Key information

Title
Reaktor og fremgangsmåte for fremstilling av silisium
Application number
20092111
Case type
National
Status
31.05.2023 Ikke betalt årsavgift
Filed
29.05.2009
Effective date
29.05.2009
Publicly available
30.11.2010
Applicant
Dynatec Engineering AS (NO)
Owner
Dynatec Engineering AS (NO)
Inventor
Josef Filtvedt (NO) et al.
Agent
BRYN AARFLOT AS (NO)
Granted
26.05.2014
Patent number
334785

Abstract and drawing

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.
Reaktor for fremstilling av silisium ved kjemisk dampavsetning, omfattende et reaktorlegeme som danner en beholder, minst ett innløp for en silisiumholdig gass, minst ett utløp, og minst en varmeinnretning som en del av eller operativt anordnet til reaktoren, særpreget ved at i det minste en hoveddel av reaktorlegemet er fremstilt av silisium. Fremgangsmåte for drift av reaktoren.

Publications

B1A
Checking availability of the latest published version...

Documents

 Expand Download files (12)
Date
 Date Doc. No. Process Case number In/Out Journal description To/from
 15.12.2023 24-01 Saksbehandling 20092111(334785) UT PT Opphørt Patent - for ikke betalt årsavgift (3311) BRYN AARFLOT AS
 04.10.2023 23-01 Saksbehandling 20092111(334785) UT PT Påminnelse om ikke betalt årsavgift (3329) (PT20092111) BRYN AARFLOT AS
 27.05.2014 22-01 Saksbehandling 20092111 UT PT Registreringsbrev Nasjonal Patent
19.02.2014 20-01 Saksbehandling 20092111 UT PT Meddelelse om patent Protector Intellectual Property Consultants AS
 16.01.2014 19-03 Saksbehandling 20092111 INN Beskrivelse, krav Protector Intellectual Property Consultants AS
 16.01.2014 19-02 Saksbehandling 20092111 INN Korrespondanse (hoved dok) Protector Intellectual Property Consultants AS
 16.01.2014 19-01 Saksbehandling 20092111 INN Hovedbrev Protector Intellectual Property Consultants AS
 15.10.2013 18-01 Saksbehandling 20092111 UT Realitet patent Protector Intellectual Property Consultants AS
 12.04.2013 17-03 Saksbehandling 20092111 INN Fremstilling 12042013 Protector Intellectual Property Consultants AS
 12.04.2013 17-02 Saksbehandling 20092111 INN Korrespondanse (hoved dok) Protector Intellectual Property Consultants AS
 12.04.2013 17-01 Saksbehandling 20092111 INN Styrebrev 12042013 Protector Intellectual Property Consultants AS
 11.01.2013 16-01 Saksbehandling 20092111 UT Realitet patent Protector Intellectual Property Consultants AS
16.03.2012 15-03 Saksbehandling 20092111 INN Beskrivelse Protector Intellectual Property Consultants AS
16.03.2012 15-02 Saksbehandling 20092111 INN Hovedbrev Protector Intellectual Property Consultants AS
16.03.2012 15-01 Saksbehandling 20092111 INN Korrespondanse (hoved dok) Protector Intellectual Property Consultants AS
17.11.2011 14-01 Saksbehandling 20092111 UT Realitet patent Protector Intellectual Property Consultants AS
14.03.2011 13-01 Saksbehandling 20092111 UT Patent - Reminder of first annual fee (2011.03.14)
24.02.2011 12-03 Saksbehandling 20092111 INN Hovedbrev Protector Intellectual Property Consultants AS
24.02.2011 12-02 Saksbehandling 20092111 INN Beskrivelse Protector Intellectual Property Consultants AS
24.02.2011 12-01 Saksbehandling 20092111 INN Korrespondanse (hoved dok) Protector Intellectual Property Consultants AS
23.12.2010 11-02 Saksbehandling 20092111 INN Hovedbrev Protector Intellectual Property Consultants AS
23.12.2010 11-01 Saksbehandling 20092111 INN Korrespondanse (hoved dok) Protector Intellectual Property Consultants AS
15.12.2010 10-01 Saksbehandling 20092111 UT Patent Utdrag Protector Intellectual Property Consultants AS
28.10.2010 09-02 Saksbehandling 20092111 INN Korrespondanse (hoved dok) Protector Intellectual Property Consultants AS
