空 ： 用无尘布将石英坩埚 2 口擦拭干净后， 将环形密封圈 （如图 3） 放 在石英坩埚2口上， 盖好石英坩埚盖3， 用抽气泵连接石英坩埚盖3上的气孔5抽真空， 当石 英坩埚盖 3 上气压表 7 显示为 -0.06MPa 时， 关闭阀门 4， 断开抽气泵与气孔 5 的连接 ； 步骤 4 ： 装入拉晶炉 ： 将装料车 1 推到清扫完毕的拉晶炉边， 用小型起吊设备勾住石英 坩埚盖 3 上的吊环 6， 吊起石英坩埚 2 后移到石墨坩埚上方， 对准后慢慢将石英坩埚 2 放入 石墨坩埚内 ； 步骤5 ： 拆石英坩埚盖3、 合炉 ： 检查石英坩埚2放置正中、 平稳后， 打开阀门4使石英坩 埚 2 内压强恢复到大气压强， 移走石英坩埚盖 3， 合炉后即完成装料。 说 明 书 CN 102653882 A 5 1/2 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102653882 A 6 2/2 页 7 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102653882 A 7 。