硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法 - 专利探索者 - 佰腾专利检索

摘要:

本发明涉及硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法。本发明将颗粒直径在0.1微米-100微米的硅粉冷等静压或热等静压成0.2克-2000000克的填装性能良好的原料硅块后,放入单晶炉或多晶炉中;冷等静压的静压技术参数范围为:10-800MPa;热等静压的静压技术参数范围为:10-800MPa;温度技术参数范围为:30-1400℃。该填装性能良好的原料硅块有良好抗氧化性能和抗压性能,不容易崩裂、断裂,也不容易从表面脱落硅粉。 - 专利探索者 - 佰腾专利检索

申请号: CN200910151828.6 专利名称: 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法 申请(专利权)人: [江西赛维LDK太阳能高科技有限公司] 发明人: [张涛, 万跃鹏, 钟德京] 其他信息:
< p > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于:将颗粒直径在0.1微 米‑100微米的硅粉冷等静压或热等静压成0.2克‑2000000克的硅块后,放入 硅晶体生长的炉中,用于硅晶体生长的初始原料中的应用;其中的硅粉的纯度 在99.9%‑99.9999999999%;冷等静压的静压技术参数范围为:10‑800Mpa;热 等静压的静压技术参数范围为:10‑800MPa;温度技术参数范围为:30‑1400℃。 < /p > < p > 根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法;其特征在于: 硅晶体生长是作为太阳能领域或半导体领域的硅晶体生长。 < /p > < p > 根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 硅晶体生长的炉是用于生长单晶硅的单晶炉或用于生长多晶硅的多晶炉。 < /p > < p > 根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 将颗粒直径在0.1微米‑1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入 单晶炉或多晶炉中,用于太阳能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。 < /p > < p > 根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 硅粉的纯度在99.99%‑99.9999999%。 < /p > < p > 根据权利要求5所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 硅粉的纯度在99.999%‑99.999999%。 < /p > < p > 根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 按硅粉重量百分比0‑10.000%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成 硅块。 < /p > < p > 根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 热等静压的静压技术参数范围为:10‑800MPa;温度技术参数范围为:50‑500 ℃。 < /p > < p > 根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 热等静压的静压技术参数范围为:10‑800MPa;温度技术参数范围为:50‑300 ℃。 < /p > < p > 根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 颗粒直径在0.1微米‑1000微米的硅粉来源于西门子法、硅烷热分解法、四氯 化硅氢还原法中的任意一种。 < /p >
< p > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法 < /p > < p > < p id="p0001" num="0001" > 技术领域 < /p > < p id="p0002" num="0002" > 本发明涉及一种硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,具体方法是将硅粉 冷等静压或热等静压成填装性能良好的原料硅块后,放入单晶炉或多晶炉中, 用于硅晶体生长的初始原料。该原料硅块可以在太阳能领域或半导体领域的单 晶炉或多晶炉中融熔作为原料硅使用,用于生产晶体硅棒或硅锭。该原料硅块 的一个用途是作为生产太阳能电池成品硅片的初始原料用。 < /p > < /p > < p > < p id="p0003" num="0003" > 背景技术 < /p > < p id="p0004" num="0004" > 本发明全文中涉及的单晶炉是指生长单晶硅的生长炉。 < /p > < p id="p0005" num="0005" > 本发明全文中涉及的多晶炉是指生长多晶硅的生长炉。 < /p > < p id="p0006" num="0006" > 本发明全文中涉及的原料硅块是指放入单晶炉或多晶炉,尚没有升温进行 融化和晶体生长的块状的硅,原料硅块作为生产单晶硅或多晶硅的原料。 < /p > < p id="p0007" num="0007" > 有六个方面的背景技术: < /p > < p id="p0008" num="0008" > (一)、首先在这里需要特别强调的是:包括US7,175,685在内的所有现有 文献都没有等静压技术可以减少氧化物膜层对单晶炉或多晶炉中硅晶体生长 质量的负面影响的报道。具体来说是现有文献没有由于硅粉经过冷等静压或热 等静压成填装性能良好的作为原料硅块有利于表面的氧化物膜层的减少,因而 可以减少对单晶炉或多晶炉中硅晶体生长质量的负面影响的报道。 < /p > < p id="p0009" num="0009" > 原料硅块表面的氧化物会给后续工艺造成一系列问题,如导致硅料融化困 难,挥发物与设备元件反应,晶体及最终产品如芯片、电池片等质量下降等。 因而现有技术通常需要使用化学溶液洗涤原料硅块表面的氧化物。 < /p > < p id="p0010" num="0010" > 现有技术中的作为原料硅块使用的高纯硅块通常经过了高温融化和冷却 的过程,或经过了气相沉积的过程,因而其相对密度为100%,实际密度为2.33 克/立方厘米。这些高纯硅块虽然价格昂贵,但其来源广泛,且容易获得。因 其高致密度和良好的机械性能完全可以耐受化学溶液洗涤对其表面的去氧化 过程。经过检测多组现有技术中提供的来源不同的相对密度为100%,实际密度 为2.33克/立方厘米的原料硅块,其抗压参数通常介于60-206MPa,平均为150 MPa。其具体内容在后文中的表1还会详细展开。 < /p > < p id="p0011" num="0011" > 而由硅粉经过等静技术获得的原料硅块因为没有经过高温融化和冷却的 过程,其相对密度无法达到100%,因而其耐受化学溶液洗涤表面的抗冲击能力 相对密度为2.33克/立方厘米的传统原料硅块偏弱。 < /p > < p id="p0012" num="0012" > 由于硅粉的比表面积很大,例如US7,175,685所涉及的硅粉很容易与空气 接触生成氧化膜,即使容忍飞扬的硅粉严重损坏设备的方式强行将硅粉放入单 晶炉或多晶炉中生长,会发现最后生长出的单晶硅或多晶硅的质量偏差,很难 满足市场的对质量的需求。 < /p > < !-- SIPO < DP n="1" > -- > < p id="p0013" num="0013" > (二)、硅原料放入用于硅晶体生长的炉中,例如放入单晶炉中完成单晶 硅的生长,或放入多晶炉中完成多晶硅的生长,是早已非常完善的现有技术, 单晶硅的生长或多晶硅的生长通常都包括硅受热融化、缓慢生长出晶体、冷却 的过程。 < /p > < p id="p0014" num="0014" > 生成的单晶硅或多晶硅再经过切片之后可以应用于太阳能电池。因为太阳 能电池在国际上有行业普遍遵守的质量的标准,所以切片之前的单晶硅或多晶 硅也要遵守共同的质量的标准。而单晶硅或多晶硅的生长技术大同小异,因而 保证质量的前提下,能否大量采用廉价的硅原料是单晶硅或多晶硅生产商非常 关心的。 < /p > < p id="p0015" num="0015" > (三)、本发明先介绍作为原料的硅粉或硅块在单晶炉或多晶炉中的应用 的情况。 < /p > < p id="p0016" num="0016" > 硅粉应用情况:一方面,硅粉因为容易飞扬,影响设备的正常工作和生产 人员的健康,其应用受到极大的限制。另一方面,与硅块对比,硅粉还因为比 面积大,在包装、运输、储藏过程中都非常容易接触空气而被氧化,而被氧化 后的硅粉对最终生产的太阳能电池的质量有一定的负面影响,但其负面影响在 硅粉少量使用的情况下尚能忍受,因而为了降低成本,可以在单晶炉或多晶炉 中的使用很少量的硅粉。但在单晶炉或多晶炉中大比例的直接使用硅粉用于大 幅度降低生产成本成为一种不可能实现的奢望。其具体内容在后文中还会详细 展开。 < /p > < p id="p0017" num="0017" > 硅块应用情况:以块状形态存在的作为原料的硅块是目前放入单晶炉或多 晶炉中的主要形式。 < /p > < p id="p0018" num="0018" > 应用于太阳能领域或半导体领域的单晶炉或多晶炉中作为原料硅块需要 满足两个最基本要求有:重量纯度要求是99.99%-99.9999999%,优选是 99.999%-99.9999999%,最好是99.9999%-99.9999999%。硅块需要有一定的抗 压性能,这样一来硅块就不太容易因移动而散落导致的飞扬的粉尘损坏设备和 操作人员的健康。 < /p > < p id="p0019" num="0019" > 如果纯度太高,例如99.9999999999%属于半导体领域使用的纯度的硅成本 极其高昂,使用于太阳能领域并不经济。 < /p > < p id="p0020" num="0020" > 如果纯度太低,在单晶炉或多晶炉中所制造的硅锭质量太差,无法满足实 际要求;在99.99%--99.999%之间的纯度级别虽然比较低,但如果与其他高纯 的硅料混合使用,也能勉强满足硅锭质量要求。作为太阳能领域的主流原料来 说,采用99.999%-99.9999999%或99.9999%-99.9999999%是最合适的。 < /p > < p id="p0021" num="0021" > 在这里需要特别强调的是同时满足有一定的抗压性能和 99.999%-99.9999999%或99.9999%-99.9999999%的硅块主要是来源于气相沉积 法,特别是由含硅的化合物(如三氯氢硅和硅烷等)经过高温化学气相沉积得 到。其密度是2.33克/立方厘米左右。具体内容还可以参看之后的表2。 < /p > < p id="p0022" num="0022" > 从半导体行业、太阳能行业回收的报废的但纯度很高的硅块因为已经是采 用过铸锭工序,其密度也是2.33克/立方厘米左右,且抗压性能优越。其重量 < !-- SIPO < DP n="2" > -- > 纯度是99.9999%-99.9999999999%。 < /p > < p id="p0023" num="0023" > (四)、目前现有技术中还没有很好的将硅粉大量的应用在单晶炉或多晶 炉中的合适方法。 < /p > < p id="p0024" num="0024" > 原因如下: < /p > < p id="p0025" num="0025" > 具有晶体结构的硅材料(单晶硅和多晶硅)已经广泛应用在半导体、太阳 能和集成电路行业中。这些硅材料通常是由高纯度硅料经过融化和晶体生长后 得到。所使用的高纯度硅料通常是由含硅的化合物(如三氯氢硅和硅烷等)经 过高温化学气相沉积得到。 < /p > < p id="p0026" num="0026" > 硅料制造厂生产的高纯硅料主要有两种形态,块/棒状和粗颗粒状。块/棒 状硅料一般是由大的高纯硅棒/硅锭经过破碎后得到;粗颗粒状的硅料一般是 在化学气相沉积中采用流化床工艺制备的,这些颗粒的直径一般在几百微米到 毫米级。这两种形态的硅料便于运输,在晶体生长用坩埚中的堆积密度高,填 充因子通常大于50%,因此在工业生产中获得了广泛地应用。 < /p > < p id="p0027" num="0027" > 硅的粗颗粒通常来自流化床工艺中。这些过程同时也产生极其细小的硅 粉,尺寸范围是亚微米至数百微米,这些硅粉作为伴随粗颗粒硅的副产物存在。 另外还有直接利用硅烷气体在高温下热解,生产微米和亚微米级的硅粉。这些 极其细小的硅粉通常涉及旋风收尘或过滤器粉沉积的时候,而这两种粉的尺寸 范围通常也不一样。 < /p > < p id="p0028" num="0028" > 但是,目前作为流化床等工艺中副产物的极其细小的硅粉很难在晶体生长 等领域获得应用,这主要有以下几个原因:(1)细粉料容易飞扬。在晶体生长 等过程中,一般均需要对设备先抽真空再充入合适的保护气体。由于粉状物料 粒度小,重量轻,在抽真空及充入保护气体时,非常容易随气流四处飞扬。这 些粉料不仅会损坏设备元件,影响工艺和产品的稳定性,甚至会造成严重的安 全事故。另外,在装料过程上,飞扬的粉尘还会吸入人体,容易造成矽肺病等 职业疾病。(2)堆积密度小。这些细粉状物料由于颗粒粒度小,在堆积时非常 蓬松,松装密度很小,导致在运输和存放时需要更大的空间,更重要的是在晶 体生长时无法一次装入更多的物料,而且其易飞扬的特点又导致粉料无法作为 二次加料使用。以硅为例,细粉状硅料的松装密度为0.25-1g/cm < sup > 3 < /sup > ,远远小于纯 硅块2.33g/cm < sup > 3 < /sup > 的密度,这导致硅料装填量很小。以内部尺寸为69cm×69cm× 42cm的方坩埚为例,通常可装填240至300Kg左右的硅料,对硅粉则至多只能装 填150Kg左右。(3)细粉料由于粒度小,比表面面积大,暴露在空气中容易发 生氧化等反应。同样以硅为例,粉状硅料暴露在空气中容易发生氧化反应,结 果会在硅粉的表面形成一层氧化物膜。另外,细硅粉在空气中还容易受潮,吸 附的水分又会进一步促进氧化物的生成。这些氧化物会给后续工艺造成一系列 问题,如导致硅料融化困难,挥发物与设备元件反应,晶体及最终产品如芯片、 电池片等质量下降等。因此,在晶体生长中,极其细小的硅粉料的使用始终受 到限制。 < /p > < p id="p0029" num="0029" > 由于以上原因,虽然流化床工艺得到的细粉状硅料同样具有很高的纯度, < !-- SIPO < DP n="3" > -- > 但是并未得到广泛的使用。这是流化床工艺硅转化效率低,未能广泛推广的一 个主要原因。到目前为止,还没有找到一种有效利用这些细粉状硅料的方法。 < /p > < p id="p0030" num="0030" > 为了最大限度的开发硅粉的应用,本发明做过下列实验:将运输和存放时 间为4个月的高纯硅粉,在容忍飞扬的硅粉严重损坏设备的方式下强行将硅粉 放入单晶炉或多晶炉中完成长达30-60小时的晶体生长之后,取出硅晶体切片 后测量其性能,发现无法全部的满足太阳能电池的质量要求。必须重新将硅晶 体再次放入单晶炉或多晶炉中完成长达30-60小时的晶体生长之后,再次取出 的硅晶体切片后测量其性能,才能全部的满足太阳能电池的质量要求。而二次 硅晶体生长的工艺所涉及的成本是生产企业很难承受的。我们分析原因:硅粉 本身并没有其他污染,但其表面积太大所生成的氧化膜是影响质量的重要原 因。 < /p > < p id="p0031" num="0031" > 近年来,随着半导体和光伏产业的发展,尤其是光伏产业的突飞猛进,硅 料紧缺日益严重,硅料已经成为制约这些行业发展的决定性因素。因此,人们 迫切需要寻找到一种能够有效使用这些高纯度超细粉料的可行性方法。即使在 硅料充足的将来,这种方法对降低生产成本,提高竞争力,促进行业发展,尤 其是光伏产品的大范围推广具有重大的意义。 < /p > < p id="p0032" num="0032" > 另外,由于在单晶炉或多晶炉中完成全部的晶体生长工艺所需时间很长, 一般为数十小时。这样一来,努力增加坩埚填装量的尝试对提高生产效率和节 约能源十分有意义。 < /p > < p id="p0033" num="0033" > 美国专利US7,175,685是与本发明最接近的技术报道。 < /p > < p id="p0034" num="0034" > 在US7,175,685中已经看到了充分利用硅粉的重要性,US7,175,685提出了 依靠简单的干压方法来增加硅粉密度从而增加坩埚填装量的技术方案,但我们 发现US7,175,685的技术方案只涉及依靠简单的干压方法来增加硅粉密度的技 术要点,却忽略了简单的干压方法成型后硅块依然容易崩开,或者硅块的局部 表面依然容易有硅粉脱落的不利因素。 < /p > < p id="p0035" num="0035" > US7,175,685的摘要中记载的内容为:“一种用于制造硅锭的颗粒状硅材 料,包括一种硅块以及一种用于制备硅块的方法,所述的硅块是采用廉价的高 纯度硅粉为制备原料,具体方法是通过加入一定量的硅粉,硅粉中可以加入特 定的添加剂以及粘接剂,在常温下,以一定的压力对硅粉进行干压得到硅块, 该硅块具有50-75%的硅元素的理论密度,硅块的重量范围在1.0克-3.0克,优 选的重量为2.3克,硅块的直径范围在10毫米-20毫米,优选的直径为14毫米, 硅块的高度范围在5毫米-15毫米,优选的高度为10毫米。” < /p > < p id="p0036" num="0036" > US7,175,685的第23条权利要求中记载的内容为:“所述的干压的步骤包 括采用压力大于或等于约10000牛顿的平均压力来压制上述的硅粉。” < /p > < p id="p0037" num="0037" > US7,175,685的第8条权利要求中记载的内容为:“所述的用于制备硅锭的 硅块,所述的硅块的直径约为14毫米,硅块的高度约为10毫米。” < /p > < p id="p0038" num="0038" > US7,175,685的第12条权利要求中记载的内容为:“用于制备硅锭的硅块, 包括采用至少约10000牛顿的压力来干压硅粉,所述的硅粉中可以加入特定的 < !-- SIPO < DP n="4" > -- > 添加剂和粘接剂,所述的硅块具有60-75%的硅元素的理论密度,硅块的重量 约为2.3克,硅块的直径约为14毫米,硅块的高度约为10毫米。” < /p > < p id="p0039" num="0039" > US7,175,685尽管给出的压力参数是10000牛顿,但US7,175,685通篇没有 提到10000牛顿的受力面积,没有指出是机械的工作压力,也没有指出硅块的 受力面积,我们结合US7,175,685全文可以的到的结论:该专利技术方案是通 过单向的干压方法得到的直径为14毫米,高度为10毫米的圆柱状的硅块,这是 典型的模仿药物压片技术。 < /p > < p id="p0040" num="0040" > 在实验室中我们采用过单向干压的方式,简单而形象的就是模仿药粉压片 技术,在筒形的模具中,填入一定量的硅粉,在筒形的模具的顶部或底部加压, 得到密度适当增加的圆柱形硅块,由于采用的是一端或两端加压的方式,我们 将这样的加工方式称为单向干压或双向干压。单向干压或双向干压所得的硅块 密度增加有限制,由于压制设备的加压范围偏小,所施加的压力及加压方式有 限,最重要的是因为缺乏四周的加压,及硅粉的压力传导能力较差,使得硅块 形成很大的压力梯度,在中部较大的低压力区域,硅粉将无法得到紧密结合, 从而使制得的硅块在从模具中取出的时候,仍然容易断裂,容易扬起硅粉尘, 使得硅块应用受限制。 < /p > < p id="p0041" num="0041" > 例如我们在筒形模具中填满平均直径为10微米的硅粉,模仿药粉压片的双 向干压方式,打开模具后得到圆柱状的硅块,由于整个硅粉的受力不均匀,所 得到的硅块表现为整体的密度不均匀,例如,圆柱顶端局部密度远高于圆柱中 间的密度,圆柱中间甚至出现大的裂纹等缺陷,整个圆柱形硅块还是容易断裂, 扬起硅粉尘。如果将其装入单晶炉或多晶炉中会很容易被保护气体的气流带 动,严重影响正常生产。 < /p > < p id="p0042" num="0042" > 可见尽管在筒形模具中模仿药粉压片的成型原理,按单向干压或双向干压 方式可以得到实心密度高达0.9-1.7克/立方厘米的硅块,但由于硅块内部结构 的不均匀,这样的硅块有的表现为表面硅粉脱落;有的表现为从筒形模具中脱 出的时候硅块大部分直接崩裂重新回到硅粉状态;有的表现在运输和传递过程 中容易断裂,同样产生崩裂,影响其在单晶炉或多晶炉中的正常应用。 < /p > < p id="p0043" num="0043" > 采集按单向干压或双向干压所得的整体密度高达0.9-1.9克/立方厘米的 硅块上的样品进行抗压实验,我们发现单向干压或双向干压硅块在抗压性能方 面表现不佳。甚至用手指稍微用力就能使得硅块崩开。 < /p > < p id="p0044" num="0044" > US7,175,685的第12条权利要求中记载的内容描述为可以免于采用粘合添 加剂得到硅块。 < /p > < p id="p0045" num="0045" > 为了进一步研究US7,175,685,可以做如下实验: < /p > < p id="p0046" num="0046" > 采用了本申请人开发的特种粘合添加剂,该特种粘合添加剂由聚乙烯醇和 聚乙烯缩丁醛或聚乙二醇按一定比例混合而成,再按重量比0.1-10%添加到平 均直径为10微米的硅粉中,施加很大的压力(10-100MPa)在圆筒状模具中上下 两端实行双向干压,所得到的硅块产品的抗压性能依然不佳。 < /p > < p id="p0047" num="0047" > 本发明所涉及的硅块产品的抗压性能是指:将一定尺寸大小的硅块,放入 < !-- SIPO < DP n="5" > -- > 压机中,测量崩碎时候的压力或压强作为衡量硅块是否具有合适填装性能的重 要指标。 < /p > < p id="p0048" num="0048" > 我们改装了一台药粉压片机器进行简单的实验例,套用传统的药物粉的压 片技术,在直径为20毫米,长度为10毫米的圆筒形模具中装入硅粉,向硅粉 单向施加10MPa压力。加压完毕后,在从筒形模具中取出圆柱状的硅块的时候, 硅块发生崩裂,无法进行下一步的密度测量和抗压试验。 < /p > < p id="p0049" num="0049" > 又例如套用传统的压片技术,在直径为100毫米的,长度为300毫米的筒形 模具中加入硅粉,向硅粉单向施加60MPa的压强。加压完毕后,在从筒形模具 中取出圆柱状的硅块的时候,硅块从中部崩裂,并且表面有少量硅粉剥落。取 加压接触面的硅块表面的一个立方厘米的立方小块,测量密度为1.68克/立方 厘米。另外取距离加压接触面60厘米处的另一个立方厘米的立方小块,测量密 度为1.33克/立方厘米,二者密度相差幅度约为21%。而距离加压接触面150厘 米处圆柱状的硅块的正中出现开裂,裂纹处的密度视为0,则二者密度相差幅 度为100%。抗压试样则在制备过程中碎裂,无法进行抗压测试。 < /p > < p id="p0050" num="0050" > 在这里需要特别强调的是US7,175,685即使勉强能压制成型,但其抗压能 力非常差,甚至到了无法进行抗压测试的程度,其硅块的抗压能力与本发明下 文中提供的硅块所具有的良好的抗压性能是有明显区别的。 < /p > < p id="p0051" num="0051" > 采用US7,175,685的干压技术尽管能得到密度高于松装硅粉的高密度的硅 块,但上述两个干压压片技术得到的硅块填装性能较差,首先具体表现在抗压 参数不理想。其次表现为内部的密度也不均匀。 < /p > < p id="p0052" num="0052" > 尤其是采用US7,175,685的干压技术尽管能得到密度高于松装硅粉的高密 度的硅块,但抗压参数不理想导致将该硅块在从模具中取出、运输、放入单晶 炉或多晶炉过程中容易扬起硅粉尘或硅块断裂,可见US7,175,685的干压技术 不能完全解决硅粉尘扬起或硅块断裂的技术问题。 < /p > < p id="p0053" num="0053" > 我们还注意到US7,175,685没有任何关于削弱硅粉或硅块与空气接触生成 氧化膜的技术提示。 < /p > < p id="p0054" num="0054" > (五)、本发明还特别介绍烧结法获得的硅块,现有技术CN2008100314982 是将纯度为99.0-99.9%的冶金硅在1050-1150℃进行烧结的,现有技术 JP2004284929A采用1200-1412℃,1000大气压条件下进行烧结获得相对密度为 99.9%的硅块,应用于半导体领域。 < /p > < p id="p0055" num="0055" > 烧结法因为最大的特点是在1000℃以上甚至是接近于硅熔化的温度条件 下,获得的高致密的硅块,其生产设备要求很高,且能源消耗很高,因而生产 成本非常高。其抗压性能也接近于相对密度为100%而实际密度为2.33克/立方 厘米的来源于气相沉积法的硅块。或者烧结法得的高致密的硅块其抗压性能也 接近于采用过铸锭工序的从半导体行业、太阳能行业回收的报废的但纯度很高 的硅块。 < /p > < p id="p0056" num="0056" > 我们列一个简单表格来说明现有技术领域中各种硅块的抗压性能:表1 < /p > < p id="p0057" num="0057" > < tables num="0001" > < /tables > < /p > < tgroup cols="4" > < colspec colname="c001" colwidth="16%" / > < colspec colname="c002" colwidth="28%" / > < colspec colname="c003" colwidth="28%" / > < colspec colname="c004" colwidth="28%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   高纯原料硅 < /entry > < entry morerows="1" >   回收的废硅块 < /entry > < entry morerows="1" >   块状、片状和粗颗粒状 < /entry > < entry morerows="1" >   烧结法获得的硅块 < /entry > < /row > < table > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < !-- SIPO < DP n="6" > -- > < p id="p0058" num="0058" > < tables num="0002" > < /tables > < /p > < tgroup cols="4" > < colspec colname="c001" colwidth="16%" / > < colspec colname="c002" colwidth="28%" / > < colspec colname="c003" colwidth="28%" / > < colspec colname="c004" colwidth="29%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   的各种形式 < /entry > < entry morerows="1" > < /entry > < entry morerows="1" >   的硅块 < /entry > < entry morerows="1" > < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   来源 < /entry > < entry morerows="1" >   从半导体行业、太阳能   等行业回收的报废的但   纯度很高的硅块。 < /entry > < entry morerows="1" >   由光伏和半导体产业上   游的专业厂家生产的大   型硅块例如气相沉积法   经过切割或破碎后而   得。 < /entry > < entry morerows="1" >   烧结法获得的硅块。例   如1200-1412℃,1000大   气压条件下获得。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   抗压性能 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能好。例如高达   60-206MPa,甚至更高。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能好。例如高达   60-206MPa,甚至更高。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能较好。例如高   达55MPa。甚至更高。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   相对密度 < /entry > < entry morerows="1" >   100% < /entry > < entry morerows="1" >   100% < /entry > < entry morerows="1" >   99%左右。 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < p id="p0059" num="0059" > (六)、现有技术中也有将硅粉通过等静压方法制成硅块的报道,例如: 第27卷第2期2006年6月的陶瓷学报报道的“水分和粘结剂含量对坯体冷等静 压成型和性能的影响”文章中就涉及以Si粉(粒度≤0.044mm)和聚乙烯醇 水溶液(PVA,其中聚乙烯醇质量份数为5%)按一定比例混匀,过筛造粒,振动 装料后进行冷等静压成型制成硅块的报道。该文献尚停留在依靠聚乙烯醇粘合 剂来改善等静压成型的研究。研究了水分和PVA含量对硅粉坯体成型和性能的 影响。但该文献没有涉及硅粉通过等静压方法的到的硅块应用于放入单晶炉或 多晶炉中,用于硅晶体生长的初始原料的内容。 < /p > < p id="p0060" num="0060" > US20070014682也报道了加入粘合剂结合干压法获得硅块的报道。并用于 硅融化领域。但US20070014682不涉及等静压技术。 < /p > < /p > < p > < p id="p0061" num="0061" > 发明内容 < /p > < p id="p0062" num="0062" > 本发明的目的在于提供一种硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,具体是 将硅粉冷等静压或热等静压成填装性能良好的原料硅块后,放入单晶炉或多晶 炉中,用于硅晶体生长的初始原料。 < /p > < p id="p0063" num="0063" > 本发明的主要技术方案有: < /p > < p id="p0064" num="0064" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0065" num="0065" > 为了更好的理解本发明,我们在正式描述其他技术方案前还介绍了下列内 容: < /p > < p id="p0066" num="0066" > 采用本发明涉及的硅粉冷等静压或热等静压成硅块,可以显著改善硅粉被 氧化产生的各种负面影响。改善的效果主要体现在硅粉冷等静压或热等静压成 硅块可以存放1年以上,甚至是3-5年,都不会因氧化膜的产生而影响太阳能 电池的质量。 < /p > < p id="p0067" num="0067" > 而传统的硅粉因为飞扬和容易被氧化的原因,在单晶炉或多晶炉中始终难 以应用。 < /p > < p id="p0068" num="0068" > 我们分析的本发明提供的硅粉冷等静压或热等静压成硅块的密度虽然低 于2.33克/立方厘米,但其在抗压参数为0.1MPa就已经具有良好的致密度, 其内部的结构也许还是松散的,但足以隔绝空气对内部的被氧化,而抗压性能 好的原料硅块表面的少量被氧化对最终获得的太阳能电池质量没有明显的负 面影响。 < /p > < !-- SIPO < DP n="7" > -- > < p id="p0069" num="0069" > 为了考察本发明的硅粉冷等静压或热等静压成硅块的应用情况,本发明做 过下列实验:将本发明的硅粉冷等静压或热等静压成硅块放入单晶炉或多晶炉 中完成长达30-60小时的晶体生长之后,取出的硅晶体切片后测量其性能,全 部能满足太阳能电池的质量要求,这样的一次硅晶体生长的工艺与前文中涉及 的硅粉需要二次硅晶体生长的工艺相比,成本优势明显。 < /p > < p id="p0070" num="0070" > 本发明的硅粉冷等静压或热等静压成的硅块在密度和抗压性能方面与传 统的硅块有区别,这些区别具体见表2。 < /p > < p id="p0071" num="0071" > 表2:各种形式的单晶炉或多晶炉中的高纯原料硅的综合对比如下: < /p > < p id="p0072" num="0072" > < tables num="0003" > < /tables > < /p > < tgroup cols="6" > < colspec colname="c001" colwidth="10%" / > < colspec colname="c002" colwidth="18%" / > < colspec colname="c003" colwidth="15%" / > < colspec colname="c004" colwidth="15%" / > < colspec colname="c005" colwidth="17%" / > < colspec colname="c006" colwidth="25%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   高纯原   料硅的   各种形   式 < /entry > < entry morerows="1" >   硅粉 < /entry > < entry morerows="1" >   回收的废硅   块 < /entry > < entry morerows="1" >   块状、片状   和粗颗粒状   的硅块 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能差   的硅块 < /entry > < entry morerows="1" >   本发明提供的抗压性   能好的硅块 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   来源 < /entry > < entry morerows="1" >   光伏和半导体   产业上游的专   业厂家生产而   得。例如采用西   门子法、硅烷热   分解法、四氯化   硅氢还原法或   其它化学气相   沉积法生产而   得。 < /entry > < entry morerows="1" >   从半导体行   业、太阳能   等行业回收   的报废的但   纯度很高的   硅块。 < /entry > < entry morerows="1" >   由光伏和半   导体产业上   游的专业厂   家生产的大   型硅块经过   切割或破碎   后而得。 < /entry > < entry morerows="1" >   (1)光伏和   半导体产业   上游的专业   厂家生产的   硅粉按照模   仿药物领域   的加压方式   得到硅块;   (2)或其他   方式得到抗   压性能差的   硅块。 < /entry > < entry morerows="1" >   (1)光伏和半导体产   业上游的专业厂家生   产的硅粉采用包括冷   等静压、热等静压、   单向热法干压、双向   热法干压、添加添加   剂在内的多种方法都   能得到抗压性能好的   硅块;   (2)或其他方式得到   抗压性能好的硅块。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   密度 < /entry > < entry morerows="1" >   松装密度在   0.25-1.00克/   立方厘米。 < /entry > < entry morerows="1" >   约2.33克/   立方厘米。 < /entry > < entry morerows="1" >   约2.33克/   立方厘米。 < /entry > < entry morerows="1" >   低于2.33克/   立方厘米。 < /entry > < entry morerows="1" >   低于2.33克/立方厘   米。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   坩埚利   用率 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的填   装有效利用率   很低。 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的   填装有效利   用率高。 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的   填装有效利   用率高。 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的   填装有效利   用率较低。 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的填装有效   利用率高。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   抗压性   能 < /entry > < entry morerows="1" >   硅粉呈现蓬松   状态,无法按本   发明提供的方   法测量抗压性   能。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能   好。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能   好。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能差。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能好。 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < !-- SIPO < DP n="8" > -- > < p id="p0073" num="0073" > < tables num="0004" > < /tables > < /p > < tgroup cols="6" > < colspec colname="c001" colwidth="10%" / > < colspec colname="c002" colwidth="18%" / > < colspec colname="c003" colwidth="15%" / > < colspec colname="c004" colwidth="15%" / > < colspec colname="c005" colwidth="17%" / > < colspec colname="c006" colwidth="25%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   在坩埚   中的实   际应用   效果 < /entry > < entry morerows="1" >   因为扬尘等原   因其应用受到   大幅度限制。   其应用一般是   只能按少量比   例加入块状、片   状和粗颗粒状   的硅块或回收   的报废硅块中,   作为辅助原料。 < /entry > < entry morerows="1" >   可以正常使   用。 < /entry > < entry morerows="1" >   可以正常使   用。 < /entry > < entry morerows="1" >   因为不能很   好避免被氧   化,其应用受   到大幅度限   制。因为扬   尘,断裂等原   因,其应用受   到大幅度限   制。 < /entry > < entry morerows="1" >   作为新的应用,可以   在坩埚中正常使用。 < /entry > < /row > < table > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < p id="p0074" num="0074" > 需要特别指出的是: < /p > < p id="p0075" num="0075" > 密度为2.33克/立方厘米的硅块基本上是由硅原料经过高温融化为液体的 硅再经过冷却而得,其内部结构排列致密,其微观结构结构是独特的。 < /p > < p id="p0076" num="0076" > 未经过任何处理的高纯度硅粉,其松装密度为0.25-1.00克/立方厘米, 其内部结构排列疏松,其微观结构结构也是独特的。 < /p > < p id="p0077" num="0077" > 经过一定压力处理的高纯度硅粉,其松装密度有所提高,但几乎都低于 2.33克/立方厘米,其微观结构结构也是独特的。 < /p > < p id="p0078" num="0078" > 本法所提的坩埚是指单晶炉或多晶炉中用来填装硅原料的容器,此原料硅 块对没有坩埚构造的单晶炉或多晶炉同样也是适用的;本发明适用于任一类型 的单晶炉或多晶炉。 < /p > < p id="p0079" num="0079" > 以上三类硅的微观结构结构差异非常大。它们的微观结构图片可以将三者 做定性区别。 < /p > < p id="p0080" num="0080" > 那么我们来分析: < /p > < p id="p0081" num="0081" > US7,175,685提供的普通干压技术得到的硅块为何产生崩裂或表面脱落硅 粉。以抗压参数为3MPa为代表的本发明的硅块为何不容易产生崩裂或表面脱 落硅粉。 < /p > < p id="p0082" num="0082" > 如前文所述。我们综合判断的结论是US7,175,685提供的普通干压技术是 模仿普通的治疗疾病的药物粉末的单向干压或双向干压压片技术,而普通的治 疗疾病的药物粉末的成分通常含有大量有机成分,含有有机成分的药物粉末之 间的成块或成片的结合比较容易,只要施加比较小的压力就可以成型,而且绝 大部分的含有机成分的药物粉末在压片阶段通常是不需要加热的。 < /p > < p id="p0083" num="0083" > 硅粉之间的结合能力与含有机成分的药物粉末之间结合能力有非常大的 差异,这是由物料本性决定的。硅粉在常温状态下主要体现的是无机物的性质。 < /p > < p id="p0084" num="0084" > 从以上分析可以得到结论,采用药物粉末的单向干压或双向干压压片技 术,由于压制设备的加压范围偏小,所施加的压力及加压方式有限,以及硅粉 的压力传导能力较差,使得硅块形成很大的压力梯度,在中部较大的低压力区 域,硅粉无法得到紧密结合,从而使制得的硅块容易崩裂或表面硅粉脱落。 < /p > < p id="p0085" num="0085" > 我们采用了各种办法来获得能抵抗崩裂或表面脱落硅粉的硅块。主要的办 < !-- SIPO < DP n="9" > -- > 法就是采用硅粉冷等静压或热等静压成硅块得到具有抗压参数为3MPa左右的 硅块。但我们还发现其他抗压参数为0.1-50MPa的硅块也有比较好的抵抗崩裂 或表面脱落硅粉的能力。 < /p > < p id="p0086" num="0086" > 本发明对抗压参数的定义是:将任意质量的,最好是质量在1克以上的硅 块放在检测用的压缩设备中,试样在压缩试验中,破裂为两块或两块以上的碎 块,或压缩载荷大幅下降时候压力表的读数视为硅块的抗压参数。 < /p > < p id="p0087" num="0087" > 本发明涉及的抗压参数的实验数据还可以参考中国国家标准 GB/T8480-2006精细陶瓷压缩强度试验方法获得。具体的精细陶瓷压缩强度试 验方法见本发明的附属文件。 < /p > < p id="p0088" num="0088" > 因为本发明涉及多项技术,为了理解方便,我们特别再做相关注解如下: < /p > < p id="p0089" num="0089" > 热法干压是指在干压模具的外壁设制加热器件,当向模具一端或两端加压 的过程中,同时对模具及其中的物料加热。例如如果加热到600-1400℃,加 压到1-100Mpa,并保温保压10-120分钟,筒形模具中的硅粉受热软化,性能 接近流体。在软化流体均匀受压下,整体的硅块的各种性能表现的比较均匀, 特别是抗压性能优良,完全可以避免不加热,只采用单向干压、双向干压造成 的整体的硅块的各种性能表现不均匀,例如出现开裂,容易崩裂的弊端。 < /p > < p id="p0090" num="0090" > 冷等静压是指在常温下对物料施加各向相等的压力使其成型的一种技术。 一般的,冷等静压所施加的压力远超过单向或双向干压,加上冷等静压的各向 均匀性,所得到的硅块的各种整体性能表现的比较均匀,特别是抗压性能优良。 < /p > < p id="p0091" num="0091" > 热等静压是在冷等静压技术的基础上,通过设置加热装置,通过加热和等 向加压的方法使物料成型。由于增加了加热过程,其效果优于冷等静压力,但 对设备的要求很高,加工过程要繁琐一些。 < /p > < p id="p0092" num="0092" > 我们注意到为了更好的得到易于成块的硅块,可以添加一定比例的合适的 有机粘合剂,但我们发现,添加一定比例的有机粘合剂对于制备太阳能级和半 导体级的硅片会带来杂质方面的负面影响,所以我们最终还需要采用合适的方 法除去这些粘合剂。因此辅助添加粘合剂的技术方案属于次要的技术要点。 < /p > < p id="p0093" num="0093" > 由于适合太阳能领域或半导体领域的有机粘合剂可以在后续处理过程中 因受热挥发而最终脱离出本发明涉及的填装性能良好的原料硅块,因此并不影 响填装性能良好的原料硅块的纯度。 < /p > < p id="p0094" num="0094" > 本发明的硅粉冷等静压或热等静压成硅块作为原料硅块的填装性能良好 表现在多个方面。 < /p > < p id="p0095" num="0095" > 填装性能即使满足下列任意一方面的优点都是对现有技术的改进。 < /p > < p id="p0096" num="0096" > 如果能同时满足两个方面或三个方面的优点更加是对现有技术的良好改 进。 < /p > < p id="p0097" num="0097" > 填装性能良好在第一方面表现为:暴露在空气中的表面积远小于硅粉暴露 在空气中的表面积,被氧化或被污染的程度会低于硅粉的被氧化或被污染的程 度,也就是被氧化或被污染的硅量少于松散的硅粉的被氧化或被污染的硅量, 硅的损耗更少,减少了由于硅料损耗带来的直接经济损失;被氧化或被污染的 < !-- SIPO < DP n="10" > -- > 速率比松散的硅粉慢,延长了硅的储存期限,因为松散的硅粉在储存时,由于 松散的硅粉表面积大,非常容易对储存环境中的氧化性气体以及污染性尘埃产 生吸附作用,而最终影响太阳能电池的质量。而本发明提供的填装性能良好的 硅块可以大大延长了硅的储存期限,松散的硅粉在常温、常压的空气储存条件 下,储存期限只有3个月-6个月;本发明还降低了对储存环境条件的要求,因 为一些半导体企业或光伏企业为了延长松散的硅粉的储存期限,不得不将硅粉 置于低压、低温的惰性气体的苛刻环境中储存,这种储存方法的经济成本相当 高,非常不经济,而本发明提供的填装性能良好的硅块则解决了储存环境方面 苛刻要求的难题,置于常温、常压的空气储存条件中,储存期限几乎可以不受 影响;还减少了在进行化学溶剂洗涤对其表面的去氧化或去除污染杂质的过程 中所消耗的时间以及化学溶剂用量,这些对于光伏和半导体产业中的工艺改进 的贡献同样是非常有意义的。 < /p > < p id="p0098" num="0098" > 填装性能良好在第二方面表现为:本发明的填装性能良好的原料硅块的抗 压性能优于常规的硅块,光伏和半导体产业上游的专业厂家生产的硅粉按照模 仿制药领域的加压方式得到的常规硅块因为抗压性能差,因为扬尘,断裂等原 因,其应用受到大幅度限制。如果本发明的填装性能良好的原料硅块的抗压性 能较好,意味着原料硅块在从模具中脱出过程中、运输仓储过程中、向坩埚中 装料的过程中、向单晶炉或多晶炉中补充添加的过程中,不容易断裂,也不容 易扬起硅的粉尘,这样的原料硅块才具备在光伏和半导体产业中晶体生长领域 的良好的实用性能。而这恰恰是传统硅粉或者抗压性能差的硅块在光伏和半导 体产业中晶体生长领域所缺乏的。 < /p > < p id="p0099" num="0099" > 填装性能良好在第三方面表现为:填装密度高于松散的硅粉,这样可以提 高单晶炉或多晶炉中耐热坩埚中硅原料的填装量。由于在单晶炉或多晶炉中完 成全部的生长工艺所需时间很长,一般需要数十小时,这样一来,努力增加坩 埚的填装量对于提高生产效率和节约能源十分有意义。 < /p > < p id="p0100" num="0100" > 本发明的主要和其他的技术方案有下列: < /p > < p id="p0101" num="0101" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0102" num="0102" > 硅粉作为硅晶体生长的初始原料中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中, 用于硅晶体生长的初始原料中的应用。 < /p > < p id="p0103" num="0103" > 硅粉作为硅晶体生长的初始原料中的应用;其中:硅晶体生长是作为太阳 能领域或半导体领域的硅晶体生长。 < /p > < p id="p0104" num="0104" > 硅粉作为硅晶体生长的初始原料中的应用,其中:硅晶体生长的炉是用于 生长单晶硅的单晶炉或用于生长多晶硅的多晶炉。 < /p > < p id="p0105" num="0105" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉或多晶炉中,用于硅晶 体生长的初始原料。 < /p > < !-- SIPO < DP n="11" > -- > < p id="p0106" num="0106" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉或多晶炉中,用于太阳 能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。 < /p > < p id="p0107" num="0107" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-100 微米的硅粉冷等静压或热等静压成0.2克-2000000克的硅块后,放入单晶炉或 多晶炉中。 < /p > < p id="p0108" num="0108" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度在 99.9%-99.9999999999%。 < /p > < p id="p0109" num="0109" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度在 99.99%-99.9999999%。 < /p > < p id="p0110" num="0110" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度在 99.999%-99.999999%。 < /p > < p id="p0111" num="0111" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比0-10.000% 比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。 < /p > < p id="p0112" num="0112" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术参数范 围为:10-800MPa。 < /p > < p id="p0113" num="0113" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术参数范 围为:10-800MPa;温度技术参数范围为:30-1400℃。 < /p > < p id="p0114" num="0114" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术参数范 围为:10-800MPa;温度技术参数范围为:50-500℃。 < /p > < p id="p0115" num="0115" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术参数范 围为:10-800MPa;温度技术参数范围为:50-300℃。 < /p > < p id="p0116" num="0116" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉来源于西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法中的任意一种。 < /p > < p id="p0117" num="0117" > 采用小的模具就可以获得0.2克、0.3克、1克、10克的硅块。 < /p > < p id="p0118" num="0118" > 现有技术中已经有静压方法获得300000-400000克石墨坩埚的记录。因此 在0.2克-500000克范围内获得硅块在技术上完全可行。 < /p > < p id="p0119" num="0119" > 等静压技术发展迅速,所得产品的重量和体积越来越大型化,从技术角度 获得2000000克的硅块是完全可行的。 < /p > < p id="p0120" num="0120" > 本发明在抗氧化方面的优点可以由下列试验结果来表达: < /p > < p id="p0121" num="0121" > 本发明的相关效果试验如下: < /p > < p id="p0122" num="0122" > 表3不同的等静压工作技术参数的效果 < /p > < p id="p0123" num="0123" > < tables num="0005" > < /tables > < /p > < tgroup cols="8" > < colspec colname="c001" colwidth="18%" / > < colspec colname="c002" colwidth="10%" / > < colspec colname="c003" colwidth="11%" / > < colspec colname="c004" colwidth="11%" / > < colspec colname="c005" colwidth="12%" / > < colspec colname="c006" colwidth="12%" / > < colspec colname="c007" colwidth="12%" / > < colspec colname="c008" colwidth="13%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   等静压工作技   术参数 < /entry > < entry morerows="1" >   10MPa < /entry > < entry morerows="1" >   30MPa < /entry > < entry morerows="1" >   50MPa < /entry > < entry morerows="1" >   150MPa < /entry > < entry morerows="1" >   250MPa < /entry > < entry morerows="1" >   500MPa < /entry > < entry morerows="1" >   1000MPa < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   暴露在空气中   的表面积 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   被氧化或污染   的程度 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < !-- SIPO < DP n="12" > -- > < p id="p0124" num="0124" > < tables num="0006" > < /tables > < /p > < tgroup cols="8" > < colspec colname="c001" colwidth="18%" / > < colspec colname="c002" colwidth="10%" / > < colspec colname="c003" colwidth="11%" / > < colspec colname="c004" colwidth="11%" / > < colspec colname="c005" colwidth="12%" / > < colspec colname="c006" colwidth="12%" / > < colspec colname="c007" colwidth="12%" / > < colspec colname="c008" colwidth="12%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   被氧化或被污   染的硅量占总   量的重量比 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   在常温、常压的   有空气存在条   件下已经储存   10个月对晶体   生长影响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶体   生长无任   何负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶体   生长无任   何负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶体   生长无任   何负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶体   生长无任   何负面影   响 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   在常温、常压的   有空气存在条   件下的预计储   存期限 < /entry > < entry morerows="1" >   3-5年 < /entry > < entry morerows="1" >   3-5年 < /entry > < entry morerows="1" >   5年 < /entry > < entry morerows="1" >   5-10年 < /entry > < entry morerows="1" >   8-10年 < /entry > < entry morerows="1" >   10-20年 < /entry > < entry morerows="1" >   无限期 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   储存一年后的   化学溶剂用量 < /entry > < entry morerows="1" >   多 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   储存一年后的   化学溶剂洗涤   时间 < /entry > < entry morerows="1" >   长 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   很短,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很短,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很短,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < p id="p0125" num="0125" > 本发明中涉及的储存期限是指经过一定时间的储存后,硅被氧化或被杂质 污染的量占总量的重量比的97%以上,这个所经过的时间就是储存期限。 < /p > < p id="p0126" num="0126" > 由于选用的等静压工作参数大于或等于150MPa后,被氧化或被污染的程度 低,被氧化或被污染的硅量占总量的重量比少,因为在进行化学溶剂洗涤去氧 化或去除污染杂质的过程也存在着引入新的杂质的危险,所以,在等静压工作 参数大于或等于150MPa后得到的填装性能良好的硅块几乎可以不用进行化学 溶剂洗涤来对其表面的去氧化或去除污染杂质处理。等静压工作参数大于或等 于1000MPa后,由于对等静压设备的要求很苛刻,一般不建议采用。 < /p > < p id="p0127" num="0127" > 表4经过等静压后得到的硅块的抗压参数的效果 < /p > < p id="p0128" num="0128" > < tables num="0007" > < /tables > < /p > < tgroup cols="9" > < colspec colname="c001" colwidth="18%" / > < colspec colname="c002" colwidth="10%" / > < colspec colname="c003" colwidth="9%" / > < colspec colname="c004" colwidth="10%" / > < colspec colname="c005" colwidth="10%" / > < colspec colname="c006" colwidth="10%" / > < colspec colname="c007" colwidth="10%" / > < colspec colname="c008" colwidth="10%" / > < colspec colname="c009" colwidth="11%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   硅块抗压参数 < /entry > < entry morerows="1" >   0.01MPa < /entry > < entry morerows="1" >   0.1MPa < /entry > < entry morerows="1" >   1MPa < /entry > < entry morerows="1" >   3MPa < /entry > < entry morerows="1" >   10MPa < /entry > < entry morerows="1" >   30MPa < /entry > < entry morerows="1" >   50MPa < /entry > < entry morerows="1" >   70MPa < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   暴露在空气中   的表面积 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   被氧化或被污   染程度 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   较低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < !-- SIPO < DP n="13" > -- > < p id="p0129" num="0129" > < tables num="0008" > < /tables > < /p > < tgroup cols="9" > < colspec colname="c001" colwidth="18%" / > < colspec colname="c002" colwidth="10%" / > < colspec colname="c003" colwidth="9%" / > < colspec colname="c004" colwidth="10%" / > < colspec colname="c005" colwidth="10%" / > < colspec colname="c006" colwidth="10%" / > < colspec colname="c007" colwidth="10%" / > < colspec colname="c008" colwidth="10%" / > < colspec colname="c009" colwidth="11%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   被氧化或被污   染的硅量占总   量的重量比 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   在常温、常压的   有空气存在条   件下已经储存   10个月对晶体   生长影响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   在常温、常压的   空气条件下的   预计储存期限 < /entry > < entry morerows="1" >   3-5年 < /entry > < entry morerows="1" >   3-5年 < /entry > < entry morerows="1" >   5年 < /entry > < entry morerows="1" >   5-10年 < /entry > < entry morerows="1" >   8-10年 < /entry > < entry morerows="1" >   10-20   年 < /entry > < entry morerows="1" >   无限期 < /entry > < entry morerows="1" >   无限期 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   储存一年后的   化学溶剂用量   化学溶剂用量 < /entry > < entry morerows="1" >   多 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以   不用进   行化学   溶剂洗   涤 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   储存一年后的   化学溶剂洗涤   时间 < /entry > < entry morerows="1" >   长 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以   不用进   行化学   溶剂洗   涤 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < p id="p0130" num="0130" > 由于硅块抗压参数大于或等于10MPa后,被氧化或被污染的程度低,被氧 化或被污染的硅量占总量的重量比少,因为在进行化学溶剂洗涤去氧化或去除 污染杂质的过程也存在着引入新的杂质的危险,所以,在抗压参数大于或等于 10MPa的填装性能良好的硅块几乎可以不用进行化学溶剂洗涤来对其表面去氧 化或去除污染杂质处理。由于要得到抗压参数大于或等于70MPa的硅块,对等 静压设备或其他设备的要求很苛刻,一般不建议采用。 < /p > < p id="p0131" num="0131" > 相关技术的解释: < /p > < p id="p0132" num="0132" > 本发明的填装性能良好的原料硅块的原料来源可以是传统的小硅片经过 本发明方法处理而得,也可以是采用西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还 原法或其它化学气相沉积法中沉积的大量硅粉经过本发明方法处理而得。填装 性能良好的原料硅块的原料来源还可以是其他来源的硅粉。 < /p > < p id="p0133" num="0133" > 西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积法中沉 积的硅粉的平均直径范围一般是分布在0.1-1000微米。 < /p > < p id="p0134" num="0134" > 本发明的其他优点在于: < /p > < p id="p0135" num="0135" > (1)由于本发明可以采用西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法 < !-- SIPO < DP n="14" > -- > 或其它化学气相沉积法中沉积的大量硅粉经过等静压方法或其他方法获得填 装性能良好的原料硅块的直接原料,扩大了太阳能硅电池的原料来源,使得原 来应用困难的硅粉成为太阳能硅电池原料的重要的来源,这在当前硅原料紧缺 的情况下,意义非凡。 < /p > < p id="p0136" num="0136" > (2)该填装性能良好的原料硅块具有合适的密度,可以大幅度提高耐热 坩埚的应用体积。以目前使用较多的美国GT太阳能公司(GT Solar Technologies,Inc.)的DSS-240多晶硅定向铸锭炉为例,直接向耐热坩埚的 填装空隙度大的小硅片与采用本发明的原料硅块相比,所使用的坩埚内尺寸为 69cm×69cm×42cm,将硅原料粉堆起来装,前者只能得到80-120公斤的单 晶或多晶硅锭。而后者可以获得220-300公斤的单晶或多晶硅锭。显然采用填 装性能良好的原料硅块,在同等条件下,将大幅度减少单晶炉或多晶炉的能源 消耗。节约成本,且提高工作效率。 < /p > < p id="p0137" num="0137" > 采用本发明可以克服US7,175,685中采用普通的干压方法得到的硅块的抗 压效果不理想的缺陷。由于采用冷等静压或热等静压从而使得硅粉的各个方向 的受力均匀,而热等静压和热法干压则通过加热改善了硅块的结构,从而使得 到的硅块的抗压性能更优越,且硅块的内部密度均匀性好。 < /p > < p id="p0138" num="0138" > 抗压性能更优越的硅块在移动、运输、向坩埚中添料的过程中,不容易断 裂,也不容易从硅块表面脱落硅粉,单晶炉或多晶炉中保护气体的气流对正常 进入坩埚的抗压性能优越的硅块没有任何负面影响。因此非常符合在单晶炉或 多晶炉的坩埚中的添料用。由于本发明可以采用西门子法、硅烷热分解法、四 氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积法中沉积的大量硅粉作为填装性能良好 的原料硅块的直接原料,扩大了太阳能硅电池和半导体芯片的原料来源,使得 原来应用困难的硅粉成为太阳能电池和半导体芯片的初始原料的重要来源,这 在当前硅原料紧缺的情况下,意义非凡。 < /p > < p id="p0139" num="0139" > 相比较而言,采用US7,175,685的干压技术尽管能得到密度高于松装硅粉 的高密度的硅块,但抗压参数不理想导致将该硅块在从模具中取出,运输,放 入单晶炉或多晶炉过程中容易扬起硅粉尘或硅块断裂,可见US7,175,685的干 压技术不能完全解决硅粉尘扬起或硅块断裂的技术问题。 < /p > < /p > < p > < p id="p0140" num="0140" > 具体实施方式 < /p > < p id="p0141" num="0141" > 实施例1、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为0.1微 米的硅粉冷等静压成0.2克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0142" num="0142" > 实施例2、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为0.5微 米的硅粉冷等静压成1克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0143" num="0143" > 实施例3、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为0.8微 米的硅粉冷等静压成2克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0144" num="0144" > 实施例4、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为1微米 的硅粉冷等静压成5克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0145" num="0145" > 实施例5、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为2微米 < !-- SIPO < DP n="15" > -- > 的硅粉冷等静压成10克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0146" num="0146" > 实施例6、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为5微米 的硅粉冷等静压成50克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0147" num="0147" > 实施例7、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为8微米 的硅粉冷等静压成100克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0148" num="0148" > 实施例8、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为10微米 的硅粉冷等静压成200克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0149" num="0149" > 实施例9、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为15微米 的硅粉冷等静压成300克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0150" num="0150" > 实施例10、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为20微 米的硅粉冷等静压成500克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0151" num="0151" > 实施例11、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为30微 米的硅粉冷等静压成800克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0152" num="0152" > 实施例12、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为50微 米的硅粉冷等静压成1000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0153" num="0153" > 实施例13、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为80微 米的硅粉冷等静压成1500克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0154" num="0154" > 实施例14、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为100 微米的硅粉冷等静压成2000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0155" num="0155" > 实施例15、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为120 微米的硅粉冷等静压成3000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0156" num="0156" > 实施例16、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为150 微米的硅粉冷等静压成5000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0157" num="0157" > 实施例17、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为180 微米的硅粉冷等静压成8000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0158" num="0158" > 实施例18、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为200 微米的硅粉冷等静压成10000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0159" num="0159" > 实施例19、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为250 微米的硅粉冷等静压成20000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0160" num="0160" > 实施例20、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为280 微米的硅粉冷等静压成50000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0161" num="0161" > 实施例21、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为300 微米的硅粉冷等静压成80000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0162" num="0162" > 实施例22、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为400 微米的硅粉冷等静压成100000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0163" num="0163" > 实施例23、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为500 微米的硅粉冷等静压成200000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0164" num="0164" > 实施例24、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为600 < !-- SIPO < DP n="16" > -- > 微米的硅粉冷等静压成500000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0165" num="0165" > 实施例25、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为700 微米的硅粉冷等静压成800000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0166" num="0166" > 实施例26、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为800 微米的硅粉冷等静压成1000000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0167" num="0167" > 实施例27、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为900 微米的硅粉冷等静压成1500000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0168" num="0168" > 实施例28、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为1000 微米的硅粉冷等静压成2000000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0169" num="0169" > 实施例29、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1-1000 微米的硅粉热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中。其余同实施例1-28 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0170" num="0170" > 实施例30、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中,用于硅晶 体生长的初始原料中的应用。其余同实施例1-29中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0171" num="0171" > 实施例31、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅晶体生长是作为太 阳能领域或半导体领域的硅晶体生长。其余同实施例30。 < /p > < p id="p0172" num="0172" > 实施例32、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅晶体生长的炉是用 于生长单晶硅的单晶炉。其余同实施例1-31中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0173" num="0173" > 实施例33、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅晶体生长的炉是用 于生长多晶硅的多晶炉。其余同实施例1-31中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0174" num="0174" > 实施例34、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉中,用于硅 晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0175" num="0175" > 实施例35、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入多晶炉中,用于硅 晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0176" num="0176" > 实施例36、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉中,用于太 阳能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任 意一个实施例。 < /p > < p id="p0177" num="0177" > 实施例37、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入多晶炉中,用于太 阳能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任 意一个实施例。 < /p > < p id="p0178" num="0178" > 实施例38、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.9%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0179" num="0179" > 实施例39、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.95%。 < !-- SIPO < DP n="17" > -- > 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0180" num="0180" > 实施例40、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.99%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0181" num="0181" > 实施例41、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.999%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0182" num="0182" > 实施例42、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.9999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0183" num="0183" > 实施例43、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.99999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0184" num="0184" > 实施例44、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0185" num="0185" > 实施例45、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.9999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0186" num="0186" > 实施例46、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.99999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0187" num="0187" > 实施例47、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.999999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0188" num="0188" > 实施例48、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.9999999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0189" num="0189" > 实施例49、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 0.1%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0190" num="0190" > 实施例50、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 0.5%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0191" num="0191" > 实施例51、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 0.8%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0192" num="0192" > 实施例52、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 1%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0193" num="0193" > 实施例53、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 1.5%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0194" num="0194" > 实施例54、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 2%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0195" num="0195" > 实施例55、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 < !-- SIPO < DP n="18" > -- > 3%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0196" num="0196" > 实施例56、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 4%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0197" num="0197" > 实施例57、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 5%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0198" num="0198" > 实施例58、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 6%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0199" num="0199" > 实施例59、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 7%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0200" num="0200" > 实施例60、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 8%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0201" num="0201" > 实施例61、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 9%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0202" num="0202" > 实施例62、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 10%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0203" num="0203" > 实施例63、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为10MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0204" num="0204" > 实施例64、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为20MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0205" num="0205" > 实施例65、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为50MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0206" num="0206" > 实施例66、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为80MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0207" num="0207" > 实施例67、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为100MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0208" num="0208" > 实施例68、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为150MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0209" num="0209" > 实施例69、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为200MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0210" num="0210" > 实施例70、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 < !-- SIPO < DP n="19" > -- > 参数为300MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0211" num="0211" > 实施例71、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为400MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0212" num="0212" > 实施例72、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为500MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0213" num="0213" > 实施例73、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为600MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0214" num="0214" > 实施例74、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为700MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0215" num="0215" > 实施例75、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为800MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0216" num="0216" > 实施例76、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为10MPa;温度技术参数为1400℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0217" num="0217" > 实施例77、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为20MPa;温度技术参数为1300℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0218" num="0218" > 实施例78、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为50MPa;温度技术参数为1200℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0219" num="0219" > 实施例79、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为80MPa;温度技术参数为1150℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0220" num="0220" > 实施例80、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为100MPa;温度技术参数为1080℃。其余同实施例29-62中的任意一个 实施例。 < /p > < p id="p0221" num="0221" > 实施例81、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为130MPa;温度技术参数为950℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0222" num="0222" > 实施例82、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为160MPa;温度技术参数为840℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0223" num="0223" > 实施例83、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为180MPa;温度技术参数为720℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0224" num="0224" > 实施例84、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为200MPa;温度技术参数为560℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < !-- SIPO < DP n="20" > -- > < p id="p0225" num="0225" > 实施例85、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为300MPa;温度技术参数为400℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0226" num="0226" > 实施例86、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为400MPa;温度技术参数为270℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0227" num="0227" > 实施例87、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为500MPa;温度技术参数为150℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0228" num="0228" > 实施例88、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为600MPa;温度技术参数为100℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0229" num="0229" > 实施例89、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为700MPa;温度技术参数为60℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0230" num="0230" > 实施例90、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为800MPa;温度技术参数为30℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0231" num="0231" > 实施例91、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米 -1000微米的硅粉来源于西门子法。其余同实施例1-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0232" num="0232" > 实施例92、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米 -1000微米的硅粉来源于硅烷热分解法。其余同实施例1-62中的任意一个实施 例。 < /p > < p id="p0233" num="0233" > 实施例93、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米 -1000微米的硅粉来源于四氯化硅氢还原法。其余同实施例1-62中的任意一个 实施例。 < /p > < p id="p0234" num="0234" > 实施例94、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:采用等压静压方法, 步骤如下: < /p > < p id="p0235" num="0235" > (1)取软质包装材料做成容器; < /p > < p id="p0236" num="0236" > (2)将西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积 法产生的颗粒直径在35微米,纯度在99.99999%的硅粉20000克放入软质包装 材料的容器中;加盖密封; < /p > < p id="p0237" num="0237" > (3)将上一步骤中密封好的装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器放入 液体介质中; < /p > < p id="p0238" num="0238" > (4)压力机对放置了装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器的液体介质 加压,加压范围为150MPa;加压时间为8分钟,液体介质不加热; < /p > < p id="p0239" num="0239" > (5)停止加压,取出容器中的物料即得到填装性能良好的原料硅块。 < /p > < p id="p0240" num="0240" > 从填装性能良好的原料硅块中切割样品,测量样品的抗压参数为3MPa。从 < !-- SIPO < DP n="21" > -- > 20000克的原料硅块上任意选择七个样品分别测量密度,密度分布范围为 1.79-1.81克/立方厘米,其平均密度为1.802克/立方厘米。 < /p > < p id="p0241" num="0241" > (6)将20000克的原料硅块切割成2000克的小型原料硅块,再放入单晶 炉或多晶炉中。 < /p > < p id="p0242" num="0242" > 实施例95、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:采用等压静压方 法,步骤如下: < /p > < p id="p0243" num="0243" > (1)取软质包装材料做成容器; < /p > < p id="p0244" num="0244" > (2)将西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积 法产生的颗粒直径在20微米,纯度在99.99999%的硅粉20000克放入软质包装 材料的容器中;加盖密封; < /p > < p id="p0245" num="0245" > (3)将上一步骤中密封好的装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器放入 液体介质中; < /p > < p id="p0246" num="0246" > (4)压力机对放置了装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器的液体介质 加压,加压范围为130MPa;加压时间为8分钟,液体介质不加热; < /p > < p id="p0247" num="0247" > (5)停止加压,取出容器中的物料即得到填装性能良好的原料硅块; < /p > < p id="p0248" num="0248" > (6)将填装性能良好的原料硅块放入密封袋中保存待用; < /p > < p id="p0249" num="0249" > (7)打开密封袋,将填装性能良好的原料硅块放入单晶炉或多晶炉中,用 于硅晶体生产。 < /p > < p id="p0250" num="0250" > 其余系列实施例: < /p > < p id="p0251" num="0251" > 本发明还可以采用实施例1-90中任意实施例提供的工艺参数替换实施例 95的工艺参数,进行各种组合。 < /p > < !-- SIPO < DP n="22" > -- > < /p >
< p > 具体实施方式 < /p > < p > 实施例1、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为0.1微 米的硅粉冷等静压成0.2克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例2、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为0.5微 米的硅粉冷等静压成1克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例3、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为0.8微 米的硅粉冷等静压成2克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例4、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为1微米 的硅粉冷等静压成5克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例5、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为2微米 的硅粉冷等静压成10克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例6、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为5微米 的硅粉冷等静压成50克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例7、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为8微米 的硅粉冷等静压成100克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例8、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为10微米 的硅粉冷等静压成200克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例9、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为15微米 的硅粉冷等静压成300克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例10、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为20微 米的硅粉冷等静压成500克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例11、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为30微 米的硅粉冷等静压成800克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例12、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为50微 米的硅粉冷等静压成1000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例13、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为80微 米的硅粉冷等静压成1500克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例14、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为100 微米的硅粉冷等静压成2000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例15、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为120 微米的硅粉冷等静压成3000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例16、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为150 微米的硅粉冷等静压成5000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例17、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为180 微米的硅粉冷等静压成8000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例18、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为200 微米的硅粉冷等静压成10000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例19、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为250 微米的硅粉冷等静压成20000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例20、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为280 微米的硅粉冷等静压成50000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例21、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为300 微米的硅粉冷等静压成80000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例22、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为400 微米的硅粉冷等静压成100000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例23、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为500 微米的硅粉冷等静压成200000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例24、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为600 微米的硅粉冷等静压成500000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例25、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为700 微米的硅粉冷等静压成800000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例26、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为800 微米的硅粉冷等静压成1000000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例27、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为900 微米的硅粉冷等静压成1500000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例28、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为1000 微米的硅粉冷等静压成2000000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p > 实施例29、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1-1000 微米的硅粉热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中。其余同实施例1-28 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例30、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中,用于硅晶 体生长的初始原料中的应用。其余同实施例1-29中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例31、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅晶体生长是作为太 阳能领域或半导体领域的硅晶体生长。其余同实施例30。 < /p > < p > 实施例32、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅晶体生长的炉是用 于生长单晶硅的单晶炉。其余同实施例1-31中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例33、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅晶体生长的炉是用 于生长多晶硅的多晶炉。其余同实施例1-31中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例34、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉中,用于硅 晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例35、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入多晶炉中,用于硅 晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例36、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉中,用于太 阳能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任 意一个实施例。 < /p > < p > 实施例37、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入多晶炉中,用于太 阳能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任 意一个实施例。 < /p > < p > 实施例38、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.9%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例39、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.95%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例40、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.99%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例41、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.999%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例42、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.9999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例43、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.99999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例44、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例45、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.9999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例46、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.99999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例47、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.999999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例48、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.9999999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例49、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 0.1%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例50、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 0.5%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例51、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 0.8%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例52、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 1%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例53、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 1.5%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例54、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 2%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例55、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 3%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例56、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 4%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例57、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 5%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例58、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 6%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例59、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 7%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例60、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 8%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例61、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 9%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例62、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 10%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例63、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为10MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例64、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为20MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例65、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为50MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例66、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为80MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例67、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为100MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例68、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为150MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例69、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为200MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例70、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为300MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例71、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为400MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例72、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为500MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例73、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为600MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例74、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为700MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例75、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为800MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例76、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为10MPa;温度技术参数为1400℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例77、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为20MPa;温度技术参数为1300℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例78、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为50MPa;温度技术参数为1200℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例79、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为80MPa;温度技术参数为1150℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例80、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为100MPa;温度技术参数为1080℃。其余同实施例29-62中的任意一个 实施例。 < /p > < p > 实施例81、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为130MPa;温度技术参数为950℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例82、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为160MPa;温度技术参数为840℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例83、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为180MPa;温度技术参数为720℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例84、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为200MPa;温度技术参数为560℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例85、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为300MPa;温度技术参数为400℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例86、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为400MPa;温度技术参数为270℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例87、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为500MPa;温度技术参数为150℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例88、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为600MPa;温度技术参数为100℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例89、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为700MPa;温度技术参数为60℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例90、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为800MPa;温度技术参数为30℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p > 实施例91、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米 -1000微米的硅粉来源于西门子法。其余同实施例1-62中的任意一个实施例。 < /p > < p > 实施例92、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米 -1000微米的硅粉来源于硅烷热分解法。其余同实施例1-62中的任意一个实施 例。 < /p > < p > 实施例93、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米 -1000微米的硅粉来源于四氯化硅氢还原法。其余同实施例1-62中的任意一个 实施例。 < /p > < p > 实施例94、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:采用等压静压方法, 步骤如下: < /p > < p > (1)取软质包装材料做成容器; < /p > < p > (2)将西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积 法产生的颗粒直径在35微米,纯度在99.99999%的硅粉20000克放入软质包装 材料的容器中;加盖密封; < /p > < p > (3)将上一步骤中密封好的装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器放入 液体介质中; < /p > < p > (4)压力机对放置了装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器的液体介质 加压,加压范围为150MPa;加压时间为8分钟,液体介质不加热; < /p > < p > (5)停止加压,取出容器中的物料即得到填装性能良好的原料硅块。 < /p > < p > 从填装性能良好的原料硅块中切割样品,测量样品的抗压参数为3MPa。从 20000克的原料硅块上任意选择七个样品分别测量密度,密度分布范围为 1.79-1.81克/立方厘米,其平均密度为1.802克/立方厘米。 < /p > < p > (6)将20000克的原料硅块切割成2000克的小型原料硅块,再放入单晶 炉或多晶炉中。 < /p > < p > 实施例95、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:采用等压静压方 法,步骤如下: < /p > < p > (1)取软质包装材料做成容器; < /p > < p > (2)将西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积 法产生的颗粒直径在20微米,纯度在99.99999%的硅粉20000克放入软质包装 材料的容器中;加盖密封; < /p > < p > (3)将上一步骤中密封好的装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器放入 液体介质中; < /p > < p > (4)压力机对放置了装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器的液体介质 加压,加压范围为130MPa;加压时间为8分钟,液体介质不加热; < /p > < p > (5)停止加压,取出容器中的物料即得到填装性能良好的原料硅块; < /p > < p > (6)将填装性能良好的原料硅块放入密封袋中保存待用; < /p > < p > (7)打开密封袋,将填装性能良好的原料硅块放入单晶炉或多晶炉中,用 于硅晶体生产。 < /p > < p > 其余系列实施例: < /p > < p > 本发明还可以采用实施例1-90中任意实施例提供的工艺参数替换实施例 95的工艺参数,进行各种组合。 < /p >
