专利名称：冷坩埚处理方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金法提纯多晶硅设备处理方法，具体涉及冷坩埚处理方法。
背景技术：
矿石能源的逐渐枯竭及社会发展对能源需求之间的矛盾越来越明显，同时矿石能源的大量消耗所引发的环境危机也越来越受到世界各国的重视。在此背景下，光伏产业近几年得到了长足的发展，被认为是未来世界经济的新增长点之一。光伏产业作为高新产业，要想健康持续地发展，就必须克服以下技术难题低成本、环境友好的多晶硅生产技术，智能电网技术，大型储能技术等。其中低成本、环境友好的多晶娃生产技术尤为重要。多晶硅材料作为制造集成电路硅衬底、太阳能电池等产品的主要原料，是发展信 息产业和新能源产业的重要基石。目前生产多晶硅的主要技术为西门子法，但由于其产能低、成本高、环境威胁大等缺点，限制了光伏产业低成本、大众化的商业运行及推广。研发推广一种适合光伏产业发展的、低成本、环境友好的多晶娃生产技术成为光伏产业发展的必要条件之一。除此之外，本领域也发展出了多种低成本多晶硅的制备方法，主要有冶金法、流化床法、锌还原法。其中冶金法硅提纯技术由于其低成本、环境友好又适合工业化生产需求，得到了广泛的关注。冶金法硅提纯主要任务是在前期去除硼磷的基础上再通过定向凝固法去除金属及过度金属杂质，并最终得到适合于光伏产业需求的纯度为6N左右的多晶硅。早在1975年，德国WACKER公司就率先采用了冶金法来制造太阳能级电池硅，之后，技术不断改进，质量不断提高，其太阳能电池的效率达到了 21%，接近单晶硅太阳能电池。之后的日本JFE和新日铁公司，美国的Dow Corning及MEMC公司，挪威ELKEM SOLAR公司等都对冶金法硅提纯做了大量的研究并取得了一定的成果。在市场的刺激下，近几年国内的很多企业在冶金法硅提纯方面作了大量的尝试。就国内冶金法硅提纯的现状而言，冶金法硅提纯还面临着这样或那样的一些问题，主要是成本太高或纯度不够。个别公司追求高纯度，但其成本太高，与西门子法产品相比成本上没有竞争优势，长期发展企业很难生存。另外有些公司追求低成本但其产品纯度较低，这样生产出的产品只能以低价卖出，作为西门子法产品的一个产能补充，长远看只能是权益之计。到目前为止，虽然有的企业在个别提纯环节上取得了一些突破，但还没有一家企业真正拥有完整的、低成本、环境友好的冶金法生产高纯度多晶硅的整套核心技术。冶金法提纯多晶硅技术及制作高效太阳能电池技术，无论在国际或国内都还未形成规模化生产，但由于冶金法硅提纯技术产能大、环境友好、成本低等突出的特性，有着巨大的市场潜力和发展空间。目前，冷坩埚提纯多晶硅是冶金法提纯多晶硅的一种重要方法，该方法具有以下几点优势
I、避免了高温提纯过程中的二次污染，采用冷坩埚技术对多晶硅进行提纯冶炼避免了传统冷坩埚材料的杂质沾污；2、与传统冶金法提纯技术相比降低生产成本，采用冷坩埚技术对多晶硅进行提纯冶炼避免使用价格昂贵的石英和石墨冷坩埚以大幅度降低多晶硅生产的成本，获得低成本高纯太阳能级多晶硅，从而降低光伏发电成本。3、冷坩埚技术对整个生产过程环境非常友好，不产生废水、废气及废渣。利用冷坩埚设备提纯硅已经实现量产，从99%—99. 9%的工业硅提纯到99. 9999%以上的太阳能级多晶硅。冷坩埚提纯技术作为一种新技术用于生产过程中，冷坩埚清洗、处理、试水到成品冷坩埚这些环节存在着操作复杂、不连贯、耗时耗力，最终成品冷坩埚的质量也很差等缺点，容易引起产品质量、生产效率、生产安全等方面的问题，严重影响了正常的生产秩序
发明内容