28.10.2010 09-01 Saksbehandling 20092111 INN Hovedbrev Protector Intellectual Property Consultants AS
29.06.2010 08-02 Saksbehandling 20092111 UT PT report 04:22:12
29.06.2010 08-01 Saksbehandling 20092111 UT Realitet patent Protector Intellectual Property Consultants AS
11.06.2010 07-03 Saksbehandling 20092111 INN Beskrivelse Protector Intellectual Property Consultants AS
11.06.2010 07-02 Saksbehandling 20092111 INN Hovedbrev Protector Intellectual Property Consultants AS
11.06.2010 07-01 Saksbehandling 20092111 INN Korrespondanse (hoved dok) Protector Intellectual Property Consultants AS
21.05.2010 06-01 Saksbehandling 20092111 INN Korrespondanse (hoved dok) Protector Intellectual Property Consultants AS
20.12.2009 05-02 Saksbehandling 20092111 UT PT report 02:27:06
20.12.2009 05-01 Saksbehandling 20092111 UT Realitet patent Protector Intellectual Property Consultants AS
30.07.2009 04-03 Saksbehandling 20092111 INN Fullmakt
30.07.2009 04-01 Saksbehandling 20092111 INN Korrespondanse (hoved dok)
08.06.2009 03-01 Saksbehandling 20092111 UT PT Infobrev til oppfinner (2009.06.08)
05.06.2009 02-01 Saksbehandling 20092111 UT PT Formelle mangler_nasj patent (2009.06.05)
29.05.2009 01-06 Saksbehandling 20092111 INN Figures_Figur_P3635NO00_132911
29.05.2009 01-05 Saksbehandling 20092111 INN Erklæring: søkers rett til oppfinnelse
29.05.2009 01-04 Saksbehandling 20092111 INN Sammendrag
29.05.2009 01-04 Saksbehandling 20092111 INN Publ. sammendrag (official abstract) for appnr 20092111
29.05.2009 01-03 Saksbehandling 20092111 INN Krav
29.05.2009 01-02 Saksbehandling 20092111 INN Beskrivelse
29.05.2009 01-01 Saksbehandling 20092111 INN National Patent Application Form

Description, claims and drawings

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content. Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører fremstilling av silisium. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en reaktor og en fremgangsmåte for fremstilling av polykrystallinsk silisium ved en dampavsetningsmetode.Silisium er et svært viktig materiale for elektronikkindustrien og for solcelleindustrien. Silisium av tilstrekkelig høy renhet til anvendelse i solcelleindustrien kan i dag fremstilles ved metallurgiske metoder, men således fremstilt silisium av metallurgisk kvalitet gir solceller med begrenset virkningsgrad. Det må anvendes kjemiske dampavsetningsmetoder (CVD-Chemical Vapour Deposition) for å fremstille silisium av tilstrekkelig renhet til høyere virkningsgrad for solceller samt anvendelser innen elektronikkindustrien. Silisiumavfall fra elektronikkindustrien er blitt benyttet til solcellefremstilling, men veksten i solcelleindustrien har medført mangel på silisium. Verdens enorme behov for miljøvennlig energi, samt elektronikkindustriens stadig voksende utbredelse og betydning, medfører et stort behov for utstyr som bidrar til fremstilling av silisium av høy renhet til en fordelaktig lav kostnad.Forskjellige utgaver av Siemens-prosessen er de mest utbredte former av CVD for fremstilling av polykrystallinsk silisium. Nærmere bestemt blir et halosilan, slik som triklorsilan, avsatt på en motstandsoppvarmet stav. Energibehovet og arbeidsbehovet er høyt. Nærmere beskrivelse av den mest brukte prosessen er beskrevet i patentpublikasjon US 3,979,490.En annen CVD-metode er pyrolyse i et omvirvlet sjikt (fluidized bed), hvorved silisium kimpartikler omvirvles av og holdes i en oppadstigende gasstrøm, idet gasstrømmen omfatter silisiumholdig gass hvorfra silisium kan avsettes på kimpartiklene. Fordeler med å anvende et slikt omvirvlet sjikt er det meget store overflateareal hvorpå silisium kan avsettes, hvilket