1、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于:将颗粒直径在0.1微 米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 2、硅粉作为硅晶体生长的初始原料中的应用方法,其特征在于:将颗粒直径 在0.1微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长 的炉中,用于硅晶体生长的初始原料中的应用。 3、根据权利要求2所述的硅粉作为硅晶体生长的初始原料中的应用;其特征 在于:硅晶体生长是作为太阳能领域或半导体领域的硅晶体生长。 4、根据权利要求1或2所述的硅粉作为硅晶体生长的初始原料中的应用,其 特征在于:硅晶体生长的炉是用于生长单晶硅的单晶炉或用于生长多晶硅的多 晶炉。 5、根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 将颗粒直径在0.1微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入 单晶炉或多晶炉中,用于硅晶体生长的初始原料。 6、根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 将颗粒直径在0.1微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入 单晶炉或多晶炉中,用于太阳能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。 7、根据权利要求1所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其特征在于: 将颗粒直径在0.1微米-100微米的硅粉冷等静压或热等静压成0.2克-2000000 克的硅块后,放入单晶炉或多晶炉中。 8、根据权利要求1、5、6、7任意一项所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用 方法,其特征在于:硅粉的纯度在99.9%-99.9999999999%。 9、根据权利要求1、5、6、7任意一项所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用 方法,其特征在于:硅粉的纯度在99.99%-99.9999999%。 10、根据权利要求1、5、6、7任意一项所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应 用方法,其特征在于:硅粉的纯度在99.999%-99.999999%。 11、根据权利要求1、5、6、7任意一项所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应 用方法,其特征在于:按硅粉重量百分比0-10.000%比例添加粘合剂后再进行 冷等静压或热等静压成硅块。 12、根据权利要求6-11任意一项所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法, 其特征在于:冷等静压的静压技术参数范围为:10-800MPa。 13、根据权利要求6-11任意一项所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法, 其特征在于:热等静压的静压技术参数范围为:10-800MPa;温度技术参数范 围为:30-1400℃。 14、根据权利要求6-11任意一项所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法, 其特征在于:热等静压的静压技术参数范围为:10-800MPa;温度技术参数范 围为:50-500℃。 15、根据权利要求6-11任意一项所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法, 其特征在于:热等静压的静压技术参数范围为:10-800MPa;温度技术参数范 围为:50-300℃。 16、根据权利要求6-11任意一项所述的硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法, 其特征在于:颗粒直径在0.1微米-1000微米的硅粉来源于西门子法、硅烷热 分解法、四氯化硅氢还原法中的任意一种。
< p > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法 < /p > < p > < p id="p0001" num="0001" > 技术领域 < /p > < p id="p0002" num="0002" > 本发明涉及一种硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,具体方法是将硅粉 冷等静压或热等静压成填装性能良好的原料硅块后,放入单晶炉或多晶炉中, 用于硅晶体生长的初始原料。该原料硅块可以在太阳能领域或半导体领域的单 晶炉或多晶炉中融熔作为原料硅使用,用于生产晶体硅棒或硅锭。该原料硅块 的一个用途是作为生产太阳能电池成品硅片的初始原料用。 < /p > < /p > < p > < p id="p0003" num="0003" > 背景技术 < /p > < p id="p0004" num="0004" > 本发明全文中涉及的单晶炉是指生长单晶硅的生长炉。 < /p > < p id="p0005" num="0005" > 本发明全文中涉及的多晶炉是指生长多晶硅的生长炉。 < /p > < p id="p0006" num="0006" > 本发明全文中涉及的原料硅块是指放入单晶炉或多晶炉,尚没有升温进行 融化和晶体生长的块状的硅,原料硅块作为生产单晶硅或多晶硅的原料。 < /p > < p id="p0007" num="0007" > 有六个方面的背景技术: < /p > < p id="p0008" num="0008" > (一)、首先在这里需要特别强调的是:包括US7,175,685在内的所有现有 文献都没有等静压技术可以减少氧化物膜层对单晶炉或多晶炉中硅晶体生长 质量的负面影响的报道。具体来说是现有文献没有由于硅粉经过冷等静压或热 等静压成填装性能良好的作为原料硅块有利于表面的氧化物膜层的减少,因而 可以减少对单晶炉或多晶炉中硅晶体生长质量的负面影响的报道。 < /p > < p id="p0009" num="0009" > 原料硅块表面的氧化物会给后续工艺造成一系列问题,如导致硅料融化困 难,挥发物与设备元件反应,晶体及最终产品如芯片、电池片等质量下降等。 因而现有技术通常需要使用化学溶液洗涤原料硅块表面的氧化物。 < /p > < p id="p0010" num="0010" > 现有技术中的作为原料硅块使用的高纯硅块通常经过了高温融化和冷却 的过程,或经过了气相沉积的过程,因而其相对密度为100%,实际密度为2.33 克/立方厘米。这些高纯硅块虽然价格昂贵,但其来源广泛,且容易获得。因 其高致密度和良好的机械性能完全可以耐受化学溶液洗涤对其表面的去氧化 过程。经过检测多组现有技术中提供的来源不同的相对密度为100%,实际密度 为2.33克/立方厘米的原料硅块,其抗压参数通常介于60-206MPa,平均为150 MPa。其具体内容在后文中的表1还会详细展开。 < /p > < p id="p0011" num="0011" > 而由硅粉经过等静技术获得的原料硅块因为没有经过高温融化和冷却的 过程,其相对密度无法达到100%,因而其耐受化学溶液洗涤表面的抗冲击能力 相对密度为2.33克/立方厘米的传统原料硅块偏弱。 < /p > < p id="p0012" num="0012" > 由于硅粉的比表面积很大,例如US7,175,685所涉及的硅粉很容易与空气 接触生成氧化膜,即使容忍飞扬的硅粉严重损坏设备的方式强行将硅粉放入单 晶炉或多晶炉中生长,会发现最后生长出的单晶硅或多晶硅的质量偏差,很难 满足市场的对质量的需求。 < /p > < !-- SIPO < DP n="1" > -- > < p id="p0013" num="0013" > (二)、硅原料放入用于硅晶体生长的炉中,例如放入单晶炉中完成单晶 硅的生长,或放入多晶炉中完成多晶硅的生长,是早已非常完善的现有技术, 单晶硅的生长或多晶硅的生长通常都包括硅受热融化、缓慢生长出晶体、冷却 的过程。 < /p > < p id="p0014" num="0014" > 生成的单晶硅或多晶硅再经过切片之后可以应用于太阳能电池。因为太阳 能电池在国际上有行业普遍遵守的质量的标准,所以切片之前的单晶硅或多晶 硅也要遵守共同的质量的标准。而单晶硅或多晶硅的生长技术大同小异,因而 保证质量的前提下,能否大量采用廉价的硅原料是单晶硅或多晶硅生产商非常 关心的。 < /p > < p id="p0015" num="0015" > (三)、本发明先介绍作为原料的硅粉或硅块在单晶炉或多晶炉中的应用 的情况。 < /p > < p id="p0016" num="0016" > 硅粉应用情况:一方面,硅粉因为容易飞扬,影响设备的正常工作和生产 人员的健康,其应用受到极大的限制。另一方面,与硅块对比,硅粉还因为比 面积大,在包装、运输、储藏过程中都非常容易接触空气而被氧化,而被氧化 后的硅粉对最终生产的太阳能电池的质量有一定的负面影响,但其负面影响在 硅粉少量使用的情况下尚能忍受,因而为了降低成本,可以在单晶炉或多晶炉 中的使用很少量的硅粉。但在单晶炉或多晶炉中大比例的直接使用硅粉用于大 幅度降低生产成本成为一种不可能实现的奢望。其具体内容在后文中还会详细 展开。 < /p > < p id="p0017" num="0017" > 硅块应用情况:以块状形态存在的作为原料的硅块是目前放入单晶炉或多 晶炉中的主要形式。 < /p > < p id="p0018" num="0018" > 应用于太阳能领域或半导体领域的单晶炉或多晶炉中作为原料硅块需要 满足两个最基本要求有:重量纯度要求是99.99%-99.9999999%,优选是 99.999%-99.9999999%,最好是99.9999%-99.9999999%。硅块需要有一定的抗 压性能,这样一来硅块就不太容易因移动而散落导致的飞扬的粉尘损坏设备和 操作人员的健康。 < /p > < p id="p0019" num="0019" > 如果纯度太高,例如99.9999999999%属于半导体领域使用的纯度的硅成本 极其高昂,使用于太阳能领域并不经济。 < /p > < p id="p0020" num="0020" > 如果纯度太低,在单晶炉或多晶炉中所制造的硅锭质量太差,无法满足实 际要求;在99.99%--99.999%之间的纯度级别虽然比较低,但如果与其他高纯 的硅料混合使用,也能勉强满足硅锭质量要求。作为太阳能领域的主流原料来 说,采用99.999%-99.9999999%或99.9999%-99.9999999%是最合适的。 < /p > < p id="p0021" num="0021" > 在这里需要特别强调的是同时满足有一定的抗压性能和 99.999%-99.9999999%或99.9999%-99.9999999%的硅块主要是来源于气相沉积 法,特别是由含硅的化合物(如三氯氢硅和硅烷等)经过高温化学气相沉积得 到。其密度是2.33克/立方厘米左右。具体内容还可以参看之后的表2。 < /p > < p id="p0022" num="0022" > 从半导体行业、太阳能行业回收的报废的但纯度很高的硅块因为已经是采 用过铸锭工序,其密度也是2.33克/立方厘米左右,且抗压性能优越。其重量 < !-- SIPO < DP n="2" > -- > 纯度是99.9999%-99.9999999999%。 < /p > < p id="p0023" num="0023" > (四)、目前现有技术中还没有很好的将硅粉大量的应用在单晶炉或多晶 炉中的合适方法。 < /p > < p id="p0024" num="0024" > 原因如下: < /p > < p id="p0025" num="0025" > 具有晶体结构的硅材料(单晶硅和多晶硅)已经广泛应用在半导体、太阳 能和集成电路行业中。这些硅材料通常是由高纯度硅料经过融化和晶体生长后 得到。所使用的高纯度硅料通常是由含硅的化合物(如三氯氢硅和硅烷等)经 过高温化学气相沉积得到。 < /p > < p id="p0026" num="0026" > 硅料制造厂生产的高纯硅料主要有两种形态,块/棒状和粗颗粒状。块/棒 状硅料一般是由大的高纯硅棒/硅锭经过破碎后得到;粗颗粒状的硅料一般是 在化学气相沉积中采用流化床工艺制备的,这些颗粒的直径一般在几百微米到 毫米级。这两种形态的硅料便于运输,在晶体生长用坩埚中的堆积密度高,填 充因子通常大于50%,因此在工业生产中获得了广泛地应用。 < /p > < p id="p0027" num="0027" > 硅的粗颗粒通常来自流化床工艺中。这些过程同时也产生极其细小的硅 粉,尺寸范围是亚微米至数百微米,这些硅粉作为伴随粗颗粒硅的副产物存在。 另外还有直接利用硅烷气体在高温下热解,生产微米和亚微米级的硅粉。这些 极其细小的硅粉通常涉及旋风收尘或过滤器粉沉积的时候,而这两种粉的尺寸 范围通常也不一样。 < /p > < p id="p0028" num="0028" > 但是,目前作为流化床等工艺中副产物的极其细小的硅粉很难在晶体生长 等领域获得应用,这主要有以下几个原因:(1)细粉料容易飞扬。在晶体生长 等过程中,一般均需要对设备先抽真空再充入合适的保护气体。由于粉状物料 粒度小,重量轻,在抽真空及充入保护气体时,非常容易随气流四处飞扬。这 些粉料不仅会损坏设备元件,影响工艺和产品的稳定性,甚至会造成严重的安 全事故。另外,在装料过程上,飞扬的粉尘还会吸入人体,容易造成矽肺病等 职业疾病。(2)堆积密度小。这些细粉状物料由于颗粒粒度小,在堆积时非常 蓬松,松装密度很小,导致在运输和存放时需要更大的空间,更重要的是在晶 体生长时无法一次装入更多的物料,而且其易飞扬的特点又导致粉料无法作为 二次加料使用。以硅为例,细粉状硅料的松装密度为0.25-1g/cm < sup > 3 < /sup > ,远远小于纯 硅块2.33g/cm < sup > 3 < /sup > 的密度,这导致硅料装填量很小。以内部尺寸为69cm×69cm× 42cm的方坩埚为例,通常可装填240至300Kg左右的硅料,对硅粉则至多只能装 填150Kg左右。(3)细粉料由于粒度小,比表面面积大,暴露在空气中容易发 生氧化等反应。同样以硅为例,粉状硅料暴露在空气中容易发生氧化反应,结 果会在硅粉的表面形成一层氧化物膜。另外,细硅粉在空气中还容易受潮,吸 附的水分又会进一步促进氧化物的生成。这些氧化物会给后续工艺造成一系列 问题,如导致硅料融化困难,挥发物与设备元件反应,晶体及最终产品如芯片、 电池片等质量下降等。因此,在晶体生长中,极其细小的硅粉料的使用始终受 到限制。 < /p > < p id="p0029" num="0029" > 由于以上原因,虽然流化床工艺得到的细粉状硅料同样具有很高的纯度, < !-- SIPO < DP n="3" > -- > 但是并未得到广泛的使用。这是流化床工艺硅转化效率低,未能广泛推广的一 个主要原因。到目前为止,还没有找到一种有效利用这些细粉状硅料的方法。 < /p > < p id="p0030" num="0030" > 为了最大限度的开发硅粉的应用,本发明做过下列实验:将运输和存放时 间为4个月的高纯硅粉,在容忍飞扬的硅粉严重损坏设备的方式下强行将硅粉 放入单晶炉或多晶炉中完成长达30-60小时的晶体生长之后,取出硅晶体切片 后测量其性能,发现无法全部的满足太阳能电池的质量要求。必须重新将硅晶 体再次放入单晶炉或多晶炉中完成长达30-60小时的晶体生长之后,再次取出 的硅晶体切片后测量其性能,才能全部的满足太阳能电池的质量要求。而二次 硅晶体生长的工艺所涉及的成本是生产企业很难承受的。我们分析原因:硅粉 本身并没有其他污染,但其表面积太大所生成的氧化膜是影响质量的重要原 因。 < /p > < p id="p0031" num="0031" > 近年来,随着半导体和光伏产业的发展,尤其是光伏产业的突飞猛进,硅 料紧缺日益严重,硅料已经成为制约这些行业发展的决定性因素。因此,人们 迫切需要寻找到一种能够有效使用这些高纯度超细粉料的可行性方法。即使在 硅料充足的将来,这种方法对降低生产成本,提高竞争力,促进行业发展,尤 其是光伏产品的大范围推广具有重大的意义。 < /p > < p id="p0032" num="0032" > 另外,由于在单晶炉或多晶炉中完成全部的晶体生长工艺所需时间很长, 一般为数十小时。这样一来,努力增加坩埚填装量的尝试对提高生产效率和节 约能源十分有意义。 < /p > < p id="p0033" num="0033" > 美国专利US7,175,685是与本发明最接近的技术报道。 < /p > < p id="p0034" num="0034" > 在US7,175,685中已经看到了充分利用硅粉的重要性,US7,175,685提出了 依靠简单的干压方法来增加硅粉密度从而增加坩埚填装量的技术方案,但我们 发现US7,175,685的技术方案只涉及依靠简单的干压方法来增加硅粉密度的技 术要点,却忽略了简单的干压方法成型后硅块依然容易崩开,或者硅块的局部 表面依然容易有硅粉脱落的不利因素。 < /p > < p id="p0035" num="0035" > US7,175,685的摘要中记载的内容为:“一种用于制造硅锭的颗粒状硅材 料,包括一种硅块以及一种用于制备硅块的方法,所述的硅块是采用廉价的高 纯度硅粉为制备原料,具体方法是通过加入一定量的硅粉,硅粉中可以加入特 定的添加剂以及粘接剂,在常温下,以一定的压力对硅粉进行干压得到硅块, 该硅块具有50-75%的硅元素的理论密度,硅块的重量范围在1.0克-3.0克,优 选的重量为2.3克,硅块的直径范围在10毫米-20毫米,优选的直径为14毫米, 硅块的高度范围在5毫米-15毫米,优选的高度为10毫米。” < /p > < p id="p0036" num="0036" > US7,175,685的第23条权利要求中记载的内容为:“所述的干压的步骤包 括采用压力大于或等于约10000牛顿的平均压力来压制上述的硅粉。” < /p > < p id="p0037" num="0037" > US7,175,685的第8条权利要求中记载的内容为:“所述的用于制备硅锭的 硅块,所述的硅块的直径约为14毫米,硅块的高度约为10毫米。” < /p > < p id="p0038" num="0038" > US7,175,685的第12条权利要求中记载的内容为:“用于制备硅锭的硅块, 包括采用至少约10000牛顿的压力来干压硅粉,所述的硅粉中可以加入特定的 < !-- SIPO < DP n="4" > -- > 添加剂和粘接剂,所述的硅块具有60-75%的硅元素的理论密度,硅块的重量 约为2.3克,硅块的直径约为14毫米,硅块的高度约为10毫米。” < /p > < p id="p0039" num="0039" > US7,175,685尽管给出的压力参数是10000牛顿,但US7,175,685通篇没有 提到10000牛顿的受力面积,没有指出是机械的工作压力,也没有指出硅块的 受力面积,我们结合US7,175,685全文可以的到的结论:该专利技术方案是通 过单向的干压方法得到的直径为14毫米,高度为10毫米的圆柱状的硅块,这是 典型的模仿药物压片技术。 < /p > < p id="p0040" num="0040" > 在实验室中我们采用过单向干压的方式,简单而形象的就是模仿药粉压片 技术,在筒形的模具中,填入一定量的硅粉,在筒形的模具的顶部或底部加压, 得到密度适当增加的圆柱形硅块,由于采用的是一端或两端加压的方式,我们 将这样的加工方式称为单向干压或双向干压。单向干压或双向干压所得的硅块 密度增加有限制,由于压制设备的加压范围偏小,所施加的压力及加压方式有 限,最重要的是因为缺乏四周的加压,及硅粉的压力传导能力较差,使得硅块 形成很大的压力梯度,在中部较大的低压力区域,硅粉将无法得到紧密结合, 从而使制得的硅块在从模具中取出的时候,仍然容易断裂,容易扬起硅粉尘, 使得硅块应用受限制。 < /p > < p id="p0041" num="0041" > 例如我们在筒形模具中填满平均直径为10微米的硅粉,模仿药粉压片的双 向干压方式,打开模具后得到圆柱状的硅块,由于整个硅粉的受力不均匀,所 得到的硅块表现为整体的密度不均匀,例如,圆柱顶端局部密度远高于圆柱中 间的密度,圆柱中间甚至出现大的裂纹等缺陷,整个圆柱形硅块还是容易断裂, 扬起硅粉尘。如果将其装入单晶炉或多晶炉中会很容易被保护气体的气流带 动,严重影响正常生产。 < /p > < p id="p0042" num="0042" > 可见尽管在筒形模具中模仿药粉压片的成型原理,按单向干压或双向干压 方式可以得到实心密度高达0.9-1.7克/立方厘米的硅块,但由于硅块内部结构 的不均匀,这样的硅块有的表现为表面硅粉脱落;有的表现为从筒形模具中脱 出的时候硅块大部分直接崩裂重新回到硅粉状态;有的表现在运输和传递过程 中容易断裂,同样产生崩裂,影响其在单晶炉或多晶炉中的正常应用。 < /p > < p id="p0043" num="0043" > 采集按单向干压或双向干压所得的整体密度高达0.9-1.9克/立方厘米的 硅块上的样品进行抗压实验,我们发现单向干压或双向干压硅块在抗压性能方 面表现不佳。甚至用手指稍微用力就能使得硅块崩开。 < /p > < p id="p0044" num="0044" > US7,175,685的第12条权利要求中记载的内容描述为可以免于采用粘合添 加剂得到硅块。 < /p > < p id="p0045" num="0045" > 为了进一步研究US7,175,685,可以做如下实验: < /p > < p id="p0046" num="0046" > 采用了本申请人开发的特种粘合添加剂,该特种粘合添加剂由聚乙烯醇和 聚乙烯缩丁醛或聚乙二醇按一定比例混合而成,再按重量比0.1-10%添加到平 均直径为10微米的硅粉中,施加很大的压力(10-100MPa)在圆筒状模具中上下 两端实行双向干压,所得到的硅块产品的抗压性能依然不佳。 < /p > < p id="p0047" num="0047" > 本发明所涉及的硅块产品的抗压性能是指:将一定尺寸大小的硅块,放入 < !-- SIPO < DP n="5" > -- > 压机中,测量崩碎时候的压力或压强作为衡量硅块是否具有合适填装性能的重 要指标。 < /p > < p id="p0048" num="0048" > 我们改装了一台药粉压片机器进行简单的实验例,套用传统的药物粉的压 片技术,在直径为20毫米,长度为10毫米的圆筒形模具中装入硅粉,向硅粉 单向施加10MPa压力。加压完毕后,在从筒形模具中取出圆柱状的硅块的时候, 硅块发生崩裂,无法进行下一步的密度测量和抗压试验。 < /p > < p id="p0049" num="0049" > 又例如套用传统的压片技术,在直径为100毫米的,长度为300毫米的筒形 模具中加入硅粉,向硅粉单向施加60MPa的压强。加压完毕后,在从筒形模具 中取出圆柱状的硅块的时候,硅块从中部崩裂,并且表面有少量硅粉剥落。取 加压接触面的硅块表面的一个立方厘米的立方小块,测量密度为1.68克/立方 厘米。另外取距离加压接触面60厘米处的另一个立方厘米的立方小块,测量密 度为1.33克/立方厘米,二者密度相差幅度约为21%。而距离加压接触面150厘 米处圆柱状的硅块的正中出现开裂,裂纹处的密度视为0,则二者密度相差幅 度为100%。抗压试样则在制备过程中碎裂,无法进行抗压测试。 < /p > < p id="p0050" num="0050" > 在这里需要特别强调的是US7,175,685即使勉强能压制成型,但其抗压能 力非常差,甚至到了无法进行抗压测试的程度,其硅块的抗压能力与本发明下 文中提供的硅块所具有的良好的抗压性能是有明显区别的。 < /p > < p id="p0051" num="0051" > 采用US7,175,685的干压技术尽管能得到密度高于松装硅粉的高密度的硅 块,但上述两个干压压片技术得到的硅块填装性能较差,首先具体表现在抗压 参数不理想。其次表现为内部的密度也不均匀。 < /p > < p id="p0052" num="0052" > 尤其是采用US7,175,685的干压技术尽管能得到密度高于松装硅粉的高密 度的硅块,但抗压参数不理想导致将该硅块在从模具中取出、运输、放入单晶 炉或多晶炉过程中容易扬起硅粉尘或硅块断裂,可见US7,175,685的干压技术 不能完全解决硅粉尘扬起或硅块断裂的技术问题。 < /p > < p id="p0053" num="0053" > 我们还注意到US7,175,685没有任何关于削弱硅粉或硅块与空气接触生成 氧化膜的技术提示。 < /p > < p id="p0054" num="0054" > (五)、本发明还特别介绍烧结法获得的硅块,现有技术CN2008100314982 是将纯度为99.0-99.9%的冶金硅在1050-1150℃进行烧结的,现有技术 JP2004284929A采用1200-1412℃,1000大气压条件下进行烧结获得相对密度为 99.9%的硅块,应用于半导体领域。 < /p > < p id="p0055" num="0055" > 烧结法因为最大的特点是在1000℃以上甚至是接近于硅熔化的温度条件 下,获得的高致密的硅块,其生产设备要求很高,且能源消耗很高,因而生产 成本非常高。其抗压性能也接近于相对密度为100%而实际密度为2.33克/立方 厘米的来源于气相沉积法的硅块。或者烧结法得的高致密的硅块其抗压性能也 接近于采用过铸锭工序的从半导体行业、太阳能行业回收的报废的但纯度很高 的硅块。 < /p > < p id="p0056" num="0056" > 我们列一个简单表格来说明现有技术领域中各种硅块的抗压性能:表1 < /p > < p id="p0057" num="0057" > < tables num="0001" > < /tables > < /p > < tgroup cols="4" > < colspec colname="c001" colwidth="16%" / > < colspec colname="c002" colwidth="28%" / > < colspec colname="c003" colwidth="28%" / > < colspec colname="c004" colwidth="28%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   高纯原料硅 < /entry > < entry morerows="1" >   回收的废硅块 < /entry > < entry morerows="1" >   块状、片状和粗颗粒状 < /entry > < entry morerows="1" >   烧结法获得的硅块 < /entry > < /row > < table > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < !-- SIPO < DP n="6" > -- > < p id="p0058" num="0058" > < tables num="0002" > < /tables > < /p > < tgroup cols="4" > < colspec colname="c001" colwidth="16%" / > < colspec colname="c002" colwidth="28%" / > < colspec colname="c003" colwidth="28%" / > < colspec colname="c004" colwidth="29%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   的各种形式 < /entry > < entry morerows="1" > < /entry > < entry morerows="1" >   的硅块 < /entry > < entry morerows="1" > < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   来源 < /entry > < entry morerows="1" >   从半导体行业、太阳能   等行业回收的报废的但   纯度很高的硅块。 < /entry > < entry morerows="1" >   由光伏和半导体产业上   游的专业厂家生产的大   型硅块例如气相沉积法   经过切割或破碎后而   得。 < /entry > < entry morerows="1" >   烧结法获得的硅块。例   如1200-1412℃,1000大   气压条件下获得。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   抗压性能 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能好。例如高达   60-206MPa,甚至更高。