Устройство для раскалывания поликристаллического кремния
Изобретение предназначено для раскалывания поликристаллического кремния. Устройство для раскалывания содержит трансформатор (В) высокого напряжения, выпрямитель (G) высокого напряжения, зарядный конденсатор (С), размыкающий переключатель (K), бак (F) для воды и первый (1) и второй (2) электроды. Электроды погружены в бак (F) для воды. Первый и второй электроды расположены с расстоянием между ними. Первичная обмотка трансформатора подключена к питанию от сети. Первый вывод вторичной обмотки трансформатора высокого напряжения последовательно подключен к выпрямителю, размыкающему переключателю и первому электроду. Второй вывод вторичной обмотки заземлен и подключен ко второму электроду. Зарядный конденсатор подключен между общим выводом выпрямителя и переключателя и общим выводом вторичной обмотки и второго электрода. Изобретение обеспечивает получение поликристаллического кремния высокого качества. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.
Область техники
Настоящее изобретение относится к области технологии разламывания поликристаллического кремния и, в частности, к способу разламывания поликристаллического кремния и устройству для разламывания поликристаллического кремния.
Предпосылки создания изобретения
С постепенным истощением ископаемого топлива и возрастающим серьезным загрязнением окружающей среды крайне необходимым является поиск не загрязняющей, возобновляемой энергии. Использование наилучшим образом солнечной энергии имеет большое экономическое и стратегическое значение для достижения устойчивого развития низкоуглеродистой парадигмы. Поликристаллический кремний является основным сырьем для изготовления солнечных фотоэлекрических элементов. Разламывание поликристаллического кремния, как заключительная производственная технология для предприятия по производству поликристаллического кремния, непосредственно связано с качеством поликристаллического кремния и с прибылью предприятия.
В последнее время на большинстве предприятий по производству поликристаллического кремния поликристаллический кремний разламывают путем использования способов механического разламывания, которые могут быть подразделены на способы разламывания вручную и автоматические способы разламывания. В способе разламывания вручную поликристаллический кремний разбивают с помощью молотка (или других жестких инструментов), а затем просеивают и упаковывают. В автоматическом способе разламывания поликристаллический кремний дробят с помощью устройства для механического разламывания (например, щековой дробилки, ударной дробилки и т.п.). В вышеуказанных двух способах поликристаллический кремний разламывают благодаря давлению, генерируемому за счет механического столкновения между инструментом для разламывания и разламываемым поликристаллическим кремнием, и оба способа страдают от недостатков, представленных ниже.
1. Механическое столкновение между инструментом для разламывания и разламываемым поликристаллическим кремнием неизбежно вызывает загрязнение металлом, в частности загрязнение железом, которое значительно снижает срок службы неосновного носителя поликристаллического кремния.
2. В процессе механического разламывания неизбежно генерирование огромного количества осколков и микропорошка со снижением, таким образом, выхода и ухудшением качества поликристаллического кремния и очень сильным ухудшением выгоды предприятия.
3. Осколки и микропорошок, образующиеся в процессе разламывания, могут загрязнять окружающую среду и наносят ущерб здоровью сотрудников, помимо того, что мельчайшая пыль является воспламеняемой и взрывоопасной на воздухе, что составляет скрытую опасность.
В дополнение, традиционные способы разламывания поликристаллического кремния едва ли могут достигнуть эффективного управления размерами разломанного поликристаллического кремния. Однако размеры разломанного поликристаллического кремния имеют огромное значение для предприятия по производству поликристаллического кремния, и причины этого разъясняются следующим образом. Для поликристаллического кремния, перед его разламыванием, он обычно представляет собой цилиндрический стержень из поликристаллического кремния диаметром 80-200 мм, длиной 200 2800 мм и гладкой поверхностью или поверхностью с наростами на ней, или кусок поликристаллического кремния с линейным размером 80-300 мм. Однако разломанный поликристаллический кремний имеет неправильную форму и случайно распределенные размеры. Согласно соответствующему национальному стандарту, диапазон распределения размеров разломанного поликристаллического кремния указан следующим образом: поликристаллический кремний с линейным размером 6-25 мм занимает самое большее 15% от общей массы; поликристаллический кремний с линейным размером 25-50 мм занимает 15-35% от общей массы; а поликристаллический кремний с линейным размером 50-100 мм занимает по меньшей мере 65% от общей массы. Иными словами, линейный размер 50-100 мм является оптимальным размером для разломанного поликристаллического кремния. Поскольку в процессе разламывания поликристаллического кремния неизбежно образование некоторого количества мелкоразмерных кусков кремния, допускается только небольшое количество поликристаллического кремния с линейным размером 6-25 мм.
