一种电子级多晶硅破碎方法和设备与流程

本发明涉及多晶硅破碎，尤其涉及一种电子级多晶硅破碎方法和设备。

背景技术：

1、电子级多晶硅通常通过气相沉积工艺制得，成品多为体积较大的棒状料。为满足下游清洗、包装、投料等工序要求，需要将多晶硅棒破碎为一定粒径范围的块状硅料。目前，多晶硅破碎方式主要包括人工破碎、机械破碎以及热破碎等方式。人工破碎劳动强度较高，机械破碎可采用颚式破碎、辊式破碎、圆锥破碎等设备，热破碎则通常利用多晶硅受热后再冷却产生的热应力促使其开裂。

2、多晶硅属于本征脆性材料，其破碎粒径与材料本身的断裂强度、晶粒状态、棒体尺寸、加热温度、冷却介质温度等因素均存在关联。在实际生产中，电子级多晶硅对杂质控制和粒径分布具有较高要求，过细粉料会造成损耗，过大块料则需要再次处理。现有破碎工艺虽能够实现多晶硅棒破碎，但在不同规格硅棒和不同目标粒径需求下，破碎后的粒径分布仍容易出现波动，导致目标粒径硅料收率和硅棒利用率仍有提升空间。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电子级多晶硅破碎方法和设备，可有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种电子级多晶硅破碎方法，包括以下步骤：

4、获取整颗原生电子级多晶硅棒，将未切断的所述整颗原生电子级多晶硅棒置于加热区域；

5、根据所述整颗原生电子级多晶硅棒的棒体参数、目标破碎粒径和冷却介质温度，确定加热条件；

6、所述加热条件包括加热温度以及用于使所述整颗原生电子级多晶硅棒达到所述加热温度的通电参数；

7、按照所述通电参数，通过与所述整颗原生电子级多晶硅棒电连接的电极向所述整颗原生电子级多晶硅棒通入电流，使所述整颗原生电子级多晶硅棒加热至所述加热温度；

8、将加热后的所述整颗原生电子级多晶硅棒转移至冷却介质中急冷，使所述整颗原生电子级多晶硅棒产生热冲击裂纹并破碎。

9、进一步的，所述整颗原生电子级多晶硅棒保留有用于生长所述整颗原生电子级多晶硅棒的导电连接部；

10、按照所述通电参数，通过与所述整颗原生电子级多晶硅棒电连接的电极向所述整颗原生电子级多晶硅棒通入电流，包括：

11、使所述电极与所述导电连接部接触；

12、通过所述电极和所述导电连接部向所述整颗原生电子级多晶硅棒通入电流。

13、进一步的，所述棒体参数包括材料参数和尺寸参数；

14、根据所述整颗原生电子级多晶硅棒的棒体参数、目标破碎粒径和冷却介质温度，确定加热条件，包括以下步骤：

15、根据所述材料参数确定所述整颗原生电子级多晶硅棒产生热冲击裂纹所需的临界热冲击温差；

16、根据所述目标破碎粒径和所述临界热冲击温差确定目标热冲击温差；

17、根据所述目标热冲击温差和所述冷却介质温度确定所述加热温度；

18、根据所述尺寸参数和所述加热温度确定所述通电参数。

19、进一步的，根据所述尺寸参数和所述加热温度确定所述通电参数，包括以下步骤：

20、根据所述尺寸参数确定所述整颗原生电子级多晶硅棒的体积；

21、根据所述整颗原生电子级多晶硅棒的体积、密度和比热容，以及所述加热温度和所述冷却介质温度，确定加热温度；

22、根据所述加热温度确定所述通电参数。

23、进一步的，将加热后的所述整颗原生电子级多晶硅棒转移至冷却介质中急冷，包括以下步骤：

24、解除承载结构对所述整颗原生电子级多晶硅棒的支撑；

25、使加热后的所述整颗原生电子级多晶硅棒落入位于所述加热区域下方的所述冷却介质中。

26、进一步的，将加热后的所述整颗原生电子级多晶硅棒转移至冷却介质中急冷时，通过设置于所述冷却介质中的隔断件，使所述整颗原生电子级多晶硅棒的石墨底座与所述整颗原生电子级多晶硅棒的其余部分分离；