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能好。例如高达   60-206MPa,甚至更高。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能较好。例如高   达55MPa。甚至更高。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   相对密度 < /entry > < entry morerows="1" >   100% < /entry > < entry morerows="1" >   100% < /entry > < entry morerows="1" >   99%左右。 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < p id="p0059" num="0059" > (六)、现有技术中也有将硅粉通过等静压方法制成硅块的报道,例如: 第27卷第2期2006年6月的陶瓷学报报道的“水分和粘结剂含量对坯体冷等静 压成型和性能的影响”文章中就涉及以Si粉(粒度≤0.044mm)和聚乙烯醇 水溶液(PVA,其中聚乙烯醇质量份数为5%)按一定比例混匀,过筛造粒,振动 装料后进行冷等静压成型制成硅块的报道。该文献尚停留在依靠聚乙烯醇粘合 剂来改善等静压成型的研究。研究了水分和PVA含量对硅粉坯体成型和性能的 影响。但该文献没有涉及硅粉通过等静压方法的到的硅块应用于放入单晶炉或 多晶炉中,用于硅晶体生长的初始原料的内容。 < /p > < p id="p0060" num="0060" > US20070014682也报道了加入粘合剂结合干压法获得硅块的报道。并用于 硅融化领域。但US20070014682不涉及等静压技术。 < /p > < /p > < p > < p id="p0061" num="0061" > 发明内容 < /p > < p id="p0062" num="0062" > 本发明的目的在于提供一种硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,具体是 将硅粉冷等静压或热等静压成填装性能良好的原料硅块后,放入单晶炉或多晶 炉中,用于硅晶体生长的初始原料。 < /p > < p id="p0063" num="0063" > 本发明的主要技术方案有: < /p > < p id="p0064" num="0064" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0065" num="0065" > 为了更好的理解本发明,我们在正式描述其他技术方案前还介绍了下列内 容: < /p > < p id="p0066" num="0066" > 采用本发明涉及的硅粉冷等静压或热等静压成硅块,可以显著改善硅粉被 氧化产生的各种负面影响。改善的效果主要体现在硅粉冷等静压或热等静压成 硅块可以存放1年以上,甚至是3-5年,都不会因氧化膜的产生而影响太阳能 电池的质量。 < /p > < p id="p0067" num="0067" > 而传统的硅粉因为飞扬和容易被氧化的原因,在单晶炉或多晶炉中始终难 以应用。 < /p > < p id="p0068" num="0068" > 我们分析的本发明提供的硅粉冷等静压或热等静压成硅块的密度虽然低 于2.33克/立方厘米,但其在抗压参数为0.1MPa就已经具有良好的致密度, 其内部的结构也许还是松散的,但足以隔绝空气对内部的被氧化,而抗压性能 好的原料硅块表面的少量被氧化对最终获得的太阳能电池质量没有明显的负 面影响。 < /p > < !-- SIPO < DP n="7" > -- > < p id="p0069" num="0069" > 为了考察本发明的硅粉冷等静压或热等静压成硅块的应用情况,本发明做 过下列实验:将本发明的硅粉冷等静压或热等静压成硅块放入单晶炉或多晶炉 中完成长达30-60小时的晶体生长之后,取出的硅晶体切片后测量其性能,全 部能满足太阳能电池的质量要求,这样的一次硅晶体生长的工艺与前文中涉及 的硅粉需要二次硅晶体生长的工艺相比,成本优势明显。 < /p > < p id="p0070" num="0070" > 本发明的硅粉冷等静压或热等静压成的硅块在密度和抗压性能方面与传 统的硅块有区别,这些区别具体见表2。 < /p > < p id="p0071" num="0071" > 表2:各种形式的单晶炉或多晶炉中的高纯原料硅的综合对比如下: < /p > < p id="p0072" num="0072" > < tables num="0003" > < /tables > < /p > < tgroup cols="6" > < colspec colname="c001" colwidth="10%" / > < colspec colname="c002" colwidth="18%" / > < colspec colname="c003" colwidth="15%" / > < colspec colname="c004" colwidth="15%" / > < colspec colname="c005" colwidth="17%" / > < colspec colname="c006" colwidth="25%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   高纯原   料硅的   各种形   式 < /entry > < entry morerows="1" >   硅粉 < /entry > < entry morerows="1" >   回收的废硅   块 < /entry > < entry morerows="1" >   块状、片状   和粗颗粒状   的硅块 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能差   的硅块 < /entry > < entry morerows="1" >   本发明提供的抗压性   能好的硅块 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   来源 < /entry > < entry morerows="1" >   光伏和半导体   产业上游的专   业厂家生产而   得。例如采用西   门子法、硅烷热   分解法、四氯化   硅氢还原法或   其它化学气相   沉积法生产而   得。 < /entry > < entry morerows="1" >   从半导体行   业、太阳能   等行业回收   的报废的但   纯度很高的   硅块。 < /entry > < entry morerows="1" >   由光伏和半   导体产业上   游的专业厂   家生产的大   型硅块经过   切割或破碎   后而得。 < /entry > < entry morerows="1" >   (1)光伏和   半导体产业   上游的专业   厂家生产的   硅粉按照模   仿药物领域   的加压方式   得到硅块;   (2)或其他   方式得到抗   压性能差的   硅块。 < /entry > < entry morerows="1" >   (1)光伏和半导体产   业上游的专业厂家生   产的硅粉采用包括冷   等静压、热等静压、   单向热法干压、双向   热法干压、添加添加   剂在内的多种方法都   能得到抗压性能好的   硅块;   (2)或其他方式得到   抗压性能好的硅块。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   密度 < /entry > < entry morerows="1" >   松装密度在   0.25-1.00克/   立方厘米。 < /entry > < entry morerows="1" >   约2.33克/   立方厘米。 < /entry > < entry morerows="1" >   约2.33克/   立方厘米。 < /entry > < entry morerows="1" >   低于2.33克/   立方厘米。 < /entry > < entry morerows="1" >   低于2.33克/立方厘   米。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   坩埚利   用率 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的填   装有效利用率   很低。 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的   填装有效利   用率高。 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的   填装有效利   用率高。 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的   填装有效利   用率较低。 < /entry > < entry morerows="1" >   在坩埚中的填装有效   利用率高。 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   抗压性   能 < /entry > < entry morerows="1" >   硅粉呈现蓬松   状态,无法按本   发明提供的方   法测量抗压性   能。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能   好。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能   好。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能差。 < /entry > < entry morerows="1" >   抗压性能好。 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < !-- SIPO < DP n="8" > -- > < p id="p0073" num="0073" > < tables num="0004" > < /tables > < /p > < tgroup cols="6" > < colspec colname="c001" colwidth="10%" / > < colspec colname="c002" colwidth="18%" / > < colspec colname="c003" colwidth="15%" / > < colspec colname="c004" colwidth="15%" / > < colspec colname="c005" colwidth="17%" / > < colspec colname="c006" colwidth="25%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   在坩埚   中的实   际应用   效果 < /entry > < entry morerows="1" >   因为扬尘等原   因其应用受到   大幅度限制。   其应用一般是   只能按少量比   例加入块状、片   状和粗颗粒状   的硅块或回收   的报废硅块中,   作为辅助原料。 < /entry > < entry morerows="1" >   可以正常使   用。 < /entry > < entry morerows="1" >   可以正常使   用。 < /entry > < entry morerows="1" >   因为不能很   好避免被氧   化,其应用受   到大幅度限   制。因为扬   尘,断裂等原   因,其应用受   到大幅度限   制。 < /entry > < entry morerows="1" >   作为新的应用,可以   在坩埚中正常使用。 < /entry > < /row > < table > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < p id="p0074" num="0074" > 需要特别指出的是: < /p > < p id="p0075" num="0075" > 密度为2.33克/立方厘米的硅块基本上是由硅原料经过高温融化为液体的 硅再经过冷却而得,其内部结构排列致密,其微观结构结构是独特的。 < /p > < p id="p0076" num="0076" > 未经过任何处理的高纯度硅粉,其松装密度为0.25-1.00克/立方厘米, 其内部结构排列疏松,其微观结构结构也是独特的。 < /p > < p id="p0077" num="0077" > 经过一定压力处理的高纯度硅粉,其松装密度有所提高,但几乎都低于 2.33克/立方厘米,其微观结构结构也是独特的。 < /p > < p id="p0078" num="0078" > 本法所提的坩埚是指单晶炉或多晶炉中用来填装硅原料的容器,此原料硅 块对没有坩埚构造的单晶炉或多晶炉同样也是适用的;本发明适用于任一类型 的单晶炉或多晶炉。 < /p > < p id="p0079" num="0079" > 以上三类硅的微观结构结构差异非常大。它们的微观结构图片可以将三者 做定性区别。 < /p > < p id="p0080" num="0080" > 那么我们来分析: < /p > < p id="p0081" num="0081" > US7,175,685提供的普通干压技术得到的硅块为何产生崩裂或表面脱落硅 粉。以抗压参数为3MPa为代表的本发明的硅块为何不容易产生崩裂或表面脱 落硅粉。 < /p > < p id="p0082" num="0082" > 如前文所述。我们综合判断的结论是US7,175,685提供的普通干压技术是 模仿普通的治疗疾病的药物粉末的单向干压或双向干压压片技术,而普通的治 疗疾病的药物粉末的成分通常含有大量有机成分,含有有机成分的药物粉末之 间的成块或成片的结合比较容易,只要施加比较小的压力就可以成型,而且绝 大部分的含有机成分的药物粉末在压片阶段通常是不需要加热的。 < /p > < p id="p0083" num="0083" > 硅粉之间的结合能力与含有机成分的药物粉末之间结合能力有非常大的 差异,这是由物料本性决定的。硅粉在常温状态下主要体现的是无机物的性质。 < /p > < p id="p0084" num="0084" > 从以上分析可以得到结论,采用药物粉末的单向干压或双向干压压片技 术,由于压制设备的加压范围偏小,所施加的压力及加压方式有限,以及硅粉 的压力传导能力较差,使得硅块形成很大的压力梯度,在中部较大的低压力区 域,硅粉无法得到紧密结合,从而使制得的硅块容易崩裂或表面硅粉脱落。 < /p > < p id="p0085" num="0085" > 我们采用了各种办法来获得能抵抗崩裂或表面脱落硅粉的硅块。主要的办 < !-- SIPO < DP n="9" > -- > 法就是采用硅粉冷等静压或热等静压成硅块得到具有抗压参数为3MPa左右的 硅块。但我们还发现其他抗压参数为0.1-50MPa的硅块也有比较好的抵抗崩裂 或表面脱落硅粉的能力。 < /p > < p id="p0086" num="0086" > 本发明对抗压参数的定义是:将任意质量的,最好是质量在1克以上的硅 块放在检测用的压缩设备中,试样在压缩试验中,破裂为两块或两块以上的碎 块,或压缩载荷大幅下降时候压力表的读数视为硅块的抗压参数。 < /p > < p id="p0087" num="0087" > 本发明涉及的抗压参数的实验数据还可以参考中国国家标准 GB/T8480-2006精细陶瓷压缩强度试验方法获得。具体的精细陶瓷压缩强度试 验方法见本发明的附属文件。 < /p > < p id="p0088" num="0088" > 因为本发明涉及多项技术,为了理解方便,我们特别再做相关注解如下: < /p > < p id="p0089" num="0089" > 热法干压是指在干压模具的外壁设制加热器件,当向模具一端或两端加压 的过程中,同时对模具及其中的物料加热。例如如果加热到600-1400℃,加 压到1-100Mpa,并保温保压10-120分钟,筒形模具中的硅粉受热软化,性能 接近流体。在软化流体均匀受压下,整体的硅块的各种性能表现的比较均匀, 特别是抗压性能优良,完全可以避免不加热,只采用单向干压、双向干压造成 的整体的硅块的各种性能表现不均匀,例如出现开裂,容易崩裂的弊端。 < /p > < p id="p0090" num="0090" > 冷等静压是指在常温下对物料施加各向相等的压力使其成型的一种技术。 一般的,冷等静压所施加的压力远超过单向或双向干压,加上冷等静压的各向 均匀性,所得到的硅块的各种整体性能表现的比较均匀,特别是抗压性能优良。 < /p > < p id="p0091" num="0091" > 热等静压是在冷等静压技术的基础上,通过设置加热装置,通过加热和等 向加压的方法使物料成型。由于增加了加热过程,其效果优于冷等静压力,但 对设备的要求很高,加工过程要繁琐一些。 < /p > < p id="p0092" num="0092" > 我们注意到为了更好的得到易于成块的硅块,可以添加一定比例的合适的 有机粘合剂,但我们发现,添加一定比例的有机粘合剂对于制备太阳能级和半 导体级的硅片会带来杂质方面的负面影响,所以我们最终还需要采用合适的方 法除去这些粘合剂。因此辅助添加粘合剂的技术方案属于次要的技术要点。 < /p > < p id="p0093" num="0093" > 由于适合太阳能领域或半导体领域的有机粘合剂可以在后续处理过程中 因受热挥发而最终脱离出本发明涉及的填装性能良好的原料硅块,因此并不影 响填装性能良好的原料硅块的纯度。 < /p > < p id="p0094" num="0094" > 本发明的硅粉冷等静压或热等静压成硅块作为原料硅块的填装性能良好 表现在多个方面。 < /p > < p id="p0095" num="0095" > 填装性能即使满足下列任意一方面的优点都是对现有技术的改进。 < /p > < p id="p0096" num="0096" > 如果能同时满足两个方面或三个方面的优点更加是对现有技术的良好改 进。 < /p > < p id="p0097" num="0097" > 填装性能良好在第一方面表现为:暴露在空气中的表面积远小于硅粉暴露 在空气中的表面积,被氧化或被污染的程度会低于硅粉的被氧化或被污染的程 度,也就是被氧化或被污染的硅量少于松散的硅粉的被氧化或被污染的硅量, 硅的损耗更少,减少了由于硅料损耗带来的直接经济损失;被氧化或被污染的 < !-- SIPO < DP n="10" > -- > 速率比松散的硅粉慢,延长了硅的储存期限,因为松散的硅粉在储存时,由于 松散的硅粉表面积大,非常容易对储存环境中的氧化性气体以及污染性尘埃产 生吸附作用,而最终影响太阳能电池的质量。而本发明提供的填装性能良好的 硅块可以大大延长了硅的储存期限,松散的硅粉在常温、常压的空气储存条件 下,储存期限只有3个月-6个月;本发明还降低了对储存环境条件的要求,因 为一些半导体企业或光伏企业为了延长松散的硅粉的储存期限,不得不将硅粉 置于低压、低温的惰性气体的苛刻环境中储存,这种储存方法的经济成本相当 高,非常不经济,而本发明提供的填装性能良好的硅块则解决了储存环境方面 苛刻要求的难题,置于常温、常压的空气储存条件中,储存期限几乎可以不受 影响;还减少了在进行化学溶剂洗涤对其表面的去氧化或去除污染杂质的过程 中所消耗的时间以及化学溶剂用量,这些对于光伏和半导体产业中的工艺改进 的贡献同样是非常有意义的。 < /p > < p id="p0098" num="0098" > 填装性能良好在第二方面表现为:本发明的填装性能良好的原料硅块的抗 压性能优于常规的硅块,光伏和半导体产业上游的专业厂家生产的硅粉按照模 仿制药领域的加压方式得到的常规硅块因为抗压性能差,因为扬尘,断裂等原 因,其应用受到大幅度限制。如果本发明的填装性能良好的原料硅块的抗压性 能较好,意味着原料硅块在从模具中脱出过程中、运输仓储过程中、向坩埚中 装料的过程中、向单晶炉或多晶炉中补充添加的过程中,不容易断裂,也不容 易扬起硅的粉尘,这样的原料硅块才具备在光伏和半导体产业中晶体生长领域 的良好的实用性能。而这恰恰是传统硅粉或者抗压性能差的硅块在光伏和半导 体产业中晶体生长领域所缺乏的。 < /p > < p id="p0099" num="0099" > 填装性能良好在第三方面表现为:填装密度高于松散的硅粉,这样可以提 高单晶炉或多晶炉中耐热坩埚中硅原料的填装量。由于在单晶炉或多晶炉中完 成全部的生长工艺所需时间很长,一般需要数十小时,这样一来,努力增加坩 埚的填装量对于提高生产效率和节约能源十分有意义。 < /p > < p id="p0100" num="0100" > 本发明的主要和其他的技术方案有下列: < /p > < p id="p0101" num="0101" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0102" num="0102" > 硅粉作为硅晶体生长的初始原料中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中, 用于硅晶体生长的初始原料中的应用。 < /p > < p id="p0103" num="0103" > 硅粉作为硅晶体生长的初始原料中的应用;其中:硅晶体生长是作为太阳 能领域或半导体领域的硅晶体生长。 < /p > < p id="p0104" num="0104" > 硅粉作为硅晶体生长的初始原料中的应用,其中:硅晶体生长的炉是用于 生长单晶硅的单晶炉或用于生长多晶硅的多晶炉。 < /p > < p id="p0105" num="0105" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉或多晶炉中,用于硅晶 体生长的初始原料。 < /p > < !-- SIPO < DP n="11" > -- > < p id="p0106" num="0106" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉或多晶炉中,用于太阳 能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。 < /p > < p id="p0107" num="0107" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1微米-100 微米的硅粉冷等静压或热等静压成0.2克-2000000克的硅块后,放入单晶炉或 多晶炉中。 < /p > < p id="p0108" num="0108" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度在 99.9%-99.9999999999%。 < /p > < p id="p0109" num="0109" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度在 99.99%-99.9999999%。 < /p > < p id="p0110" num="0110" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度在 99.999%-99.999999%。 < /p > < p id="p0111" num="0111" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比0-10.000% 比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。 < /p > < p id="p0112" num="0112" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术参数范 围为:10-800MPa。 < /p > < p id="p0113" num="0113" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术参数范 围为:10-800MPa;温度技术参数范围为:30-1400℃。 < /p > < p id="p0114" num="0114" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术参数范 围为:10-800MPa;温度技术参数范围为:50-500℃。 < /p > < p id="p0115" num="0115" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术参数范 围为:10-800MPa;温度技术参数范围为:50-300℃。 < /p > < p id="p0116" num="0116" > 硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米-1000 微米的硅粉来源于西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法中的任意一种。 < /p > < p id="p0117" num="0117" > 采用小的模具就可以获得0.2克、0.3克、1克、10克的硅块。 < /p > < p id="p0118" num="0118" > 现有技术中已经有静压方法获得300000-400000克石墨坩埚的记录。因此 在0.2克-500000克范围内获得硅块在技术上完全可行。 < /p > < p id="p0119" num="0119" > 等静压技术发展迅速,所得产品的重量和体积越来越大型化,从技术角度 获得2000000克的硅块是完全可行的。 < /p > < p id="p0120" num="0120" > 本发明在抗氧化方面的优点可以由下列试验结果来表达: < /p > < p id="p0121" num="0121" > 本发明的相关效果试验如下: < /p > < p id="p0122" num="0122" > 表3不同的等静压工作技术参数的效果 < /p > < p id="p0123" num="0123" > < tables num="0005" > < /tables > < /p > < tgroup cols="8" > < colspec colname="c001" colwidth="18%" / > < colspec colname="c002" colwidth="10%" / > < colspec colname="c003" colwidth="11%" / > < colspec colname="c004" colwidth="11%" / > < colspec colname="c005" colwidth="12%" / > < colspec colname="c006" colwidth="12%" / > < colspec colname="c007" colwidth="12%" / > < colspec colname="c008" colwidth="13%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   等静压工作技   术参数 < /entry > < entry morerows="1" >   10MPa < /entry > < entry morerows="1" >   30MPa < /entry > < entry morerows="1" >   50MPa < /entry > < entry morerows="1" >   150MPa < /entry > < entry morerows="1" >   250MPa < /entry > < entry morerows="1" >   500MPa < /entry > < entry morerows="1" >   1000MPa < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   暴露在空气中   的表面积 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   被氧化或污染   的程度 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < !-- SIPO < DP n="12" > -- > < p id="p0124" num="0124" > < tables num="0006" > < /tables > < /p > < tgroup cols="8" > < colspec colname="c001" colwidth="18%" / > < colspec colname="c002" colwidth="10%" / > < colspec colname="c003" colwidth="11%" / > < colspec colname="c004" colwidth="11%" / > < colspec colname="c005" colwidth="12%" / > < colspec colname="c006" colwidth="12%" / > < colspec colname="c007" colwidth="12%" / > < colspec colname="c008" colwidth="12%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   被氧化或被污   染的硅量占总   量的重量比 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   在常温、常压的   有空气存在条   件下已经储存   10个月对晶体   生长影响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶体   生长无任   何负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶体   生长无任   何负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶体   生长无任   何负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶体   生长无任   何负面影   响 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   在常温、常压的   有空气存在条   件下的预计储   存期限 < /entry > < entry morerows="1" >   3-5年 < /entry > < entry morerows="1" >   3-5年 < /entry > < entry morerows="1" >   5年 < /entry > < entry morerows="1" >   5-10年 < /entry > < entry morerows="1" >   8-10年 < /entry > < entry morerows="1" >   10-20年 < /entry > < entry morerows="1" >   无限期 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   储存一年后的   化学溶剂用量 < /entry > < entry morerows="1" >   多 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   储存一年后的   化学溶剂洗涤   时间 < /entry > < entry morerows="1" >   长 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   很短,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很短,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很短,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以不   用进行化   学溶剂洗   涤 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < p id="p0125" num="0125" > 本发明中涉及的储存期限是指经过一定时间的储存后,硅被氧化或被杂质 污染的量占总量的重量比的97%以上,这个所经过的时间就是储存期限。 < /p > < p id="p0126" num="0126" > 由于选用的等静压工作参数大于或等于150MPa后,被氧化或被污染的程度 低,被氧化或被污染的硅量占总量的重量比少,因为在进行化学溶剂洗涤去氧 化或去除污染杂质的过程也存在着引入新的杂质的危险,所以,在等静压工作 参数大于或等于150MPa后得到的填装性能良好的硅块几乎可以不用进行化学 溶剂洗涤来对其表面的去氧化或去除污染杂质处理。