Сущность изобретения
Ввиду вышеуказанных недостатков, существующих в предшествующем уровне техники, техническая задача, решаемая настоящим изобретением, представляет собой обеспечение способа и устройства для разламывания поликристаллического кремния, с помощью которого поликристаллический кремний может быть разломан равномерно, образуется меньше порошка, не происходит загрязнения металлом и разломанный поликристаллический кремний имеет высокое качество.
Техническое решение, используемое для решения технических задач настоящего изобретения, представляет собой способ разламывания поликристаллического кремния, содержащий этапы
помещения поликристаллического кремния в бак для воды, содержащий воду, и
приложения мгновенного высокого напряжения к баку для воды таким образом, чтобы в воде бака для воды возникал разряд высокого напряжения для разламывания поликристаллического кремния.
Иными словами, в настоящем изобретении в баке для воды неудержимо возникает электростатический разряд высокого напряжения в результате резкого изменения давления, вызванного гидроэлектрическим эффектом (импульсным разрядом) в закрытом резервуаре для жидкости. Интенсивная ударная волна, генерируемая таким разрядом, может разрушить поликристаллический кремний в баке для воды, таким образом решая проблему сильного загрязнения, вызванного продуктами поликристаллического кремния, и большого количества порошка в традиционных способах разламывания.
Здесь этап приложения мгновенного высокого напряжения к баку для воды, в частности, содержит этапы:
a) зарядки зарядного конденсатора; и
b) продолжения зарядки зарядного конденсатора до достижения напряжением зарядного конденсатора напряжение пробоя размыкающего переключателя, вследствие чего размыкающий переключатель пробивается и все напряжение, накопленное в зарядном конденсаторе, прикладывается к баку для воды.
Предпочтительно, напряжение пробоя размыкающего переключателя находится в диапазоне 30-200 кВ.
Предпочтительно, разрядный промежуток размыкающего переключателя находится в диапазоне 10-50 мм, а разрядный промежуток бака для воды находится в диапазоне 30-80 мм.
Предпочтительно, на этапе (a) зарядка зарядного конденсатора осуществляется, в частности, путем зарядки зарядного конденсатора переменным током, который был преобразован трансформатором высокого напряжения.
Предпочтительно, этап помещения поликристаллического кремния в бак для воды, содержащий воду, в частности, содержит этап: заполнения бака для воды водой, с последующим помещением поликристаллического кремния в воду таким образом, чтобы поликристаллический кремний был погружен в воду.
Дополнительно предпочтительно, вода в баке для воды занимает до 1/2-3/4 от объема бака для воды.
Предпочтительно, напряженность электрического поля, генерируемого мгновенным высоким напряжением, больше или равна напряженности критического электрического поля воды в баке для воды.
Предпочтительно, в качестве воды в баке для воды выбирается чистая вода. Путем помещения поликристаллического кремния и его разламывания в чистой воде с крайне низким содержанием ионов металла, поликристаллический кремний предохраняют от контакта с металлом со снижением, таким образом, возможности загрязнения поликристаллического кремния и обеспечением требуемого качества разломанного поликристаллического кремния.
Дополнительно предпочтительно, удельное электрическое сопротивление воды в баке для воды составляет не менее 16,2 МОм⋅см, содержание SiO2 составляет не более 10 мкг/л, содержание Fe составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Ca составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Na составляет не более 20 мкг/л, а содержание Mg составляет не более 1,0 г/л.
Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает устройство для разламывания поликристаллического кремния, содержащее трансформатор высокого напряжения, выпрямитель высокого напряжения, зарядный конденсатор, размыкающий переключатель, бак для воды, содержащий воду, и первый электрод, и второй электрод, которые погружены в бак для воды, причем первый электрод и второй электрод расположены с определенным расстоянием между ними, причем
первичная обмотка трансформатора высокого напряжения подключается к питанию от сети, первый вывод вторичной обмотки трансформатора высокого напряжения последовательно подключается к выпрямителю высокого напряжения, размыкающему переключателю и первому электроду, второй вывод вторичной обмотки заземляется и подключается ко второму электроду, а зарядный конденсатор подключается между общим выводом выпрямителя высокого напряжения и размыкающего переключателя и общим выводом вторичной обмотки и второго электрода.