gir mulighet for både økt og kontinuerlig produksjon samt lavere energiforbruk. Imidlertid er en praktisk enkel håndtering for å bringe ut partikler som har vokst tilstrekkelig store meget vanskelig å få til i praksis. Nærmere bestemt er det vanskelig å kontrollere partikkelstørrelsen i en omvirvlet sjikt reaktor, og det er svært vanskelig å kontrollere partikkelfordelingen i reaktoren under drift. Ujevn partikkelfordeling påvirker strømningsbildet som i sin tur påvirker temperaturfordeling og avsetning av silisium. Metoden krever tilsetning av nye partikler utenfra, eller små partikler som dannes i reaktoren under drift. Drenering av store partikler i bunnen av reaktoren kombinert med tilsetning av små partikler som skal øke i størrelse krever samtidig styring av mange parametre, hvilket har vist seg svært vanskelig i praktisk drift over tid. Et typisk problem i CVD-reaktorer er at partikler sintres sammen og etter hvert blokkerer omvirvlingen. Videre kan dekomponering av silan eller halosilan i en oppvarmet omvirvlet sjikt reaktor resultere i avsetninger i form av fint støv som er uønsket da det krever kostbart ekstrautstyr for støvutskilling og etterfølgende smelting, hvilket medfører omfattende håndtering og øket risiko for kontaminering og tap av materiale.Men det største problem i CVD-reaktorer er vanligvis uønsket avsetning av silisium på reaktorens indre overflater og dyser, slik at dyser og reaktorvolumet gror tett. For å hindre slik uønsket avsetning av silisium må kimpartiklene i en omvirvlet reaksjonssone holdes ved en reaksjonstemperatur mens temperaturen på reaktorvegger og dyser må holdes betydelig lavere, hvilket er ekstremt vanskelig å oppnå, særlig ved oppvarming fra reaktorens utside. Problemet er diskutert i patentpublikasjon US 4,818,495, kolonne 2 linje 40 til kolonne 3 linje 20, og i patentpublikasjon US5,810,934. En teknikk som anvendes for å kunne løsne silisium fra reaktorens vegg og dyser er å belegge overflatene med et slippbelegg som letter den etterfølgende manuelle eller automatiserte fjerning av silisiumbelegg.En grundig beskrivelse av CVD-metoder med omvirvlet sjikt og tilhørende utstyr og driftsparametre for fremstilling av silisium, inkludert gassblandinger, temperaturer for avsetning og problemer og begrensninger derved, finnes i patentpublikasj onene US 4,818,495 og US 5,810,934, til hvilke publikasjoner det henvises for nærmere informasjon. Ytterligere informasjon finnes i patentpublikasj onene US 2009/0047204 Al og US 3865647, hvorav sistnevnte har fellestrekk med ideene som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse, men foreskriver direkte motstandsoppvarming av reaktoren eller induksjonsoppvarming av en utenfor reaktoren anbrakt grafittkappe. Teknologien ifølge US 386547 synes ikke å ha blitt utviklet så langt at den virker industrielt.Det er et behov for alternativ teknologi og særlig teknologi som er fordelaktig med hensyn til ett eller flere av de ovennevnte problemer.Behovet imøtekommes ved at oppfinnelsen tilveiebringer en reaktor for fremstilling av silisium ved kjemisk dampavsetning, omfattende et reaktorlegeme som danner en beholder, minst ett innløp for en silisiumholdig gass, minst ett utløp, og minst en varmeinnretning som en del av eller operativt anordnet til reaktoren. Reaktoren særpreges ved at i det minste en hoveddel av reaktorlegemet, hvilken hoveddel eksponeres for silisiumholdig gass og varmes med varmeinnretningen for avsetning av silisium derpå, er fremstilt av silisium, og reaktoren er tilpasset for fremstilling av silisium ved styrt, tilsiktet dampavsetning av silisium på hoveddelens indre silisiumoverflate og på eventuelle