本发明的目的是提出一种冷坩埚处理方法。为实现上述目的，本发明提出一种冷坩埚处理方法，用于处理提纯硅之后的冷坩埚，所述冷坩埚包括底壁和侧壁，所述侧壁由多根金属管拼接形成，所述冷坩埚处理方法包括以下步骤步骤10 :将所述冷坩埚放置于清洗工位，将冷坩埚的外部和内部进行清洗；步骤20 :在所述冷坩埚到达打压试水工位后，将所述冷坩埚的多根所述金属管在所述打压试水工位进行打压试水，以检测所述多根金属管是否漏水步骤30 :在确定所述多根金属管不漏水之后并且所述冷坩埚到达填缝工位后，利用耐火材料将所述冷坩埚的相邻两根所述金属管之间的缝隙进行填充；步骤40 :在所述冷坩埚到达缠绕玻璃丝带工位后，在所述冷坩埚的侧壁缠绕玻璃丝带；步骤50 :在所述冷坩埚到达烘干工位后，将所述冷坩埚进行烘干；步骤60 :在所述冷坩埚到达裹绝缘板工位后，将绝缘板裹在所述冷坩埚的所述侧壁上，并将所述绝缘板进行固定；步骤70 :在所述冷坩埚到达再次试水工位后，将所述冷坩埚的多根所述金属管再次试水。在本发明一实施例中，所述步骤20包括步骤21 :检测所述冷坩埚是否漏水；步骤22 :如在步骤21中检测到任一根所述金属管漏水之后，在修理工位对漏水的所述金属管进行替换，并在替换之后重新检测所述多根金属管是否漏水，直到每一根所述金属管不漏水之后，进入所述步骤30。在本发明一实施例中，所述打压试水工位和所述修理工位之间连接有导轨，步骤22中是将所述冷坩埚通过所述导轨往返传送于所述打压试水工位和所述修理工位之间。在本发明一实施例中，步骤70包括步骤71 :检测所述冷坩埚的所述多根金属管是否漏水；步骤72 :如在步骤71中检测到所述冷坩埚的任一根所述金属管漏水之后，去除所述冷坩埚上缠绕的所述玻璃丝带和所述绝缘板，并返回步骤10。 在本发明一实施例中，所述再次试水工位和所述清洗工位之间连接有导轨，所述步骤72中是通过导轨将所述冷坩埚从所述再次试水工位传送至所述清洗工位。在本发明一实施例中，所述绝缘板为聚四氟板。在本发明一实施例中，所述步骤20中是通过水泵对每一根所述金属管进行加压试水。在本发明一实施例中，所述冷坩埚的所述多根金属管为铜管。在本发明一实施例中，所述冷坩埚的底壁由不锈钢材料制成。在本发明一实施例中，步骤60中是通过玻璃胶带对所述绝缘板裹于所述冷坩埚的所述侧壁上，并通过缠绕玻璃丝带的方法对所述绝缘板进行固定。本发明通过一整套系统的处理流程能够进一步提升冷坩埚的加工质量和处理效率。本发明不仅能够操作简单、连贯、省时省力，而且能更大程度上提高成品冷坩埚质量，使其尽可能在硅提纯过程中提高产量、少出安全事故，还能够实现工业化大规模生产。
图I所示为冷坩埚的立体示意2所示为本发明提出的冷坩埚处理方法的流程图。
具体实施例方式图I所示为冷坩埚的立体示意图，如图I所示，冷坩埚I包括底壁11和侧壁12。底壁11由不锈钢材料制成，侧壁12由多根紧密相邻的金属管121并排形成，其中每一根金属管121的底部具有外螺纹(图未示)，底壁11具有多个对应的螺纹孔(图未示)，每一根金属管121通过螺纹连接的方式旋入底壁11的螺纹孔中。一般来说，上述金属管121是铜管。图2所示为本发明提出的冷坩埚处理方法的流程图。如图2所示，在每一次提纯硅之后，本发明的冷坩埚处理方法需要通过下述步骤进行处理，以用于再一次提纯硅。本发明的具体过程为步骤10 :清洗，将提纯硅后出炉的冷坩埚放在清洗工位，打开高压水枪将冷坩埚I冲洗干净，即把冷坩埚壁上的泥块和附着物冲掉，洗净冷坩埚I内部的残留物，进入步骤20 ； 步骤20 :打压试水，在冷坩埚I到达打压试水工位，将冷坩埚I与试水托盘固定在一起，打开试水按钮启动水泵，向每一根金属管121内注水，当水压达到O. 