Здесь импульсный конденсатор высокого напряжения (зарядный конденсатор) заряжают через электростатический источник питания высокого напряжения (трансформатор высокого напряжения) до тех пор, пока зарядное напряжение не достигнет напряжения пробоя размыкающего переключателя, вследствие чего размыкающий переключатель пробивается, а вся энергия, накопленная в импульсном конденсаторе высокого напряжения в течение зарядки, прикладывается к баку для воды (с основным разрядным промежутком). Значение зарядного напряжения, прикладываемого к импульсному конденсатору высокого напряжения электростатическим источником питания высокого напряжения, а также интенсивность гидроэлектрического эффекта могут быть отрегулированы с помощью размыкающего переключателя (с вспомогательным зазором). Когда напряженность электрического поля между первым электродом и вторым электродом в баке для воды больше напряженности критического электрического поля пробоя, в баке для воды возникает интенсивный электростатический разряд высокого напряжения, то есть основной разрядный промежуток пробивается.
Предпочтительно, зарядный резистор последовательно подключается между выпрямителем высокого напряжения и трансформатором высокого напряжения для регулирования и стабилизации тока и напряжения в цепи, в которой имеется зарядный резистор.
Предпочтительно, на дне бака для воды обеспечивается сетка сита, а размер отверстия сетки сита находится в диапазоне 25-100 мм.
Предпочтительно, разрядный промежуток размыкающего переключателя находится в диапазоне 10-50 мм, напряжение пробоя размыкающего переключателя находится в диапазоне 30-200 кВ, а разрядный промежуток бака для воды находится в диапазоне 30-80 мм.
Предпочтительно, удельное электрическое сопротивление воды в баке для воды составляет не менее 16,2 МОм⋅см, содержание SiO2 составляет не более 10 мкг/л, содержание Fe составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Ca составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Na составляет не более 20 мкг/л, а содержание Mg составляет не более 1,0 г/л.
Способ разламывания поликристаллического кремния представляет собой способ, в котором поликристаллический кремний разламывают с использованием гидроэлектрического эффекта, и это может решить проблемы, вызванные способами механического разламывания в предшествующем уровне техники. Способ имеет преимущества однородных фрагментов, меньшего количества порошка, меньшего загрязнения металлом и улучшенного качества поликристаллического кремния. Кроме того, способ по настоящему изобретению может регулировать размеры разломанного поликристаллического кремния, вследствие чего способ по настоящему изобретению может быть в крупных масштабах применен для разламывания поликристаллического кремния.
Настоящее изобретение может позволить управлять эффектом разламывания поликристаллического кремния (т.е. размерами разломанного поликристаллического кремния) путем регулирования параметров, таких как напряжение разрядки зарядного конденсатора, основного разрядного промежутка, вспомогательного разрядного промежутка и подобных. Выбирая оптимальные значения вышеуказанных параметров, можно обеспечить оптимальный размер разломанного поликристаллического кремния и снизить количество образовавшегося порошка.
В частности, выгодные эффекты настоящего изобретения являются следующими.
1. Способ разламывания поликристаллического кремния, обеспеченный настоящим изобретением, превосходит традиционные способы разламывания поликристаллического кремния, имеет простой процесс и может реализовать крупномасштабное производство, связанное с разламыванием, поскольку поликристаллический кремний разламывают с использованием гидроэлектрического эффекта.
2. Способ по настоящему изобретению может избежать проблему загрязнения металлом в процессе разламывания поликристаллического кремния в предшествующем уровне техники, равномерно разламывает поликристаллический кремний и эффективно снижает образование порошка поликристаллического кремния, что имеет решающее значение в повышении прибыли предприятия.
3. Способ разламывания поликристаллического кремния, обеспеченный настоящим изобретением, может достигать эффективного управления линейным размером разломанного поликристаллического кремния и, в конечном счете, улучшить качество поликристаллического кремния.
4. Структура устройства для разламывания поликристаллического кремния, обеспеченного настоящим изобретением, является простой, безопасной и легкой в эксплуатации.
