一種矽料清洗工藝及其設備的製作方法

2023-06-13 07:17:46

一種矽料清洗工藝及其設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種在清洗矽料時避免在矽料表面形成二氧化矽層的矽料清洗工藝及其設備。該矽料清洗工藝首先將需要清洗的矽料放入離心設備中；然後啟動離心設備使矽料旋轉，在矽料旋轉的過程中，向離心設備內注入純水對矽料進行清洗，清洗完畢後，停止向矽料噴灑純水，調整離心設備的轉速至305-330轉/分鐘進行甩幹處理，在甩幹過程中向矽料通入溫度為60-120度的惰性氣體，該清洗工藝利用惰性氣體對矽料進行烘烤，在惰性氣體的保護下，矽料不會與氧氣接觸，矽料表面不會形成二氧化矽層，進而在後續工藝中需要融化矽料時，可以很容易的將表面沒有二氧化矽層矽料融化，降低了能耗。適合在太陽能電池領域推廣應用。
【專利說明】一種矽料清洗工藝及其設備

【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池領域，尤其是一種一種矽料清洗工藝及其設備。

【背景技術】
[0002]太陽能電池原理主要是以半導體材料矽為基體，利用擴散工藝在矽晶體中摻入雜質:當摻入硼、磷等雜質時，矽晶體中就會存在著一個空穴，形成η型半導體；同樣，摻入磷原子以後，矽晶體中就會有一個電子，形成P型半導體，P型半導體與η型半導體結合在一起形成ρη結，當太陽光照射矽晶體後，ρη結中η型半導體的空穴往P型區移動，而P型區中的電子往η型區移動，從而形成從η型區到P型區的電流，在ρη結中形成電勢差，這就形成了太陽能電池。
[0003]矽料在加工之前需要用純水清洗，除去矽料表面的雜質，矽料清洗完畢後利用恆溫乾燥箱烘烤矽料，接著對烘烤完畢的矽料進行分選稱重打包封存，在生產多晶矽錠或單晶矽棒時，將封存打包好的矽料投入多晶爐或單晶爐內進行融化加工。目前，對於矽料的清洗都是先利用純水清洗，然後放入恆溫烘烤箱內進行烘烤，這種矽料清洗工藝雖然能夠除去矽料表面的雜質，但是在烘烤矽料的過程中，矽料表面很容易被二次氧化形成二氧化矽層，矽料表面的二氧化矽層很難融化，在後續的工藝中，需要很高的溫度長時間才能將表面具有二氧化矽層的矽料融化，這樣就需要消耗較多的電能，能耗較高，致使生產成本較高。


【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種在清洗矽料時避免在矽料表面形成二氧化矽層的矽料清洗工藝。
[0005]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:該矽料清洗工藝，包括以下步驟:
[0006]Α、將需要清洗的矽料放入離心設備中；
[0007]B、啟動離心設備使矽料旋轉，在矽料旋轉的過程中，向離心設備內注入純水對矽料進行清洗，所述清洗時間為80-120秒，在清洗過程中，所述離心設備的轉速為280-300轉/分鐘，清洗完畢後，停止向矽料噴灑純水，調整離心設備的轉速至305-330轉/分鐘進行甩幹處理，在甩幹過程中向矽料通入溫度為60-120度的惰性氣體，甩幹時間為1400-1800秒；
[0008]C、將甩幹的矽料密封保存。
[0009]進一步的是，所述惰性氣體為氮氣。
[0010]進一步的是，所述氮氣的溫度為100度。
[0011]進一步的是，在清洗過程中，所述離心設備的轉速為300轉/分鐘。
[0012]進一步的是，在甩幹過程中，所述離心設備的轉速為310轉/分鐘。