3MPa时开始计时，到达一定时间(例如半小时)后检测金属管121和底座11的螺纹连接部分是否漏水。检测结果有以下两种情况a、如冷坩埚I的任意一根金属管121漏水，将该金属管121拆卸替换后再试水，直至每一根金属管121都不漏水；在本实施例中，如果冷坩埚I的任一根金属管121漏水，则将冷坩埚I从打压试水工位移送至修理工位，将金属管121拆卸替换后再返回打压试水工位进行重新试水，多次重复直至每一根金属管121都不漏水，进入步骤30 ；b、如冷坩埚I的每一根金属管121都不漏水，进入步骤30 ；步骤30 :填缝，在冷坩埚I到达填缝工位后，利用耐火材料将冷坩埚的相邻金属管121之间的缝隙填充缝隙均匀填实，以保证在提纯硅的过程中不漏硅，之后进入步骤40 ；步骤40 :缠绕玻璃丝带，在冷坩埚I到达缠绕玻璃丝带工位后，利用自动缠绕机将冷坩埚缠绕玻璃丝带，在本实施例中优选为将冷坩埚的侧壁12缠满玻璃丝带，进入步骤50 ；步骤50 :烘干，在冷坩埚I到达烘干工位后，使用加热器自动进入冷坩埚I的内部，从内部开始间断加热，到达一定时间后，加热器离开，进入步骤60 ；步骤60 :裹绝缘板，在冷坩埚I到达裹绝缘板工位后，将绝缘板裹在所述冷坩埚I的侧壁12上，并将所述绝缘板进行固定，在本实施例中，是用玻璃胶带将绝缘板裹在冷坩埚的侧壁12上，再次启动自动缠绕机，用玻璃丝带把绝缘板裹紧在冷坩埚I上，进入步骤70 ；步骤70 :再次试水，在冷坩埚到达再次试水工位后，打开试水按钮，利用水泵对多 根金属管121进行再次加压试水；到达一定时间(例如30分钟后)试水停止，有以下两种情况a、如冷坩埚I的任意一根金属管121漏水，则将冷坩埚I的侧壁12上缠绕的玻璃丝带和裹装的绝缘板去除，重新返回步骤10，进行清洗以及后续的步骤20至步骤70 ；b、如冷坩埚I的每一根金属管121都不漏水，则做成成品冷坩埚。 在本发明一实施例中，上述绝缘板为聚四氟板。此外，上述各工位之间优选是通过导轨相连，以使冷坩埚能够通过小车从一个工位到达另一个工位，使操作连贯，省时省力。也即，清洗工位和打压试水工位、打压试水工位和填缝工位、填缝工位和缠绕玻璃丝带工位、缠绕玻璃丝带工位和烘干工位、烘干工位和裹绝缘板工位、裹绝缘板工位和再次试水工位之间均连接有导轨。此外，打压试水工位和修理工位之间也连接有导轨，以及再试水工位和清洗工位之间也连接有导轨，方便使用者多次反复对冷坩埚I进行维修。本发明冷坩埚处理方法的步骤10和步骤20之间还包括步骤IOa :将所述冷坩埚I通过导轨传送至所述打压试水工位。步骤20和步骤30之间还包括步骤20a :将所述冷坩埚I通过导轨传送至所述填缝工位。步骤30和步骤40之间还包括步骤30a :将所述冷坩埚I通过导轨传送至所述缠绕玻璃丝带工位。步骤40和步骤50之间还包括步骤40a :将所述冷坩埚I通过导轨传送至所述烘干工位。步骤50和步骤60之间还包括步骤50a :将所述冷坩埚I通过导轨传送至所述裹绝缘板工位。步骤60和步骤70之间还包括步骤60a :将所述冷坩埚I通过导轨传送至所述再次试水工位。通过本发明的上述步骤处理之后的冷坩埚，使其操作简单、连贯、省时省力，而且能更大程度上提高成品冷坩埚质量，从而实现工业化大规模生产。虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在所附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种冷坩埚处理方法，用于处理提纯硅之后的冷坩埚(I)，所述冷坩埚(I)包括底壁(11)和侧壁(12)，所述侧壁(12)由多根金属管(121)拼接形成，其特征在于，所述冷坩埚处理方法包括以下步骤 步骤10 :将所述冷坩埚(I)放置于清洗工位，将冷坩埚(I)的外部和内部进行清洗；步骤20 :在所述冷坩埚(I)到达打压试水工位后，将所述冷坩埚(I)的多根所述金属管(121)在所述打压试水工位进行打压试水，以检测所述多根金属管(121)是否漏水 步骤30 :在确定所述多根金属管(121)不漏水之后并且所述冷坩埚(I)到达填缝工位后，利用耐火材料将所述冷坩埚(I)的相邻两根所述金属管(121)之间的缝隙进行填充；步骤40 :在所述冷坩埚(I)到达缠绕玻璃丝带工位后，在所述冷坩埚(I)的侧壁(12)缠绕玻璃丝带； 步骤50 :在所述冷坩埚(I)到达烘干工位后，将所述冷坩埚(I)进行烘干； 步骤60 :在所述冷坩埚(I)到达裹绝缘板工位后，将绝缘板裹在所述冷坩埚(I)的所述侧壁(12)上，并将所述绝缘板进行固定； 步骤70 :在所述冷坩埚(I)到达再次试水工位后，将所述冷坩埚(I)的多根所述金属管(121)再次试水。
2.根据权利要求I所述的冷坩埚处理方法，其特征在于，所述步骤20包括 步骤21 :检测所述冷坩埚(I)是否漏水； 步骤22 :如在步骤21中检测到任一根所述金属管(121)漏水之后，在修理工位对漏水的所述金属管(121)进行替换，并在替换之后重新检测所述多根金属管(121)是否漏水，直到每一根所述金属管(121)不漏水之后，进入所述步骤30。
3.如权利要求2所述的冷坩埚处理方法，其特征在于，所述打压试水工位和所述修理工位之间连接有导轨，步骤22中是将所述冷坩埚(I)通过所述导轨往返传送于所述打压试水工位和所述修理工位之间。
4.根据权利要求2所述的冷坩埚处理方法，其特征在于，步骤70包括 步骤71 :检测所述冷坩埚(I)的所述多根金属管(121)是否漏水； 步骤72 :如在步骤71中检测到所述冷坩埚(I)的任一根所述金属管(121)漏水之后，去除所述冷坩埚(I)上缠绕的所述玻璃丝带和所述绝缘板，并返回步骤10。
5.如权利要求4所述的冷坩埚处理方法，其特征在于，所述再次试水工位和所述清洗工位之间连接有导轨，所述步骤72中是通过导轨将所述冷坩埚(I)从所述再次试水工位传送至所述清洗工位。
6.如权利要求I所述的冷坩埚处理方法，其特征在于，所述绝缘板为聚四氟板。
7.如权利要求I所述的冷坩埚处理方法，其特征在于，所述步骤20中是通过水泵对每一根所述金属管(121)进行加压试水。
8.如权利要求I所述的冷坩埚处理方法，其特征在于，所述冷坩埚(I)的所述多根金属管(121)为铜管。
9.如权利要求I所述的冷坩埚处理方法，其特征在于，所述冷坩埚(I)的底壁由不锈钢材料制成。
10.如权利要求I所述的冷坩埚处理方法，其特征在于，步骤60中是通过玻璃胶带将所述绝缘板裹于所述冷坩埚(I)的所述侧壁(12)上，并通过缠绕玻璃丝带的方法对所述绝缘板进行 固定。
全文摘要
本发明提出一种冷坩埚处理方法，用于处理提纯硅之后的冷坩埚，本发明的冷坩埚处理方法包括清洗、打压试水、填缝、缠绕玻璃丝带、烘干、裹绝缘板、再试水的步骤。本发明通过一整套系统的处理流程能够提高坩埚处理效率及质量，更好地适应规模化生产。
文档编号C01B33/037GK102874815SQ20121039736
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者霍佃鑫, 董志远, 赵有文, 倪海江, 王起发, 马承鸿 申请人:包头市山晟新能源有限责任公司