Сопоставление эффектов разламывания между способом разламывания поликристаллического кремния согласно настоящему изобретению и способом разламывания вручную может быть представлено в Таблице 1 ниже.
| Таблица 1 | |||
| Способ разламывания | Размер поликристаллического кремния (мм) | Распределение разломанного поликристаллического кремния | |
| До разламывания | После разламывания | ||
| Способ по настоящему изобретению | 130 | 0-68 | 0-15 мм: 1%; 15-25 мм: 2,5%; 25-70 мм: 96,5% |
| Способ разламывания вручную | 130 | 0-66 | 0-15 мм: 9%; 15-25 мм: 16%; 25-70 мм: 75% |
Как можно увидеть из вышеуказанной Таблицы 1, по сравнению со способом разламывания вручную, получаются более однородные частицы поликристаллического кремния, а размеры большинства частиц поликристаллического кремния в способе разламывания поликристаллического кремния согласно настоящему изобретению сосредоточены в диапазоне 25-70 мм.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую структуру устройства для разламывания поликристаллического кремния согласно настоящему изобретению.
Ссылочные обозначения: 1 - первый электрод, 2 - второй электрод, B - трансформатор высокого напряжения, G - выпрямитель высокого напряжения, R - зарядный резистор, C - зарядный конденсатор, K - размыкающий переключатель, F - бак для воды.
Подробное описание вариантов воплощения
Для лучшего понимания специалистами в данной области техники технических решений настоящего изобретения, настоящее изобретение будет дополнительно подробно описано в сочетании с прилагаемыми чертежами и конкретными воплощениями.
Настоящее изобретение обеспечивает способ разламывания поликристаллического кремния, который содержит этапы:
- помещения поликристаллического кремния в бак для воды, содержащий воду;
- приложения мгновенного высокого напряжения к баку для воды таким образом, чтобы в воде бака для воды возникал разряд высокого напряжения для разламывания поликристаллического кремния.
Здесь напряженность электрического поля, генерируемого мгновенным высоким напряжением, прикладываемым к баку для воды, больше или равна напряженности критического электрического поля воды в баке для воды, причем напряженность критического электрического поля представляет собой самую низкую напряженность электрического поля, которая лишает среду (воду) изолирующего свойства.
Предпочтительно, в качестве воды в баке для воды выбирается чистая вода.
Здесь, в чистой воде, удельное электрическое сопротивление воды составляет не менее 16,2 МОм⋅см, содержание SiO2 составляет не более 10 мкг/л, содержание Fe составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Ca составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Na составляет не более 20 мкг/л, а содержание Mg составляет не более 1,0 г/л.
Причина этого состоит в том, что показатель качества поликристаллического кремния включает в себя содержание поверхностных металлических примесей, например, требуется, чтобы содержание поверхностных металлических примесей поликристаллического кремния электронной чистоты составляло менее 15 ppbw (ppbw означает число частиц по массе на миллиард (parts per billion by weight)). В способе разламывания поликристаллического кремния по настоящему изобретению при разламывании поликристаллического кремния требуется, чтобы поликристаллический кремний был помещен в воду, следовательно, металлические примеси в остаточной воде, которая, как правило, остается на поверхности разломанного поликристаллического кремния, извлеченного из воды в баке для воды, остаются на поверхности поликристаллического кремния после сушки. Предполагается, что толщина пленки воды составляет d, линейный размер куска разломанного поликристаллического кремния составляет D, а концентрация металлических примесей в воде составляет C, и тогда содержание поверхностных металлических примесей составляет примерно d×C/D, то есть содержание остаточных металлических примесей на поверхности поликристаллического кремния (из-за остаточной воды) прямо пропорционально концентрации металлических примесей в воде. Поэтому загрязнение поликристаллического кремния из-за воды может быть снижено в процессе разламывания с помощью использования чистой воды с низким содержанием металлических ионов.
Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает устройство для разламывания поликристаллического кремния, которое содержит трансформатор высокого напряжения, выпрямитель высокого напряжения, зарядный конденсатор, размыкающий переключатель, бак для воды, содержащий воду, и первый электрод, и второй электрод, которые погружены в воду, причем первый электрод и второй электрод расположены на определенном расстоянии между ними, а расстояние между первым и вторым электродами представляют собой разрядный промежуток бака для воды, при этом
первичная обмотка трансформатора высокого напряжения подключена к питанию от сети, первый вывод вторичной обмотки трансформатора высокого напряжения последовательно подключен к выпрямителю высокого напряжения, размыкающему переключателю и первому электроду, второй вывод вторичной обмотки заземлен и подключен ко второму электроду, а зарядный конденсатор подключен между общим выводом выпрямителя высокого напряжения и размыкающего переключателя и общим выводом вторичной обмотки и второго электрода.