[0013]進一步的是，所述斜面的傾斜角度為30度。
[0014]本發明還提供了一種實現上述矽料清洗工藝的清洗設備，該矽料清洗設備包括底板、側板、蓋板組層的殼體，所述殼體內設置有隔板，所述隔板與底板平行設置，所述隔板與側板蓋板共同圍成一個封閉的空腔，所述空腔內設置有旋轉筒體，所述旋轉筒體底部連接有旋轉軸，所述旋轉軸穿過隔板，旋轉軸下端連接有驅動旋轉軸轉動的驅動電機，所述隔板上設置有排水孔，所述排水孔上連接有排水管，所述排水管上設置有排水截止閥，所述蓋板上連接有用於通入惰性氣體的進氣管與用於通入純水的進水管，所述進氣管上設置有氣體加熱裝置，所述進氣管、進水管分別穿過蓋板延伸至空腔內，所述進水管上設置有進水截止閥，所述進氣管上設置有進氣截止閥，所述旋轉筒體的側壁上設置有多個漏水孔。
[0015]進一步的是，所述氣體加熱裝置包括柱狀基體，所述柱狀基體內設置有圓柱形的氣體加熱空腔，所述柱狀基體上設置有與氣體加熱空腔連通的進氣口與出氣口，所述進氣口通過氣管與惰性氣體源連通，所述出氣口與進氣管連通，所述柱狀基體的表面纏繞有加熱絲，所述加熱絲連接在電源上。
[0016]進一步的是，所述加熱絲與電源之間設置有溫控表，所述氣體加熱空腔內設置有溫度探頭，所述溫度探頭與溫控表相連接。
[0017]進一步的是，所述惰性氣體源為氮氣。
[0018]本發明的有益效果是:該矽料清洗工藝首先將需要清洗的矽料放入離心設備中；然後啟動離心設備使矽料旋轉，在矽料旋轉的過程中，向離心設備內注入純水對矽料進行清洗，所述清洗時間為80-120秒，在清洗過程中，所述離心設備的轉速為280-300轉/分鐘，清洗完畢後，停止向矽料噴灑純水，調整離心設備的轉速至305-330轉/分鐘進行甩幹處理，在甩幹過程中向矽料通入溫度為60-120度的惰性氣體，甩幹時間為1400-1800秒，將甩幹的矽料密封保存，該清洗工藝利用60-120度的惰性氣體對矽料進行烘烤，在惰性氣體的保護下，矽料不會與氧氣接觸，因此，在甩幹過程中，矽料表面不會形成二氧化矽層，進而在後續工藝中需要融化矽料時，可以很容易的將表面沒有二氧化矽層矽料融化，不需要浪費大量的電能去融化二氧化矽層，降低了能耗，進而也降低了生產成本，實現了節能減排的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發明矽料清洗設備的結構示意圖；
[0020]圖中標記為:殼體1、底板101、側板102、蓋板103、隔板2、空腔3、旋轉筒體4、旋轉軸5、驅動電機6、排水孔7、排水管8、排水截止閥9、進氣管10、進水管11、氣體加熱裝置12、柱狀基體121、氣體加熱空腔122、惰性氣體源123、加熱絲124、電源125、溫控表126、溫度探頭127、進水截止閥13、進氣截止閥14、漏水孔15。

【具體實施方式】
[0021]該矽料清洗工藝首先將需要清洗的矽料放入離心設備中；然後啟動離心設備使矽料旋轉，在矽料旋轉的過程中，向離心設備內注入純水對矽料進行清洗，所述清洗時間為80-120秒，在清洗過程中，所述離心設備的轉速為280-300轉/分鐘，清洗完畢後，停止向矽料噴灑純水，調整離心設備的轉速至305-330轉/分鐘進行甩幹處理，在甩幹過程中向矽料通入溫度為60-120度的惰性氣體，甩幹時間為1400-1800秒，將甩幹的矽料密封保存，該清洗工藝利用60-120度的惰性氣體對矽料進行烘烤，在惰性氣體的保護下，矽料不會與氧氣接觸，因此，在烘烤過程中，矽料表面不會形成二氧化矽層，進而在後續工藝中需要融化矽料時，可以很容易的將表面沒有二氧化矽層矽料融化，不需要浪費大量的電能去融化二氧化矽層，降低了能耗，進而也降低了生產成本，實現了節能減排的目的。