27、在所述整颗原生电子级多晶硅棒急冷后，对具有所述热冲击裂纹的所述整颗原生电子级多晶硅棒施加机械外力，使所述整颗原生电子级多晶硅棒沿所述热冲击裂纹进一步破碎。

28、一种电子级多晶硅破碎设备，适用于上述电子级多晶硅破碎方法，包括：

29、加热单元，用于容纳未切段的整颗原生电子级多晶硅棒；

30、电极单元，用于与所述整颗原生电子级多晶硅棒电连接，并向所述整颗原生电子级多晶硅棒通入电流，以使所述整颗原生电子级多晶硅棒被加热；

31、冷却单元，用于容纳冷却介质；

32、转移单元，用于将加热后的所述整颗原生电子级多晶硅棒从所述加热单元转移至所述冷却单元中的所述冷却介质内，以使所述整颗原生电子级多晶硅棒产生热冲击裂纹并破碎；

33、控制单元，与所述电极单元连接，用于根据所述整颗原生电子级多晶硅棒的棒体参数、目标破碎粒径和冷却介质温度，确定加热条件，并根据所述加热条件控制所述电极单元的电流输出，所述加热条件包括加热温度以及用于使所述整颗原生电子级多晶硅棒达到所述加热温度的通电参数。

34、进一步的，所述加热单元设置于所述冷却单元的上方，所述电极单元设置在所述加热单元上；

35、所述转移单元包括活动的承载结构，用于承载所述整颗原生电子级多晶硅棒，并在打开时使加热后的所述整颗原生电子级多晶硅棒落入所述冷却介质中。

36、进一步的，所述电极单元包括可调电极，所述可调电极设置在所述加热单元上，并能够相对于所述整颗原生电子级多晶硅棒移动，以与所述整颗原生电子级多晶硅棒的导电连接部相连；

37、所述冷却单元内设置有隔断件，所述隔断件用于在所述整颗原生电子级多晶硅棒进入所述冷却介质时，将所述整颗原生电子级多晶硅棒的石墨底座与所述整颗原生电子级多晶硅棒的其余部分分离。

38、通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

39、本发明根据整颗原生电子级多晶硅棒的棒体参数、目标破碎粒径和冷却介质温度确定加热条件，并按照加热条件通过通电方式加热多晶硅棒，再进行急冷破碎，使加热过程与硅棒规格、目标粒径需求以及冷却条件形成对应关系。相较于仅依靠固定经验温度进行热破碎的方式，能够提高不同规格硅棒破碎后的粒径分布可控性。

40、通过电极向整颗原生电子级多晶硅棒通入电流，使多晶硅棒利用电流热效应升温，多晶硅棒自身参与发热，能够减少外部加热方式中热量传递效率不足带来的影响，有利于使硅棒达到设定加热温度，为后续急冷形成稳定的热冲击条件。

41、以未切断的整颗原生电子级多晶硅棒作为处理对象，减少预先切段、敲击等处理对硅棒内部原生应力状态的扰动，使急冷过程中产生的热冲击裂纹能够在较完整的棒体结构中扩展，有利于提高硅棒利用率和目标粒径硅料收率。

1.一种电子级多晶硅破碎方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电子级多晶硅破碎方法，其特征在于，所述整颗原生电子级多晶硅棒保留有用于生长所述整颗原生电子级多晶硅棒的导电连接部；

3.根据权利要求1所述的电子级多晶硅破碎方法，其特征在于，所述棒体参数包括材料参数和尺寸参数；

4.根据权利要求3所述的电子级多晶硅破碎方法，其特征在于，根据所述尺寸参数和所述加热温度确定所述通电参数，包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的电子级多晶硅破碎方法，其特征在于，将加热后的所述整颗原生电子级多晶硅棒转移至冷却介质中急冷，包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的电子级多晶硅破碎方法，其特征在于，将加热后的所述整颗原生电子级多晶硅棒转移至冷却介质中急冷时，通过设置于所述冷却介质中的隔断件，使所述整颗原生电子级多晶硅棒的石墨底座与所述整颗原生电子级多晶硅棒的其余部分分离；

7.一种电子级多晶硅破碎设备，其特征在于，适用于上述权利要求1~6中任一项所述的电子级多晶硅破碎方法，包括：

8.根据权利要求7所述的电子级多晶硅破碎设备，其特征在于，所述加热单元设置于所述冷却单元的上方，所述电极单元设置在所述加热单元上；

9.根据权利要求7所述的电子级多晶硅破碎设备，其特征在于，所述电极单元包括可调电极，所述可调电极设置在所述加热单元上，并能够相对于所述整颗原生电子级多晶硅棒移动，以与所述整颗原生电子级多晶硅棒的导电连接部相连；