kimpartikler, slik at hoveddelen med avsatt Si utgjør et anvendbart produkt, og varmeinnretningen omfatter en varmelyskilde.Den grunnleggende ide med reaktoren er at hele eller en vesentlig del av materialet som eksponeres for silisiumholdig gass er av silisium, fordelaktig av høy renhet, slik at avsetning av silisium med hensikt kan styres til å finne sted på nevnte materialer. De kjente problemer med å skille silisium fra andre materialer, samt mange av problemene forbundet med tetting, unngås eller reduseres. Samtidig gis det mange ekstra muligheter til hvorledes reaktoren kan bygges opp og opereres, inkludert hvorledes oppvarming kan oppnås.I sin enkleste form er reaktoren en lukket beholder i hovedsak av silisium som benyttes til kjemisk dampavsetning av silisium på innsiden, uten silisium kimpartikler eller omvirvlet sjikt, og eventuelt også avsetning av silisium på utsiden dersom reaktoren settes i et kammer eller en ytre beholder inneholdende silisiumholdig gass. En slik reaktor kan for eksempel også motstandsoppvarmes med elektrisk strøm. I mer avanserte utførelser er reaktoren også tilpasset til å anvende et omvirvlet sjikt og kimpartikler, idet vekst av silisium med hensikt finner sted både på reaktorens silisiummaterialer og på kimpartiklene. En rotasjonsreaktor eller -ovn er også en foretrukket utførelse, særlig egnet for storskalaproduksjon, idet rotasjonsaksen og helningsvinkelen derav kan varieres slik det finnes hensiktsmessig. En slakt skrånende kimpartikkelholdig rotasjonsreaktor kan være særlig fordelaktig for å få en hensiktsmessig materialflyt mot en ende hvor store partikler kan tas ut. Rotasjon, omvirvlet sjikt, avsetning på innsiden av reaktorvegg, avsetning på utsiden av reaktorvegg, og avsetning på innsatselementer slik som silisiumstaver, er trekk som kan kombineres for å øke den industrielle anvendbarhet. Reaktoren er fordelaktig bygget av silisium av metallurgisk renhet eller renere, helst alle deler hvor silisium avsettes og som et minimum en hoveddel slik som en vegg eller rørdel av reaktoren. Silisium av metallurgisk kvalitet kan i dag fremstilles til en meget fordelaktig lav kostnad og i en renhet som er tilstrekkelig til anvendelse i solceller. Ved at hovedvolumet eller en hoveddel av vekten av silisium i en tettet eller ferdigprodusert reaktor er av høyere renhet enn metallurgisk silisium, vil hele reaktoren med innhold av silisium av høy renhet kunne smeltes ned for omkrystallisering og anvendelse i elektronikkindustrien og/eller solceller med høyere virkningsgrad, idet den gjennomsnittlige renhet vil være tilstrekkelig. Eventuelt kan den ytre del av metallurgisk silisium fjernes på en ikke-kontaminerende måte, for eksempel ved trådkutting eller smelting av nevnte lag dersom kun aller beste renhet er akseptabelt. Eventuelt kan reaktoren fremstilles av silisium av like ren kvalitet som den produserer, hvilken kvalitet er egnet for elektronikkindustrien. Den sterkt forenklede håndtering av en tettet eller ferdigprodusert reaktor medfører mindre håndtering og forurensing av silisiumet enn hva som er oppnåelig i dag. Reaktoren kan med fordel gjøre bruk av mange av de tekniske trekk ved dagens teknologi for silisiumfremstilling ved kjemisk dampavsetning, men er fordelaktig tilpasset til å kunne styre silisiumavsetninger til sideveggen i ønsket og regulerbart nivå, i hele eller en avsluttende del av driftsperioden.Fordelaktig er en vegg- eller rørdel av reaktor legemet, og i det minste en indre del av en topp og i det minste en indre del av en bunn, alle fremstilt av silisium, fortrinnsvis av metallurgisk kvalitet eller renere. Reaktoren er med fordel tilpasset for fremstilling av