本發明公開了一種硅的提純裝置及方法，包括電極、保溫加熱裝置、測溫裝置、通電線圈、熔煉裝置、拉桿和冷卻裝置。設備工作時，將含硅合金或硅熔體放入熔煉裝置中，然后給電極和線圈通電，熔煉裝置底部的電極在熔體底部產生一個環流，通電線圈在熔體的中、上部會產生一個環流，在整個熔體內形成強制對流，進而把熔體中、上部的硅元素運輸熔煉裝置底部。最終，含硅合金或硅熔體在拉桿和冷卻裝置的作用下，開始定向凝固，使更高純度的硅不斷的析出凝固。若熔煉裝置中熔體上部硅元素含量下降，向熔煉裝置中添加低純硅，如此反復，最后將凝固的硅錠進行酸洗，去除金屬元素，從而起到提純硅的效果。

技術領域

本發明屬于非金屬提純技術領域，特別是涉及一種硅的提純裝置及方法。

背景技術

隨著社會文明的發展，人類對能源的需求不斷增加，能源問題已經成為關系國計民生的頭等大事之一，傳統能源逐漸減少，可再生的清潔能源研究和開發成為各國焦點。太陽能作為一種可再生、無污染、永不枯竭的新型能源，其研究和應用得到快速發展。太陽能光電技術中新工藝、新材料和新結構層出不窮，研制成功的太陽電池達100多種，太陽能電池制備工藝有了很大的發展。到目前為止，太陽能光電工業基本是建立在硅材料基礎之上，世界上絕大部分太陽能光電器件都是用晶體硅制造的。太陽能電池的快速發展使得太陽能級硅材料市場出現很大的缺口。

在眾多制備硅材料的方法中，已經投入產業化生產的主要是改良西門子法、硅烷法和冶金法。其中改良西門子法技術成熟，產品質量好，但是該方法投資大、污染大、消耗高、成本高。硅烷法相比于改良西門子法具有能耗低、投資小的優勢，但是產品質量較差，總的來說這兩種方法均具有設備投資大、成本高、污染嚴重和工藝復雜等問題，不利于太陽能電池的普及性應用，而冶金法制備多晶硅雖然具備生產周期短、污染小、成本低等優點，被認為是最有效地降低多晶硅生產成本的技術之一，但是冶金法也存在很多問題，比如，冶金法只能制備太陽能級的硅，并且還不成熟。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種高效、低成本、無污染的硅的提純裝置及方法。

技術方案：本發明所述的一種硅的提純裝置，該提純裝置包括測溫裝置1、電極2、保溫加熱裝置3、通電線圈4、熔煉裝置5、拉桿6、冷卻裝置7，所述電極2成對存在，上電極2位于熔煉裝置5上端，并且與含硅合金8相連，下電極2保溫加熱裝置3下端，并且與拉桿6相連；所述保溫加熱裝置3內放置一個或多個熔煉裝置5；熔煉裝置5內放置含硅合金8；熔煉裝置5底部與拉桿6相連，在拉桿6外部兩側設有冷卻裝置7，用于使含硅合金8定向凝固，并且于保溫加熱裝置3內壁設有環狀通電線圈4，環狀的通電線圈4將熔煉裝置5圍在中間；所述的測溫裝置1用來監測保溫加熱裝置3內的溫度，可置于保溫加熱裝置3的上部或下部。

進一步的，所述保溫加熱裝置3的形狀可以是圓柱體，也可以是長方體、正方體，優選為圓柱體；所述保溫加熱裝置3內的熔煉裝置5可以是坩堝，也可以是中頻熔煉電爐，優選為坩堝，并且熔煉裝置5的長度和直徑可以隨生產量的大小調節；

進一步的，所述熔煉裝置5和保溫加熱裝置3之間填充保溫材料，保溫材料可以是保溫磚、保溫棉、石墨氈填充，也可以是氧化鋯，優選為保溫磚；

進一步的，在熔煉裝置3頂部及拉桿底部連有電極2，所述電極2可以是自耗電極、石墨電極也可以是紫銅電極、銅鎢合金電極，優選為自耗電極。

進一步的，所述硅的提純裝置下端連接冷卻裝置7，該冷卻裝置7采用冷卻方式可以是通循環冷卻水浸入冷卻，也可以是噴淋冷卻法，并且該冷卻裝置可以是一個也可以是多個。

進一步的，測溫裝置1可以選擇熱電偶實時監控溫度，也可以采用溫度控制儀表，優選為熱電偶，其中熱電偶沿熔煉裝置豎直方向放置，也可以放置在保溫加熱裝置的上方，也可以放置在保溫加熱裝置的下方，用于測定凝固過程中的溫度場狀態及合金凝固情況。