[0022]所述惰性氣體可以是氬氣、氦氣等，為了降低生產成本，所述惰性氣體優選為氮氣，由於氮氣是大氣中含量最多的一種氣體，因而提取方便，成本低，同時氮氣不容易與娃料發生反應，可以起到隔絕氧氣保護矽料的目的。
[0023]為了提高烘烤效率，所述氮氣的溫度為優選為100度，可以縮短矽料的甩幹時間，
提高效率。
[0024]在清洗過程中，為了在保證清洗效果的前提下儘可能的節約用水，所述離心設備的轉速優選為300轉/分鐘，此時，所述清洗時間只需100秒即可，效率較高。
[0025]在甩幹過程中，為了使矽料表面的水分被快速甩幹，所述離心設備的轉速為310轉/分鐘，此時甩幹的時間只需1600秒即可。
[0026]本發明還提供了一種實現上述矽料清洗工藝的清洗設備，如圖1所示，該矽料清洗設備包括底板101、側板102、蓋板103組層的殼體1，所述殼體I內設置有隔板2，所述隔板2與底板101平行設置，所述隔板2與側板102蓋板103共同圍成一個封閉的空腔3，所述空腔3內設置有旋轉筒體4，所述旋轉筒體4底部連接有旋轉軸5，所述旋轉軸5穿過隔板2，旋轉軸5下端連接有驅動旋轉軸5轉動的驅動電機6，所述隔板2上設置有排水孔7，所述排水孔7上連接有排水管8，所述排水管8上設置有排水截止閥9，所述蓋板103上連接有用於通入惰性氣體的進氣管10與用於通入純水的進水管11，所述進氣管10上設置有氣體加熱裝置12，所述進氣管10、進水管11分別穿過蓋板103延伸至空腔3內，所述進水管11上設置有進水截止閥13，所述進氣管10上設置有進氣截止閥14，所述旋轉筒體4的側壁上設置有多個漏水孔15。該矽料清洗設備在使用時，只需將需要清洗的矽料放入旋轉筒體4內，然後蓋上蓋板103，先將排水管8上設置的排水截止閥9關閉，然後打開進水截止閥13向旋轉筒體4內注入純水，注入一定量的純水後，關閉進水截止閥13，啟動驅動電機6使旋轉筒體4旋轉，旋轉筒體4在旋轉過程中會帶動矽料旋轉，矽料在旋轉過程中與純水充分接觸清洗，其清洗效果較好，清洗完畢後，打開排水截止閥9，將旋轉筒體4內的純水排出，接著進入甩幹階段，在進入甩幹階段時，打開進氣截止閥14，向旋轉筒體4內通入惰性氣體，且惰性氣體在進入旋轉筒體4之前先被氣體加熱裝置12加熱至一定溫度，可以提高烘烤效果，縮短烘烤時間，矽料表面的水分從漏水孔15中甩至側板102內壁上，進而沿側板102內壁向下流至排水孔7從排水管8流出，在整個甩幹的階段，矽料都是在惰性氣體的保護下，矽料不會與氧氣接觸，因此，在甩幹過程中，矽料表面不會形成二氧化矽層，進而在後續工藝中需要融化矽料時，可以很容易的將表面沒有二氧化矽層矽料融化，不需要浪費大量的電能去融化二氧化矽層，降低了能耗，進而也降低了生產成本，實現了節能減排的目的。
[0027]進一步的是，所述氣體加熱裝置12包括柱狀基體121，所述柱狀基體121內設置有圓柱形的氣體加熱空腔122，所述柱狀基體121上設置有與氣體加熱空腔122連通的進氣口與出氣口，所述進氣口通過氣管與惰性氣體源123連通，所述出氣口與進氣管10連通，所述柱狀基體121的表面纏繞有加熱絲124，所述加熱絲124連接在電源125上。利用加熱絲124可以快速加熱，而且氣體加熱空腔122為圓柱形，因而，可以保證壓縮空氣有足夠的加熱時間，可以使得所有的壓縮空氣被加熱到同樣的溫度，加熱效果較好。進一步的是，所述加熱絲124與電源125之間設置有溫控表126，所述氣體加熱空腔122內設置有溫度探頭127，所述溫度探頭127與溫控表126相連接，通過溫控表126可以調整氣體加熱空腔122內的溫度，使得惰性氣體的溫度能夠根據不同情況自由調整，使用非常方便。