Вариант воплощения 1:
Настоящее изобретение обеспечивает устройство для разламывания поликристаллического кремния, который показан на Фиг. 1, причем устройство содержит трансформатор B высокого напряжения, зарядный резистор R, выпрямитель G высокого напряжения, зарядный конденсатор C, размыкающий переключатель K, бак F для воды, и первый электрод 1, и второй электрод 2, которые погружены в воду, причем бак F для воды содержит воду, а первый электрод и второй электрод расположены напротив друг друга в баке для воды.
Здесь первичная обмотка трансформатора B высокого напряжения подключена к питанию от сети, первый вывод вторичной обмотки трансформатора высокого напряжения последовательно подключен к зарядному резистору R, выпрямителю G высокого напряжения, размыкающему переключателю K и первому электроду 1, второй вывод вторичной обмотки заземлен и подключен ко второму электроду 2, а зарядный конденсатор C подключен между общим выводом выпрямителя высокого напряжения G и размыкающего переключателя K и общим выводом вторичной обмотки и второго электрода 2. Иными словами, один вывод зарядного конденсатора подключен к общему концу выпрямителя G высокого напряжения и размыкающего переключателя K, а другой вывод зарядного конденсатора подключен ко второму выводу вторичной обмотки.
Здесь емкость зарядного конденсатора может быть выбрана на основе энергии, требуемой для раздробления поликристаллического кремния на фрагменты желаемых размеров, которые могут быть рассчитаны согласно формуле: энергия разряда E=0,5U2C. В вышеуказанной формуле U означает разрядное напряжение, а C означает импульсную емкость высокого напряжения. Как правило, энергия разряда изменяется в диапазоне l-100 кДж, а предпочтительно в диапазоне 4-32 кДж, тем самым согласно вышеуказанной формуле емкость зарядного конденсатора может быть выбрана на основе верхнего предела энергии разряда и верхнего предела разрядного напряжения. Например, когда верхний предел энергии E разряда установлен как 20 кДж, а верхний предел диапазона регулирования напряжения составляет 200 кВ (т.е. напряжение пробоя размыкающего переключателя составляет 200 кВ), емкость зарядного конденсатора C составляет C=2E/U2=1 мкФ. В качестве другого примера, когда верхний предел энергии E разряда установлен как 8 кДж, а верхний предел диапазона регулирования напряжения составляет 20 кВ (т.е. напряжение пробоя размыкающего переключателя составляет 20 кВ), емкость зарядного конденсатора C составляет C=2E/U2=40 мкФ. В этом варианте воплощения емкость зарядного конденсатора составляет 0,5Ф.
Здесь разрядный промежуток (т.е. вспомогательный разрядный промежуток) размыкающего переключателя в основном используется для изоляции, и в настоящем изобретении существуют некоторые требования для выбора вспомогательного разрядного промежутка, поскольку эффект изоляции не может быть достигнут со слишком малым вспомогательным разрядным промежутком, а эффект пробоя не может быть реализован в пределах определенного диапазона напряжений со слишком большим вспомогательным разрядным промежутком. Также существуют некоторые требования для выбора разрядного промежутка бака для воды (т.е. основного разрядного промежутка), поскольку слишком малый основной разрядный промежуток может привести к эрозии электродов, а слишком большой основной разрядный промежуток требует сильно увеличенного критического напряжения пробоя основного разрядного промежутка, так что уровень напряжения и уровень изоляции всего электрического оборудования увеличиваются, поднимая, таким образом, в конечном счете, затраты на разламывание.
Более того, необходимо обеспечить, чтобы критическое напряжение пробоя вспомогательного разрядного промежутка было больше, чем напряжение пробоя основного разрядного промежутка. Таким путем, основной разрядный промежуток пробивается, как только пробивается вспомогательный разрядный промежуток, с достижением, таким образом, мгновенной (порядка мкс) разрядки. Если основной разрядный промежуток не может быть пробит, необходимо отрегулировать соответствующие параметры, например, вспомогательный разрядный промежуток увеличивают или основной разрядный промежуток уменьшают, или оба промежутка регулируют одновременно.