等静压工作参数大于或等 于1000MPa后,由于对等静压设备的要求很苛刻,一般不建议采用。 < /p > < p id="p0127" num="0127" > 表4经过等静压后得到的硅块的抗压参数的效果 < /p > < p id="p0128" num="0128" > < tables num="0007" > < /tables > < /p > < tgroup cols="9" > < colspec colname="c001" colwidth="18%" / > < colspec colname="c002" colwidth="10%" / > < colspec colname="c003" colwidth="9%" / > < colspec colname="c004" colwidth="10%" / > < colspec colname="c005" colwidth="10%" / > < colspec colname="c006" colwidth="10%" / > < colspec colname="c007" colwidth="10%" / > < colspec colname="c008" colwidth="10%" / > < colspec colname="c009" colwidth="11%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   硅块抗压参数 < /entry > < entry morerows="1" >   0.01MPa < /entry > < entry morerows="1" >   0.1MPa < /entry > < entry morerows="1" >   1MPa < /entry > < entry morerows="1" >   3MPa < /entry > < entry morerows="1" >   10MPa < /entry > < entry morerows="1" >   30MPa < /entry > < entry morerows="1" >   50MPa < /entry > < entry morerows="1" >   70MPa < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   暴露在空气中   的表面积 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   被氧化或被污   染程度 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   较低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < !-- SIPO < DP n="13" > -- > < p id="p0129" num="0129" > < tables num="0008" > < /tables > < /p > < tgroup cols="9" > < colspec colname="c001" colwidth="18%" / > < colspec colname="c002" colwidth="10%" / > < colspec colname="c003" colwidth="9%" / > < colspec colname="c004" colwidth="10%" / > < colspec colname="c005" colwidth="10%" / > < colspec colname="c006" colwidth="10%" / > < colspec colname="c007" colwidth="10%" / > < colspec colname="c008" colwidth="10%" / > < colspec colname="c009" colwidth="11%" / > < /tgroup > < row > < entry morerows="1" >   被氧化或被污   染的硅量占总   量的重量比 < /entry > < entry morerows="1" >   高 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   适中 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   低 < /entry > < entry morerows="1" >   很低 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   在常温、常压的   有空气存在条   件下已经储存   10个月对晶体   生长影响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < entry morerows="1" >   对硅晶   体生长   无任何   负面影   响 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   在常温、常压的   空气条件下的   预计储存期限 < /entry > < entry morerows="1" >   3-5年 < /entry > < entry morerows="1" >   3-5年 < /entry > < entry morerows="1" >   5年 < /entry > < entry morerows="1" >   5-10年 < /entry > < entry morerows="1" >   8-10年 < /entry > < entry morerows="1" >   10-20   年 < /entry > < entry morerows="1" >   无限期 < /entry > < entry morerows="1" >   无限期 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   储存一年后的   化学溶剂用量   化学溶剂用量 < /entry > < entry morerows="1" >   多 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   较少 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以   不用进   行化学   溶剂洗   涤 < /entry > < /row > < row > < entry morerows="1" >   储存一年后的   化学溶剂洗涤   时间 < /entry > < entry morerows="1" >   长 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   短 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,   几乎可   以不用   进行化   学溶剂   洗涤 < /entry > < entry morerows="1" >   很少,几   乎可以   不用进   行化学   溶剂洗   涤 < /entry > < /row > < table > < thead > < /thead > < tbody > < /tbody > < /table > < p > < /p > < p id="p0130" num="0130" > 由于硅块抗压参数大于或等于10MPa后,被氧化或被污染的程度低,被氧 化或被污染的硅量占总量的重量比少,因为在进行化学溶剂洗涤去氧化或去除 污染杂质的过程也存在着引入新的杂质的危险,所以,在抗压参数大于或等于 10MPa的填装性能良好的硅块几乎可以不用进行化学溶剂洗涤来对其表面去氧 化或去除污染杂质处理。由于要得到抗压参数大于或等于70MPa的硅块,对等 静压设备或其他设备的要求很苛刻,一般不建议采用。 < /p > < p id="p0131" num="0131" > 相关技术的解释: < /p > < p id="p0132" num="0132" > 本发明的填装性能良好的原料硅块的原料来源可以是传统的小硅片经过 本发明方法处理而得,也可以是采用西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还 原法或其它化学气相沉积法中沉积的大量硅粉经过本发明方法处理而得。填装 性能良好的原料硅块的原料来源还可以是其他来源的硅粉。 < /p > < p id="p0133" num="0133" > 西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积法中沉 积的硅粉的平均直径范围一般是分布在0.1-1000微米。 < /p > < p id="p0134" num="0134" > 本发明的其他优点在于: < /p > < p id="p0135" num="0135" > (1)由于本发明可以采用西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法 < !-- SIPO < DP n="14" > -- > 或其它化学气相沉积法中沉积的大量硅粉经过等静压方法或其他方法获得填 装性能良好的原料硅块的直接原料,扩大了太阳能硅电池的原料来源,使得原 来应用困难的硅粉成为太阳能硅电池原料的重要的来源,这在当前硅原料紧缺 的情况下,意义非凡。 < /p > < p id="p0136" num="0136" > (2)该填装性能良好的原料硅块具有合适的密度,可以大幅度提高耐热 坩埚的应用体积。以目前使用较多的美国GT太阳能公司(GT Solar Technologies,Inc.)的DSS-240多晶硅定向铸锭炉为例,直接向耐热坩埚的 填装空隙度大的小硅片与采用本发明的原料硅块相比,所使用的坩埚内尺寸为 69cm×69cm×42cm,将硅原料粉堆起来装,前者只能得到80-120公斤的单 晶或多晶硅锭。而后者可以获得220-300公斤的单晶或多晶硅锭。显然采用填 装性能良好的原料硅块,在同等条件下,将大幅度减少单晶炉或多晶炉的能源 消耗。节约成本,且提高工作效率。 < /p > < p id="p0137" num="0137" > 采用本发明可以克服US7,175,685中采用普通的干压方法得到的硅块的抗 压效果不理想的缺陷。由于采用冷等静压或热等静压从而使得硅粉的各个方向 的受力均匀,而热等静压和热法干压则通过加热改善了硅块的结构,从而使得 到的硅块的抗压性能更优越,且硅块的内部密度均匀性好。 < /p > < p id="p0138" num="0138" > 抗压性能更优越的硅块在移动、运输、向坩埚中添料的过程中,不容易断 裂,也不容易从硅块表面脱落硅粉,单晶炉或多晶炉中保护气体的气流对正常 进入坩埚的抗压性能优越的硅块没有任何负面影响。因此非常符合在单晶炉或 多晶炉的坩埚中的添料用。由于本发明可以采用西门子法、硅烷热分解法、四 氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积法中沉积的大量硅粉作为填装性能良好 的原料硅块的直接原料,扩大了太阳能硅电池和半导体芯片的原料来源,使得 原来应用困难的硅粉成为太阳能电池和半导体芯片的初始原料的重要来源,这 在当前硅原料紧缺的情况下,意义非凡。 < /p > < p id="p0139" num="0139" > 相比较而言,采用US7,175,685的干压技术尽管能得到密度高于松装硅粉 的高密度的硅块,但抗压参数不理想导致将该硅块在从模具中取出,运输,放 入单晶炉或多晶炉过程中容易扬起硅粉尘或硅块断裂,可见US7,175,685的干 压技术不能完全解决硅粉尘扬起或硅块断裂的技术问题。 < /p > < /p > < p > < p id="p0140" num="0140" > 具体实施方式 < /p > < p id="p0141" num="0141" > 实施例1、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为0.1微 米的硅粉冷等静压成0.2克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0142" num="0142" > 实施例2、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为0.5微 米的硅粉冷等静压成1克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0143" num="0143" > 实施例3、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为0.8微 米的硅粉冷等静压成2克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0144" num="0144" > 实施例4、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为1微米 的硅粉冷等静压成5克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0145" num="0145" > 实施例5、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为2微米 < !-- SIPO < DP n="15" > -- > 的硅粉冷等静压成10克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0146" num="0146" > 实施例6、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为5微米 的硅粉冷等静压成50克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0147" num="0147" > 实施例7、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为8微米 的硅粉冷等静压成100克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0148" num="0148" > 实施例8、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为10微米 的硅粉冷等静压成200克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0149" num="0149" > 实施例9、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为15微米 的硅粉冷等静压成300克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0150" num="0150" > 实施例10、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为20微 米的硅粉冷等静压成500克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0151" num="0151" > 实施例11、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为30微 米的硅粉冷等静压成800克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0152" num="0152" > 实施例12、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为50微 米的硅粉冷等静压成1000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0153" num="0153" > 实施例13、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为80微 米的硅粉冷等静压成1500克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0154" num="0154" > 实施例14、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为100 微米的硅粉冷等静压成2000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0155" num="0155" > 实施例15、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为120 微米的硅粉冷等静压成3000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0156" num="0156" > 实施例16、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为150 微米的硅粉冷等静压成5000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0157" num="0157" > 实施例17、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为180 微米的硅粉冷等静压成8000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0158" num="0158" > 实施例18、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为200 微米的硅粉冷等静压成10000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0159" num="0159" > 实施例19、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为250 微米的硅粉冷等静压成20000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0160" num="0160" > 实施例20、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为280 微米的硅粉冷等静压成50000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0161" num="0161" > 实施例21、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为300 微米的硅粉冷等静压成80000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0162" num="0162" > 实施例22、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为400 微米的硅粉冷等静压成100000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0163" num="0163" > 实施例23、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为500 微米的硅粉冷等静压成200000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0164" num="0164" > 实施例24、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为600 < !-- SIPO < DP n="16" > -- > 微米的硅粉冷等静压成500000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0165" num="0165" > 实施例25、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为700 微米的硅粉冷等静压成800000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0166" num="0166" > 实施例26、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为800 微米的硅粉冷等静压成1000000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0167" num="0167" > 实施例27、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为900 微米的硅粉冷等静压成1500000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0168" num="0168" > 实施例28、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径为1000 微米的硅粉冷等静压成2000000克的硅块后,放入硅晶体生长的炉中。 < /p > < p id="p0169" num="0169" > 实施例29、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1-1000 微米的硅粉热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中。其余同实施例1-28 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0170" num="0170" > 实施例30、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1-1000 微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入硅晶体生长的炉中,用于硅晶 体生长的初始原料中的应用。其余同实施例1-29中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0171" num="0171" > 实施例31、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅晶体生长是作为太 阳能领域或半导体领域的硅晶体生长。其余同实施例30。 < /p > < p id="p0172" num="0172" > 实施例32、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅晶体生长的炉是用 于生长单晶硅的单晶炉。其余同实施例1-31中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0173" num="0173" > 实施例33、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅晶体生长的炉是用 于生长多晶硅的多晶炉。其余同实施例1-31中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0174" num="0174" > 实施例34、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉中,用于硅 晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0175" num="0175" > 实施例35、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入多晶炉中,用于硅 晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0176" num="0176" > 实施例36、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入单晶炉中,用于太 阳能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任 意一个实施例。 < /p > < p id="p0177" num="0177" > 实施例37、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:将颗粒直径在0.1 微米-1000微米的硅粉冷等静压或热等静压成硅块后,放入多晶炉中,用于太 阳能领域或半导体领域的硅晶体生长的初始原料。其余同实施例1-29中的任 意一个实施例。 < /p > < p id="p0178" num="0178" > 实施例38、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.9%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0179" num="0179" > 实施例39、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.95%。 < !-- SIPO < DP n="17" > -- > 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0180" num="0180" > 实施例40、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.99%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0181" num="0181" > 实施例41、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为99.999%。 其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0182" num="0182" > 实施例42、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.9999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0183" num="0183" > 实施例43、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.99999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0184" num="0184" > 实施例44、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0185" num="0185" > 实施例45、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.9999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0186" num="0186" > 实施例46、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.99999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0187" num="0187" > 实施例47、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.999999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0188" num="0188" > 实施例48、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:硅粉的纯度为 99.9999999999%。其余同实施例1-37中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0189" num="0189" > 实施例49、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 0.1%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0190" num="0190" > 实施例50、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 0.5%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0191" num="0191" > 实施例51、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 0.8%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0192" num="0192" > 实施例52、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 1%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0193" num="0193" > 实施例53、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 1.5%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0194" num="0194" > 实施例54、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 2%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0195" num="0195" > 实施例55、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 < !-- SIPO < DP n="18" > -- > 3%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0196" num="0196" > 实施例56、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 4%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0197" num="0197" > 实施例57、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 5%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0198" num="0198" > 实施例58、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 6%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0199" num="0199" > 实施例59、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 7%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0200" num="0200" > 实施例60、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 8%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0201" num="0201" > 实施例61、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 9%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0202" num="0202" > 实施例62、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:按硅粉重量百分比 10%比例添加粘合剂后再进行冷等静压或热等静压成硅块。