【權利要求】
1.一種矽料清洗工藝，其特徵在於包括以下步驟: A、將需要清洗的矽料放入離心設備中； B、啟動離心設備使矽料旋轉，在矽料旋轉的過程中，向離心設備內注入純水對矽料進行清洗，所述清洗時間為80-120秒，在清洗過程中，所述離心設備的轉速為280-300轉/分鐘，清洗完畢後，停止向矽料噴灑純水，調整離心設備的轉速至305-330轉/分鐘進行甩幹處理，在甩幹過程中向矽料通入溫度為60-120度的惰性氣體，甩幹時間為1400-1800秒； C、將甩幹的矽料密封保存。
2.如權利要求1所述的矽料清洗工藝，其特徵在於:所述惰性氣體為氮氣。
3.如權利要求2所述的矽料清洗工藝，其特徵在於:所述氮氣的溫度為100度。
4.如權利要求3所述的矽料清洗工藝，其特徵在於:在清洗過程中，所述離心設備的轉速為300轉/分鐘。
5.如權利要求4所述的矽料清洗工藝，其特徵在於:在甩幹過程中，所述離心設備的轉速為310轉/分鐘。
6.一種矽料清洗設備，其特徵在於:包括底板(101)、側板(102)、蓋板(103)組層的殼體(I)，所述殼體(I)內設置有隔板(2)，所述隔板(2)與底板(101)平行設置，所述隔板(2)與側板(102)蓋板(103)共同圍成一個封閉的空腔(3)，所述空腔(3)內設置有旋轉筒體(4)，所述旋轉筒體(4)底部連接有旋轉軸(5)，所述旋轉軸(5)穿過隔板(2)，旋轉軸(5)下端連接有驅動旋轉軸(5)轉動的驅動電機￠)，所述隔板(2)上設置有排水孔(7)，所述排水孔(7)上連接有排水管(8)，所述排水管(8)上設置有排水截止閥(9)，所述蓋板(103)上連接有用於通入惰性氣體的進氣管(10)與用於通入純水的進水管(11)，所述進氣管(10)上設置有氣體加熱裝置(12)，所述進氣管(10)、進水管(11)分別穿過蓋板(103)延伸至空腔(3)內，所述進水管(11)上設置有進水截止閥(13)，所述進氣管(10)上設置有進氣截止閥(14)，所述旋轉筒體(4)的側壁上設置有多個漏水孔(15)。
7.如權利要求6所述的矽料清洗設備，其特徵在於:所述氣體加熱裝置(12)包括柱狀基體(121)，所述柱狀基體(121)內設置有圓柱形的氣體加熱空腔(122)，所述柱狀基體(121)上設置有與氣體加熱空腔(122)連通的進氣口與出氣口，所述進氣口通過氣管與惰性氣體源(123)連通，所述出氣口與進氣管(10)連通，所述柱狀基體(121)的表面纏繞有加熱絲(124)，所述加熱絲(124)連接在電源(125)上。
8.如權利要求7所述的矽料清洗設備，其特徵在於:所述加熱絲(124)與電源(125)之間設置有溫控表(126)，所述氣體加熱空腔(122)內設置有溫度探頭(127)，所述溫度探頭(127)與溫控表(126)相連接。
9.如權利要求8所述的矽料清洗設備，其特徵在於:所述惰性氣體源(123)為氮氣。
【文檔編號】B08B3/10GK104438201SQ201410696706
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】陳五奎, 李軍, 徐文州, 耿榮軍, 樊茂德, 馮加保 申請人:樂山新天源太陽能科技有限公司