Предпочтительно, разрядный промежуток размыкающего переключателя (т.е. вспомогательный разрядный промежуток) находится в диапазоне 10-50 мм, напряжение пробоя размыкающего переключателя находится в диапазоне 30-200 кВ, а разрядный промежуток бака для воды (т.е. основной разрядный промежуток) находится в диапазоне 30-80 мм.
В качестве воды в баке F для воды выбирается чистая вода, в которой удельное электрическое сопротивление воды составляет не менее 18,2 МОм⋅см, содержание SiO2 составляет не более 10 мкг/л, содержание Fe составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Ca составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Na составляет не более 20 мкг/л, а содержание Mg составляет не более 1,0 г/л.
Предпочтительно, на дне бака для воды обеспечивают сетку сита, а размер отверстия сетки сита находится в диапазоне 25-100 мм. Таким путем, после того как происходит один мгновенный разряд высокого напряжения, подходящий разломанный поликристаллический кремний может быть отфильтрован посредством сетки сита, в то время как разломанный поликристаллический кремний с размером большим, чем размер отверстия сетки сита, остается в баке для воды до следующего разламывания.
Вариант воплощения 2
Этот вариант воплощения обеспечивает способ разламывания поликристаллического кремния, который может быть осуществлен с использованием устройства по Варианту воплощения 1.
Способ содержит этапы:
этап 1: заполнение бака для воды водой, занимающей приблизительно 1/2-3/4 от объема бака для воды, с последующим помещением поликристаллического кремния в воду таким образом, что поликристаллический кремний погружается в воду;
этап 2: приложение мгновенного высокого напряжения к баку для воды, причем напряженность электрического поля, генерируемого мгновенным высоким напряжением, больше или равна напряженности критического электрического поля воды в баке для воды, причем конкретные этапы являются следующими:
a) Зарядный конденсатор C заряжают с помощью питания от сети, которое было преобразовано трансформатором B высокого напряжения, а затем было выпрямлено выпрямителем G высокого напряжения;
b) Как только напряжение зарядного конденсатора достигает напряжения пробоя размыкающего переключателя K, размыкающий переключатель K пробивается и в этот момент вся энергия, накопленная в конденсаторе C, прикладывается между первым электродом 1 и вторым электродом 2 в баке для воды;
c) Когда напряженность электрического поля между первым электродом 1 и вторым электродом 2 больше или равна напряженности критического электрического поля воды в баке для воды, сильная ударная волна, генерируемая электростатическим разрядом высокого напряжения, резко возникающим в баке F для воды, может мгновенно разламывать поликристаллический кремний; и
d) Этапы a-c повторяют до разламывания всего поликристаллического кремния; и
Этап 3: извлечение разломанного поликристаллического кремния и его высушивание.
В варианте воплощения разрядный промежуток размыкающего переключателя (т.е. вспомогательный разрядный промежуток) составляет 20 мм, разрядный промежуток бака F для воды (т.е. основной разрядный промежуток) составляет 50 мм, а напряжение пробоя размыкающего переключателя изменяется в диапазоне 30-200 кВ. Получающийся в результате эффект разламывания поликристаллического кремния с использованием способа проиллюстрирован в Таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| Напряжение пробоя размыкающего переключателя (кВ) | Основной разрядный промежуток (мм) | Вспомогательный разрядный промежуток (мм) | Средний размер частиц поликристаллического кремния (мм) | Распределение разломанного поликристаллического кремния | |
| До разламывания | После разламывания | ||||
| 30 | 50 | 20 | 130 | 0-98 | 0-25 мм: 3%; 25-50 мм: 4%; 50-100 мм: 77%; свыше 100 мм: 16% |
| 80 | 50 | 20 | 130 | 0-84 | 0-25 мм: 3,5%; 25-50 мм: 5%; 50-100 мм: 91,5% |
| 130 | 50 | 20 | 130 | 0-68 | 0-25 мм:12,5%; 25-50 мм: 20%; 50-100 мм: 67,5% |
| 180 | 50 | 20 | 130 | 0-60 | 0-25 мм: 16%; 25-50 мм: 25%; 50-100 мм: 59% |
| 200 | 50 | 20 | 130 | 0-48 | 0-25 мм: 21%; 25-50 мм: 36,5%; 50-100 мм: 43,5%; |
Таблица 2 иллюстрирует эффект разламывания поликристаллического кремния в случае, когда основной разрядный промежуток и вспомогательный разрядный промежуток остаются неизменными, а напряжение пробоя размыкающего переключателя постепенно увеличивается. Из Таблицы 2 можно сделать вывод, что линейный размер разломанного поликристаллического кремния уменьшается с повышением напряжения пробоя размыкающего переключателя. Таким образом, очевидно, что напряжение пробоя размыкающего переключателя является ключевым фактором, который воздействует на эффект разламывания поликристаллического кремния.