silisium ved dampavsetning av silisium både på reaktorveggens indre silisiumoverflate og på kimpartikler, idet reaktoren omfatter minst ett innløp eller en åpning for kimpartikler og minst en varmeinnretning som kan varme i det minste reaktorlegemets vegg til en reaksjonstemperatur. Reaktoren omfatter også med fordel en åpning for å ta ut silisiumpartikler, slik at kontinuerlig produksjon på kjent måte i et omvirvlet sjikt kan oppnås i det minste i en innledende del av driftsperioden for en reaktor, hvorpå driften kan styres til å tette eller fylle reaktoren kontrollert i en avsluttende del av driftsperioden.Reaktoren omfatter fordelaktig et sentralt innløpsrør av silisium, for innføring av silisiumholdig gass og/eller kim, hvilket innløpsrør strekker seg inn i en nedre del av beholderen og er omgitt av et antall innløp for annen gass, slik som inert omvirvlingsgass, hydrogen og eventuelt også silisiumholdig gass og andre gasser, gjennom en bunndel, eventuelt også gjennom en toppdel, hvilke innløp fortrinnsvis er symmetrisk og radialt anordnet rundt innløpsrøret. Reaktoren omfatter fordelaktig et vertikalt stående silisiumrør med et silisiumlokk i en øvre ende og et silisiumlokk i en nedre ende. En annen fordelaktig form er som en avlang stående reaktor med kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt, hvilket kan forenkle reaktorfremstillingen og etterfølgende kutting.Anordningene til oppvarming av reaktoren ifølge oppfinnelsen omfatter med fordel en koherent eller ikke-koherent varmelyskilde av enhver egnet bølgelengde og effekt, slik som eksempelvis en mikrobølgekilde, en radiobølgekilde, en kilde til synlig lys, en kilde til infrarødt lys og/eller en kilde til ultrafiolett lys, fortrinnsvis en kilde til infrarødt lys. Særlig fordelaktig omfatter anordningene en eller flere varmelyskilder som lyser inn i reaktoren, særlig varmelyskilder anordnet i en bunndel og/eller en toppdel av reaktoren, anordnet konsentrisk eller tilsvarende inne i tilførselsrør eller tilsvarende for inertgass slik at reaktorens indre overflater og innholdet av partikler bestråles og derved oppvarmes mens lyskilden beskyttes mot silisiumavsetning. Inertgassen, det vil si en gass som i denne sammenheng ikke inneholder silisium, strømmer rundt og beskytter mot avsetning av silisium og eventuelt kjøler varmelyskilden. Økt produksjonsrate kan derved oppnås.Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for drift av en reaktor ifølge oppfinnelsen, særpreget ved at anordningene til oppvarming av reaktoren og anordningene til fluidstrømning, styres slik at avsetning av silisium i en avsluttende del av reaktorens driftstid finner sted radialt inn mot en sentral akse gjennom reaktoren. Særlig fordelaktig virkning fås ved styring av innvendige og utvendige varmelyskilder som i prinsippet kun varmer opp overflatene eller objektene som bestråles. Særlig fordelaktig er det å anvende varmelyskilder som bestråler de indre overflater og partikler i reaktoren i økende grad i en avsluttende del av driftslevetiden for reaktoren.Figur 1 som illustrerer to utførelser av reaktoren ifølge oppfinnelsen, uten og med omvirvlet sjikt, henholdsvis.Det refereres til Figur 1, som illustrerer to utførelser av reaktoren ifølge oppfinnelsen, uten og med omvirvlet sjikt, henholdsvis.Utførelsen uten omvirvlet sjikt er illustrert til venstre i figuren, hvor reaktoren er omgitt av varmelyskilder 7,8,9 og før oppstart er fylt av grovere silisiumpartikler 11 inn mot vegg og hjørner enn i senter 12. Reaktoren består nærmere bestemt av sidevgger 1 og bunnstykke 3 i rent silisium som skal eller kan være en del av det ferdige produktet. Reaktoren kan også utstyres