其余同实施例1-37 中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0203" num="0203" > 实施例63、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为10MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0204" num="0204" > 实施例64、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为20MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0205" num="0205" > 实施例65、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为50MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0206" num="0206" > 实施例66、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为80MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0207" num="0207" > 实施例67、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为100MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0208" num="0208" > 实施例68、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为150MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0209" num="0209" > 实施例69、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为200MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0210" num="0210" > 实施例70、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 < !-- SIPO < DP n="19" > -- > 参数为300MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0211" num="0211" > 实施例71、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为400MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0212" num="0212" > 实施例72、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为500MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0213" num="0213" > 实施例73、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为600MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0214" num="0214" > 实施例74、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为700MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0215" num="0215" > 实施例75、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:冷等静压的静压技术 参数为800MPa。其余同实施例1-28,实施例30-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0216" num="0216" > 实施例76、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为10MPa;温度技术参数为1400℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0217" num="0217" > 实施例77、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为20MPa;温度技术参数为1300℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0218" num="0218" > 实施例78、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为50MPa;温度技术参数为1200℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0219" num="0219" > 实施例79、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为80MPa;温度技术参数为1150℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0220" num="0220" > 实施例80、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为100MPa;温度技术参数为1080℃。其余同实施例29-62中的任意一个 实施例。 < /p > < p id="p0221" num="0221" > 实施例81、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为130MPa;温度技术参数为950℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0222" num="0222" > 实施例82、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为160MPa;温度技术参数为840℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0223" num="0223" > 实施例83、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为180MPa;温度技术参数为720℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0224" num="0224" > 实施例84、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为200MPa;温度技术参数为560℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < !-- SIPO < DP n="20" > -- > < p id="p0225" num="0225" > 实施例85、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为300MPa;温度技术参数为400℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0226" num="0226" > 实施例86、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为400MPa;温度技术参数为270℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0227" num="0227" > 实施例87、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为500MPa;温度技术参数为150℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0228" num="0228" > 实施例88、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为600MPa;温度技术参数为100℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0229" num="0229" > 实施例89、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为700MPa;温度技术参数为60℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0230" num="0230" > 实施例90、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:热等静压的静压技术 参数为800MPa;温度技术参数为30℃。其余同实施例29-62中的任意一个实 施例。 < /p > < p id="p0231" num="0231" > 实施例91、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米 -1000微米的硅粉来源于西门子法。其余同实施例1-62中的任意一个实施例。 < /p > < p id="p0232" num="0232" > 实施例92、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米 -1000微米的硅粉来源于硅烷热分解法。其余同实施例1-62中的任意一个实施 例。 < /p > < p id="p0233" num="0233" > 实施例93、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:颗粒直径在0.1微米 -1000微米的硅粉来源于四氯化硅氢还原法。其余同实施例1-62中的任意一个 实施例。 < /p > < p id="p0234" num="0234" > 实施例94、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:采用等压静压方法, 步骤如下: < /p > < p id="p0235" num="0235" > (1)取软质包装材料做成容器; < /p > < p id="p0236" num="0236" > (2)将西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积 法产生的颗粒直径在35微米,纯度在99.99999%的硅粉20000克放入软质包装 材料的容器中;加盖密封; < /p > < p id="p0237" num="0237" > (3)将上一步骤中密封好的装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器放入 液体介质中; < /p > < p id="p0238" num="0238" > (4)压力机对放置了装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器的液体介质 加压,加压范围为150MPa;加压时间为8分钟,液体介质不加热; < /p > < p id="p0239" num="0239" > (5)停止加压,取出容器中的物料即得到填装性能良好的原料硅块。 < /p > < p id="p0240" num="0240" > 从填装性能良好的原料硅块中切割样品,测量样品的抗压参数为3MPa。从 < !-- SIPO < DP n="21" > -- > 20000克的原料硅块上任意选择七个样品分别测量密度,密度分布范围为 1.79-1.81克/立方厘米,其平均密度为1.802克/立方厘米。 < /p > < p id="p0241" num="0241" > (6)将20000克的原料硅块切割成2000克的小型原料硅块,再放入单晶 炉或多晶炉中。 < /p > < p id="p0242" num="0242" > 实施例95、硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法,其中:采用等压静压方 法,步骤如下: < /p > < p id="p0243" num="0243" > (1)取软质包装材料做成容器; < /p > < p id="p0244" num="0244" > (2)将西门子法、硅烷热分解法、四氯化硅氢还原法或其它化学气相沉积 法产生的颗粒直径在20微米,纯度在99.99999%的硅粉20000克放入软质包装 材料的容器中;加盖密封; < /p > < p id="p0245" num="0245" > (3)将上一步骤中密封好的装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器放入 液体介质中; < /p > < p id="p0246" num="0246" > (4)压力机对放置了装有硅粉或硅小块的软质包装材料的容器的液体介质 加压,加压范围为130MPa;加压时间为8分钟,液体介质不加热; < /p > < p id="p0247" num="0247" > (5)停止加压,取出容器中的物料即得到填装性能良好的原料硅块; < /p > < p id="p0248" num="0248" > (6)将填装性能良好的原料硅块放入密封袋中保存待用; < /p > < p id="p0249" num="0249" > (7)打开密封袋,将填装性能良好的原料硅块放入单晶炉或多晶炉中,用 于硅晶体生产。 < /p > < p id="p0250" num="0250" > 其余系列实施例: < /p > < p id="p0251" num="0251" > 本发明还可以采用实施例1-90中任意实施例提供的工艺参数替换实施例 95的工艺参数,进行各种组合。 < /p > < !-- SIPO < DP n="22" > -- > < /p >
< p > 背景技术 < /p > < p > 本发明全文中涉及的单晶炉是指生长单晶硅的生长炉。 < /p > < p > 本发明全文中涉及的多晶炉是指生长多晶硅的生长炉。 < /p > < p > 本发明全文中涉及的原料硅块是指放入单晶炉或多晶炉,尚没有升温进行 融化和晶体生长的块状的硅,原料硅块作为生产单晶硅或多晶硅的原料。 < /p > < p > 有六个方面的背景技术: < /p > < p > (一)、首先在这里需要特别强调的是:包括US7,175,685在内的所有现有 文献都没有等静压技术可以减少氧化物膜层对单晶炉或多晶炉中硅晶体生长 质量的负面影响的报道。具体来说是现有文献没有由于硅粉经过冷等静压或热 等静压成填装性能良好的作为原料硅块有利于表面的氧化物膜层的减少,因而 可以减少对单晶炉或多晶炉中硅晶体生长质量的负面影响的报道。 < /p > < p > 原料硅块表面的氧化物会给后续工艺造成一系列问题,如导致硅料融化困 难,挥发物与设备元件反应,晶体及最终产品如芯片、电池片等质量下降等。 因而现有技术通常需要使用化学溶液洗涤原料硅块表面的氧化物。 < /p > < p > 现有技术中的作为原料硅块使用的高纯硅块通常经过了高温融化和冷却 的过程,或经过了气相沉积的过程,因而其相对密度为100%,实际密度为2.33 克/立方厘米。这些高纯硅块虽然价格昂贵,但其来源广泛,且容易获得。因 其高致密度和良好的机械性能完全可以耐受化学溶液洗涤对其表面的去氧化 过程。经过检测多组现有技术中提供的来源不同的相对密度为100%,实际密度 为2.33克/立方厘米的原料硅块,其抗压参数通常介于60-206MPa,平均为150 MPa。其具体内容在后文中的表1还会详细展开。 < /p > < p > 而由硅粉经过等静技术获得的原料硅块因为没有经过高温融化和冷却的 过程,其相对密度无法达到100%,因而其耐受化学溶液洗涤表面的抗冲击能力 相对密度为2.33克/立方厘米的传统原料硅块偏弱。 < /p > < p > 由于硅粉的比表面积很大,例如US7,175,685所涉及的硅粉很容易与空气 接触生成氧化膜,即使容忍飞扬的硅粉严重损坏设备的方式强行将硅粉放入单 晶炉或多晶炉中生长,会发现最后生长出的单晶硅或多晶硅的质量偏差,很难 满足市场的对质量的需求。 < /p > < p > (二)、硅原料放入用于硅晶体生长的炉中,例如放入单晶炉中完成单晶 硅的生长,或放入多晶炉中完成多晶硅的生长,是早已非常完善的现有技术, 单晶硅的生长或多晶硅的生长通常都包括硅受热融化、缓慢生长出晶体、冷却 的过程。 < /p > < p > 生成的单晶硅或多晶硅再经过切片之后可以应用于太阳能电池。因为太阳 能电池在国际上有行业普遍遵守的质量的标准,所以切片之前的单晶硅或多晶 硅也要遵守共同的质量的标准。而单晶硅或多晶硅的生长技术大同小异,因而 保证质量的前提下,能否大量采用廉价的硅原料是单晶硅或多晶硅生产商非常 关心的。 < /p > < p > (三)、本发明先介绍作为原料的硅粉或硅块在单晶炉或多晶炉中的应用 的情况。 < /p > < p > 硅粉应用情况:一方面,硅粉因为容易飞扬,影响设备的正常工作和生产 人员的健康,其应用受到极大的限制。另一方面,与硅块对比,硅粉还因为比 面积大,在包装、运输、储藏过程中都非常容易接触空气而被氧化,而被氧化 后的硅粉对最终生产的太阳能电池的质量有一定的负面影响,但其负面影响在 硅粉少量使用的情况下尚能忍受,因而为了降低成本,可以在单晶炉或多晶炉 中的使用很少量的硅粉。但在单晶炉或多晶炉中大比例的直接使用硅粉用于大 幅度降低生产成本成为一种不可能实现的奢望。其具体内容在后文中还会详细 展开。 < /p > < p > 硅块应用情况:以块状形态存在的作为原料的硅块是目前放入单晶炉或多 晶炉中的主要形式。 < /p > < p > 应用于太阳能领域或半导体领域的单晶炉或多晶炉中作为原料硅块需要 满足两个最基本要求有:重量纯度要求是99.99%-99.9999999%,优选是 99.999%-99.9999999%,最好是99.9999%-99.9999999%。硅块需要有一定的抗 压性能,这样一来硅块就不太容易因移动而散落导致的飞扬的粉尘损坏设备和 操作人员的健康。 < /p > < p > 如果纯度太高,例如99.9999999999%属于半导体领域使用的纯度的硅成本 极其高昂,使用于太阳能领域并不经济。 < /p > < p > 如果纯度太低,在单晶炉或多晶炉中所制造的硅锭质量太差,无法满足实 际要求;在99.99%--99.999%之间的纯度级别虽然比较低,但如果与其他高纯 的硅料混合使用,也能勉强满足硅锭质量要求。作为太阳能领域的主流原料来 说,采用99.999%-99.9999999%或99.9999%-99.9999999%是最合适的。 < /p > < p > 在这里需要特别强调的是同时满足有一定的抗压性能和 99.999%-99.9999999%或99.9999%-99.9999999%的硅块主要是来源于气相沉积 法,特别是由含硅的化合物(如三氯氢硅和硅烷等)经过高温化学气相沉积得 到。其密度是2.33克/立方厘米左右。具体内容还可以参看之后的表2。 < /p > < p > 从半导体行业、太阳能行业回收的报废的但纯度很高的硅块因为已经是采 用过铸锭工序,其密度也是2.33克/立方厘米左右,且抗压性能优越。其重量 纯度是99.9999%-99.9999999999%。 < /p > < p > (四)、目前现有技术中还没有很好的将硅粉大量的应用在单晶炉或多晶 炉中的合适方法。 < /p > < p > 原因如下: < /p > < p > 具有晶体结构的硅材料(单晶硅和多晶硅)已经广泛应用在半导体、太阳 能和集成电路行业中。这些硅材料通常是由高纯度硅料经过融化和晶体生长后 得到。所使用的高纯度硅料通常是由含硅的化合物(如三氯氢硅和硅烷等)经 过高温化学气相沉积得到。 < /p > < p > 硅料制造厂生产的高纯硅料主要有两种形态,块/棒状和粗颗粒状。块/棒 状硅料一般是由大的高纯硅棒/硅锭经过破碎后得到;粗颗粒状的硅料一般是 在化学气相沉积中采用流化床工艺制备的,这些颗粒的直径一般在几百微米到 毫米级。这两种形态的硅料便于运输,在晶体生长用坩埚中的堆积密度高,填 充因子通常大于50%,因此在工业生产中获得了广泛地应用。 < /p > < p > 硅的粗颗粒通常来自流化床工艺中。这些过程同时也产生极其细小的硅 粉,尺寸范围是亚微米至数百微米,这些硅粉作为伴随粗颗粒硅的副产物存在。 另外还有直接利用硅烷气体在高温下热解,生产微米和亚微米级的硅粉。这些 极其细小的硅粉通常涉及旋风收尘或过滤器粉沉积的时候,而这两种粉的尺寸 范围通常也不一样。 < /p > < p > 但是,目前作为流化床等工艺中副产物的极其细小的硅粉很难在晶体生长 等领域获得应用,这主要有以下几个原因:(1)细粉料容易飞扬。在晶体生长 等过程中,一般均需要对设备先抽真空再充入合适的保护气体。由于粉状物料 粒度小,重量轻,在抽真空及充入保护气体时,非常容易随气流四处飞扬。这 些粉料不仅会损坏设备元件,影响工艺和产品的稳定性,甚至会造成严重的安 全事故。另外,在装料过程上,飞扬的粉尘还会吸入人体,容易造成矽肺病等 职业疾病。(2)堆积密度小。这些细粉状物料由于颗粒粒度小,在堆积时非常 蓬松,松装密度很小,导致在运输和存放时需要更大的空间,更重要的是在晶 体生长时无法一次装入更多的物料,而且其易飞扬的特点又导致粉料无法作为 二次加料使用。以硅为例,细粉状硅料的松装密度为0.25-1g/cm3,远远小于纯 硅块2.33g/cm3的密度,这导致硅料装填量很小。以内部尺寸为69cm×69cm× 42cm的方坩埚为例,通常可装填240至300Kg左右的硅料,对硅粉则至多只能装 填150Kg左右。(3)细粉料由于粒度小,比表面面积大,暴露在空气中容易发 生氧化等反应。同样以硅为例,粉状硅料暴露在空气中容易发生氧化反应,结 果会在硅粉的表面形成一层氧化物膜。另外,细硅粉在空气中还容易受潮,吸 附的水分又会进一步促进氧化物的生成。这些氧化物会给后续工艺造成一系列 问题,如导致硅料融化困难,挥发物与设备元件反应,晶体及最终产品如芯片、 电池片等质量下降等。因此,在晶体生长中,极其细小的硅粉料的使用始终受 到限制。 < /p > < p > 由于以上原因,虽然流化床工艺得到的细粉状硅料同样具有很高的纯度, 但是并未得到广泛的使用。这是流化床工艺硅转化效率低,未能广泛推广的一 个主要原因。到目前为止,还没有找到一种有效利用这些细粉状硅料的方法。 < /p > < p > 为了最大限度的开发硅粉的应用,本发明做过下列实验:将运输和存放时 间为4个月的高纯硅粉,在容忍飞扬的硅粉严重损坏设备的方式下强行将硅粉 放入单晶炉或多晶炉中完成长达30-60小时的晶体生长之后,取出硅晶体切片 后测量其性能,发现无法全部的满足太阳能电池的质量要求。必须重新将硅晶 体再次放入单晶炉或多晶炉中完成长达30-60小时的晶体生长之后,再次取出 的硅晶体切片后测量其性能,才能全部的满足太阳能电池的质量要求。而二次 硅晶体生长的工艺所涉及的成本是生产企业很难承受的。我们分析原因:硅粉 本身并没有其他污染,但其表面积太大所生成的氧化膜是影响质量的重要原 因。 < /p > < p > 近年来,随着半导体和光伏产业的发展,尤其是光伏产业的突飞猛进,硅 料紧缺日益严重,硅料已经成为制约这些行业发展的决定性因素。因此,人们 迫切需要寻找到一种能够有效使用这些高纯度超细粉料的可行性方法。即使在 硅料充足的将来,这种方法对降低生产成本,提高竞争力,促进行业发展,尤 其是光伏产品的大范围推广具有重大的意义。 < /p > < p > 另外,由于在单晶炉或多晶炉中完成全部的晶体生长工艺所需时间很长, 一般为数十小时。这样一来,努力增加坩埚填装量的尝试对提高生产效率和节 约能源十分有意义。 < /p > < p > 美国专利US7,175,685是与本发明最接近的技术报道。 < /p > < p > 在US7,175,685中已经看到了充分利用硅粉的重要性,US7,175,685提出了 依靠简单的干压方法来增加硅粉密度从而增加坩埚填装量的技术方案,但我们 发现US7,175,685的技术方案只涉及依靠简单的干压方法来增加硅粉密度的技 术要点,却忽略了简单的干压方法成型后硅块依然容易崩开,或者硅块的局部 表面依然容易有硅粉脱落的不利因素。 < /p > < p > US7,175,685的摘要中记载的内容为:“一种用于制造硅锭的颗粒状硅材 料,包括一种硅块以及一种用于制备硅块的方法,所述的硅块是采用廉价的高 纯度硅粉为制备原料,具体方法是通过加入一定量的硅粉,硅粉中可以加入特 定的添加剂以及粘接剂,在常温下,以一定的压力对硅粉进行干压得到硅块, 该硅块具有50-75%的硅元素的理论密度,硅块的重量范围在1.0克-3.0克,优 选的重量为2.3克,硅块的直径范围在10毫米-20毫米,优选的直径为14毫米, 硅块的高度范围在5毫米-15毫米,优选的高度为10毫米。” < /p > < p > US7,175,685的第23条权利要求中记载的内容为:“所述的干压的步骤包 括采用压力大于或等于约10000牛顿的平均压力来压制上述的硅粉。” < /p > < p > US7,175,685的第8条权利要求中记载的内容为:“所述的用于制备硅锭的 硅块,所述的硅块的直径约为14毫米,硅块的高度约为10毫米。” < /p > < p > US7,175,685的第12条权利要求中记载的内容为:“用于制备硅锭的硅块, 包括采用至少约10000牛顿的压力来干压硅粉,所述的硅粉中可以加入特定的 添加剂和粘接剂,所述的硅块具有60-75%的硅元素的理论密度,硅块的重量 约为2.3克,硅块的直径约为14毫米,硅块的高度约为10毫米。” < /p > < p > US7,175,685尽管给出的压力参数是10000牛顿,但US7,175,685通篇没有 提到10000牛顿的受力面积,没有指出是机械的工作压力,也没有指出硅块的 受力面积,我们结合US7,175,685全文可以的到的结论:该专利技术方案是通 过单向的干压方法得到的直径为14毫米,高度为10毫米的圆柱状的硅块,这是 典型的模仿药物压片技术。 < /p > < p > 在实验室中我们采用过单向干压的方式,简单而形象的就是模仿药粉压片 技术,在筒形的模具中,填入一定量的硅粉,在筒形的模具的顶部或底部加压, 得到密度适当增加的圆柱形硅块,由于采用的是一端或两端加压的方式,我们 将这样的加工方式称为单向干压或双向干压。单向干压或双向干压所得的硅块 密度增加有限制,由于压制设备的加压范围偏小,所施加的压力及加压方式有 限,最重要的是因为缺乏四周的加压,及硅粉的压力传导能力较差,使得硅块 形成很大的压力梯度,在中部较大的低压力区域,硅粉将无法得到紧密结合, 从而使制得的硅块在从模具中取出的时候,仍然容易断裂,容易扬起硅粉尘, 使得硅块应用受限制。 < /p > < p > 例如我们在筒形模具中填满平均直径为10微米的硅粉,模仿药粉压片的双 向干压方式,打开模具后得到圆柱状的硅块,由于整个硅粉的受力不均匀,所 得到的硅块表现为整体的密度不均匀,例如,圆柱顶端局部密度远高于圆柱中 间的密度,圆柱中间甚至出现大的裂纹等缺陷,整个圆柱形硅块还是容易断裂, 扬起硅粉尘。如果将其装入单晶炉或多晶炉中会很容易被保护气体的气流带 动,严重影响正常生产。 < /p > < p > 可见尽管在筒形模具中模仿药粉压片的成型原理,按单向干压或双向干压 方式可以得到实心密度高达0.9-1.7克/立方厘米的硅块,但由于硅块内部结构 的不均匀,这样的硅块有的表现为表面硅粉脱落;有的表现为从筒形模具中脱 出的时候硅块大部分直接崩裂重新回到硅粉状态;有的表现在运输和传递过程 中容易断裂,同样产生崩裂,影响其在单晶炉或多晶炉中的正常应用。 < /p > < p > 采集按单向干压或双向干压所得的整体密度高达0.9-1.9克/立方厘米的 硅块上的样品进行抗压实验,我们发现单向干压或双向干压硅块在抗压性能方 面表现不佳。甚至用手指稍微用力就能使得硅块崩开。 < /p > < p > US7,175,685的第12条权利要求中记载的内容描述为可以免于采用粘合添 加剂得到硅块。 < /p > < p > 为了进一步研究US7,175,685,可以做如下实验: < /p > < p > 采用了本申请人开发的特种粘合添加剂,该特种粘合添加剂由聚乙烯醇和 聚乙烯缩丁醛或聚乙二醇按一定比例混合而成,再按重量比0.1-10%添加到平 均直径为10微米的硅粉中,施加很大的压力(10-100MPa)在圆筒状模具中上下 两端实行双向干压,所得到的硅块产品的抗压性能依然不佳。 < /p > < p > 本发明所涉及的硅块产品的抗压性能是指:将一定尺寸大小的硅块,放入 压机中,测量崩碎时候的压力或压强作为衡量硅块是否具有合适填装性能的重 要指标。 < /p > < p > 我们改装了一台药粉压片机器进行简单的实验例,套用传统的药物粉的压 片技术,在直径为20毫米,长度为10毫米的圆筒形模具中装入硅粉,向硅粉 单向施加10MPa压力。加压完毕后,在从筒形模具中取出圆柱状的硅块的时候, 硅块发生崩裂,无法进行下一步的密度测量和抗压试验。 < /p > < p > 又例如套用传统的压片技术,在直径为100毫米的,长度为300毫米的筒形 模具中加入硅粉,向硅粉单向施加60MPa的压强。加压完毕后,在从筒形模具 中取出圆柱状的硅块的时候,硅块从中部崩裂,并且表面有少量硅粉剥落。取 加压接触面的硅块表面的一个立方厘米的立方小块,测量密度为1.68克/立方 厘米。另外取距离加压接触面60厘米处的另一个立方厘米的立方小块,测量密 度为1.33克/立方厘米,二者密度相差幅度约为21%。而距离加压接触面150厘 米处圆柱状的硅块的正中出现开裂,裂纹处的密度视为0,则二者密度相差幅 度为100%。抗压试样则在制备过程中碎裂,无法进行抗压测试。 < /p > < p > 在这里需要特别强调的是US7,175,685即使勉强能压制成型,但其抗压能 力非常差,甚至到了无法进行抗压测试的程度,其硅块的抗压能力与本发明下 文中提供的硅块所具有的良好的抗压性能是有明显区别的。 < /p > < p > 采用US7,175,685的干压技术尽管能得到密度高于松装硅粉的高密度的硅 块,但上述两个干压压片技术得到的硅块填装性能较差,首先具体表现在抗压 参数不理想。其次表现为内部的密度也不均匀。 < /p > < p > 尤其是采用US7,175,685的干压技术尽管能得到密度高于松装硅粉的高密 度的硅块,但抗压参数不理想导致将该硅块在从模具中取出、运输、放入单晶 炉或多晶炉过程中容易扬起硅粉尘或硅块断裂,可见US7,175,685的干压技术 不能完全解决硅粉尘扬起或硅块断裂的技术问题。 < /p > < p > 我们还注意到US7,175,685没有任何关于削弱硅粉或硅块与空气接触生成 氧化膜的技术提示。 < /p > < p > (五)、本发明还特别介绍烧结法获得的硅块,现有技术CN2008100314982 是将纯度为99.0-99.9%的冶金硅在1050-1150℃进行烧结的,现有技术 JP2004284929A采用1200-1412℃,1000大气压条件下进行烧结获得相对密度为 99.9%的硅块,应用于半导体领域。 < /p > < p > 烧结法因为最大的特点是在1000℃以上甚至是接近于硅熔化的温度条件 下,获得的高致密的硅块,其生产设备要求很高,且能源消耗很高,因而生产 成本非常高。其抗压性能也接近于相对密度为100%而实际密度为2.33克/立方 厘米的来源于气相沉积法的硅块。或者烧结法得的高致密的硅块其抗压性能也 接近于采用过铸锭工序的从半导体行业、太阳能行业回收的报废的但纯度很高 的硅块。 < /p > < p > 我们列一个简单表格来说明现有技术领域中各种硅块的抗压性能:表1 < /p > < p > < /p > < p > < /p > < p > < /p > < p > < /p > < p > (六)、现有技术中也有将硅粉通过等静压方法制成硅块的报道,例如: 第27卷第2期2006年6月的陶瓷学报报道的“水分和粘结剂含量对坯体冷等静 压成型和性能的影响”文章中就涉及以Si粉(粒度≤0.044mm)和聚乙烯醇 水溶液(PVA,其中聚乙烯醇质量份数为5%)按一定比例混匀,过筛造粒,振动 装料后进行冷等静压成型制成硅块的报道。该文献尚停留在依靠聚乙烯醇粘合 剂来改善等静压成型的研究。研究了水分和PVA含量对硅粉坯体成型和性能的 影响。但该文献没有涉及硅粉通过等静压方法的到的硅块应用于放入单晶炉或 多晶炉中,用于硅晶体生长的初始原料的内容。 < /p > < p > US20070014682也报道了加入粘合剂结合干压法获得硅块的报道。并用于 硅融化领域。但US20070014682不涉及等静压技术。 < /p >
本发明涉及硅粉在单晶炉或多晶炉中的应用方法。本发明将颗粒直径在0.1微米-100微米的硅粉冷等静压或热等静压成0.2克-2000000克的填装性能良好的原料硅块后,放入单晶炉或多晶炉中;冷等静压的静压技术参数范围为:10-800Mpa;热等静压的静压技术参数范围为:10-800MPa;温度技术参数范围为:30-1400℃。该填装性能良好的原料硅块有良好抗氧化性能和抗压性能,不容易崩裂、断裂,也不容易从表面脱落硅粉。
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