Следует отметить, что способ в варианте воплощения также может быть осуществлен с использованием других устройств, не ограниченных устройством, проиллюстрированным в данном варианте воплощения.
Вариант воплощения 3
Этот вариант воплощения обеспечивает способ разламывания поликристаллического кремния, который может быть осуществлен с использованием устройства по варианту воплощения 1.
Этапы в способе по варианту воплощения по существу являются теми же, что и в варианте воплощения 2, за исключением того, что в этом варианте воплощения напряжение пробоя размыкающего переключателя составляет 80 кВ, разрядный промежуток бака F для воды (т.е. основной разрядный промежуток) составляет 50 мм, а разрядный промежуток размыкающего переключателя (т.е. вспомогательный разрядный промежуток) изменяется в диапазоне 10-50 мм. Получающийся в результате эффект разламывания поликристаллического кремния с использованием способа проиллюстрирован в Таблице 3.
| Таблица 3 | |||||
| Напряжение пробоя размыкающего переключателя (кВ) | Основной разрядный промежуток (мм) | Вспомогательный разрядный промежуток (мм) | Средний размер частиц поликристаллического кремния (мм) | Распределение разломанного поликристаллического кремния | |
| До разламывания | После разламывания | ||||
| 80 | 50 | 10 | 130 | 0-90 | 0-25 мм: 3%; 25-50 мм: 5%; 50-100 мм: 84%; свыше 100 мм: 8% |
| 80 | 50 | 20 | 130 | 0-84 | 0-25 мм: 3,5%; 25-50 мм: 5%; 50-100 мм: 91,5% |
| 80 | 50 | 30 | 130 | 0-81 | 0-25 мм: 4,5%; 25-50 мм: 8%; 50-100 мм: 87,5% |
| 80 | 50 | 40 | 130 | 0-78 | 0-25 мм: 8%; 25-50 мм: 11%; 50-100 мм: 81% |
| 80 | 50 | 50 | 130 | 0-73 | 0-25 мм: 15%; 25-50 мм: 13,5%; 50-100 мм: 71,5%; |
Таблица 3 иллюстрирует эффект разламывания поликристаллического кремния в случае, когда основной разрядный промежуток и напряжение пробоя размыкающего переключателя остаются неизменными, а вспомогательный разрядный промежуток постепенно увеличивается. Из Таблицы 3 можно сделать вывод, что линейный размер разломанного поликристаллического кремния уменьшается с увеличением вспомогательного разрядного промежутка. Таким образом, очевидно, что вспомогательный разрядный промежуток является ключевым фактором, который воздействует на эффект разламывания поликристаллического кремния.
Вариант воплощения 4
Этот вариант воплощения обеспечивает способ разламывания поликристаллического кремния, который может быть осуществлен с использованием устройства по варианту воплощения 1.
Этапы в способе по варианту воплощения по существу являются теми же, что и в варианте воплощения 2, за исключением того, что в этом варианте воплощения разрядный промежуток размыкающего переключателя (т.е. вспомогательный разрядный промежуток) остается равным 20 мм, напряжение пробоя размыкающего переключателя изменяется в диапазоне 30-200 мм, а между тем разрядный промежуток бака F для воды (т.е. основной разрядный промежуток) изменяется в диапазоне 30-80 мм. Получающийся в результате эффект разламывания поликристаллического кремния с использованием настоящего способа проиллюстрирован в Таблице 4.
| Таблица 4 | |||||
| Напряжение пробоя размыкающего переключателя (кВ) | Основной разрядный промежуток (мм) | Вспомогательный разрядный промежуток (мм) | Средний размер частиц поликристаллического кремния (мм) | Распределение разломанного поликристаллического кремния | |
| До разламывания | После разламывания | ||||
| 30 | 30 | 20 | 130 | 0-92 | 0-25 мм: 3%; 25-50 мм: 5%; 50-100 мм: 76,5%; свыше 100 мм: 15% |
| 80 | 50 | 20 | 130 | 0-84 | 0-25 мм: 3,5%; 25-50 мм: 5%; 50-100 мм: 91,5% |
| 130 | 60 | 20 | 130 | 0-80 | 0-25 мм: 8%; 25-50 мм: 10%; 50-100 мм: 82% |
| 180 | 70 | 20 | 130 | 0-78 | 0-25 мм: 11%; 25-50 мм: 12%; 50-100 мм: 77% |
| 200 | 80 | 20 | 130 | 0-76 | 0-25 мм: 13%; 25-50 мм: 14%; 50-100 мм: 73%; |
Таблица 4 иллюстрирует эффект разламывания поликристаллического кремния в случае, когда вспомогательный разрядный промежуток поддерживается неизменным, и как основной разрядный промежуток, так и напряжение пробоя размыкающего переключателя постепенно повышаются. Из Таблицы 3 можно сделать вывод, что линейный размер разломанного поликристаллического кремния постепенно уменьшается.
В дополнение, из сопоставления между собой эффектов разламывания по Таблице 4 и Таблице 2 можно увидеть, что линейный размер разломанного поликристаллического кремния в Таблице 2 меньше, чем линейный размер разломанного поликристаллического кремния в Таблице 4, при условии одинакового напряжения пробоя размыкающего переключателя, одинакового вспомогательного разрядного промежутка и различного основного разрядного промежутка. Следовательно, можно сделать вывод, что линейный размер разломанного поликристаллического кремния уменьшается с повышением напряжения пробоя размыкающего переключателя; линейный размер разломанного поликристаллического кремния увеличивается с увеличением основного разрядного промежутка; а напряжение пробоя размыкающего переключателя обладает большим влиянием на эффект разламывания поликристаллического кремния, чем основной разрядный промежуток в состоянии с экспериментальными параметрами в Таблице 4.
Следует понимать, что вышеуказанные осуществления являются лишь примерными осуществлениями, используемыми для объяснения принципа настоящего изобретения, однако настоящее изобретение не ограничено ими. Специалистами в данной области техники могут быть сделаны различные модификации и усовершенствования, без отступления от истинного смысла и сущности настоящего изобретения, и такие модификации и усовершенствования также предполагаются как объем охраны настоящего изобретения.
1. Устройство для раскалывания поликристаллического кремния, содержащее трансформатор (В) высокого напряжения, выпрямитель (G) высокого напряжения, зарядный конденсатор (С), размыкающий переключатель (K), бак (F) для воды, содержащий воду, и первый электрод (1) и второй электрод (2), которые погружены в бак (F) для воды, причем первый электрод и второй электрод расположены с определенным расстоянием между ними, при этом первичная обмотка трансформатора (В) высокого напряжения подключена к питанию от сети, первый вывод вторичной обмотки трансформатора высокого напряжения последовательно подключен к выпрямителю (G) высокого напряжения, размыкающему переключателю (K) и первому электроду (1), второй вывод вторичной обмотки заземлен и подключен ко второму электроду (2), а зарядный конденсатор (С) подключен между общим выводом выпрямителя (G) высокого напряжения и размыкающего переключателя (K) и общим выводом вторичной обмотки и второго электрода (2).
2. Устройство по п.1, в котором зарядный резистор (R) последовательно подключен между выпрямителем (G) высокого напряжения и трансформатором (В) высокого напряжения.
3. Устройство по п.1, в котором на дне бака для воды обеспечена сетка сита, и размер отверстия сетки сита находится в диапазоне 25-100 мм.
4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором разрядный промежуток размыкающего переключателя находится в диапазоне 10-50 мм, напряжение пробоя размыкающего переключателя находится в диапазоне 30-200 кВ, а разрядный промежуток бака для воды находится в диапазоне 30-80 мм.
5. Устройство по любому из пп.1-3, в котором удельное электрическое сопротивление воды в баке для воды составляет не менее 16,2 МОм·см, содержание SiO2 составляет не более 10 мкг/л, содержание Fe составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Са составляет не более 1,0 мкг/л, содержание Na составляет не более 20 мкг/л, а содержание Mg составляет не более 1,0 г/л.
6. Устройство по любому из пп.1-3, в котором вода в баке для воды занимает 1/2-3/4 объема бака для воды.
7. Устройство по любому из пп.1-3, в котором в бак для воды введена чистая вода.