med toppstykke 5 av rent silisium som kan følge med når reaktoren skiftes ut etter ferdig prosess. Sideveggen kan være mangekantet eller rund avhengig av hvilket materiale som er tilgjengelig. Bunnstykket 3 og toppstykket 5 er utstyrt med hull 4,6 for silisiumholdig gass 10 som skal strømme gjennom reaktoren og avsette rent silisium på innsiden av de varme veggene i reaktoren. Hele reaktoren skiftes ut og erstattes med en ny silisium reaktor med påmontert bunnstykke 3 og toppstykke 5 når røret har grodd igjen og blitt fylt med rent silisium helt inn til midten av reaktoren, eller så langt som det er økonomisk å kjøre prosessen. Økende veggtykkelse vil gi stadig mindre volum for den silisiumholdige gassen, og produksjonen per time vil avta over tid og stoppe helt når røret et tett. En varmelyskilde 7,8,9 er plassert utenfor reaktoren og overfører varmen via stråling til reaktorens utvendige overflater. Varmelyskilden er delt i 2, 3 eller flere seksjoner over hverandre for å kunne kontrollere temperaturen i høyden eller lengden av reaktoren. Varmen ledes fra varmelyskilden 7,8,9 gjennom silisiumveggen 1 til innsiden 2 av veggen som vil være den varmeste flaten inne i reaktoren. Bunnstykket 3 hviler på en kvarts/grafittflate 13 eller annet ledende materiale som har samme hullmønster som bunnstykket. Flaten 13 er belagt på overflaten med et belegg som hindrer kontaminering fra flaten 13 til bunnstykket 3 i silisium reaktoren.Ved utvendig varmekilde må kammeret rundt reaktoren fylles med en ikke-kontaminerende nøytral gass 17 ved oppstart av prosessen. Silisiumholdig gass som tilføres inne i reaktoren ved noe høyere trykk enn utvendig i varmekammeret, vil sive ut gjennom sprekker i hjørnene av silisiumrøret som gradvis vil gro igjen med silisium som avsettes på flatene. Oppvarmingen kan styres mot hjørner og ender på silisiumrøret tidlig i prosessen for å styre silisiumavsetningen i den tidlige fasen mot flater som behøver tetning. Oppvarming av reaktoren kan også skje ved elektrisk strøm direkte gjennom rørveggene i silisiumrøret, eller ved en kombinasjon av både utvendig og eventuelt innvendig varmekilde og motstandsvarme direkte i silisiumrørveggen, eller ved andre metoder. Dersom all oppvarming skjer ved motstandvarme direkte i silisiumveggen og den utvendige varmekilden fjernes, kan avsetting av silisium skje både utvendig og innvendig på reaktoren ved tilførsel av silisiumholdig gass både utvendig og innvendig. Reaktoren er tenkt brukt kun 1 gang og skiftes ut som en enhet når reaktoren har avsluttet prosessen og er klar for utskifting. Reaktoren kan kjøres tom uten seeding partikler, eller fylt med seeding materiale til ønsket nivå. Typisk partikkelstørrelse på seeding materiale 12 er 0,2 - 20 mm diameter når prosessen starter. Grovkornet, rent silisium ved veggene i reaktoren har større diameter eller kanter hvis det er knust silisium materiale som benyttes.Gasstrømmen kan styres ut mot veggene innvendig ved flere dyser i bunnstykket 3 og toppstykket 5, og røret kan fylles med grovkornet og/eller finkornet rent silisium som gir ulik motstand mot gasstrømmen i røret. Det er illustrert grovkornet, rent silisium ytterst ved hjørnene i reaktoren, og finkornet, rent silisium inn mot midten av reaktoren. Dette vil gi øket strømning av silisiumholdig gass ytterst i hjørnene av reaktoren, og derved raskere avsetning av rent silisium på innsiden av hjørnene av reaktoren. Gasstrømmen styres mot innsiden (og ev. yttersiden) av silisiumrør reaktoren ved å styre gassen til de dysene som ligger nærmest veggen tidlig i prosessen. Nye dyser mot sentrum av reaktoren tas i bruk etter hvert som reaktoren gror igjen med rent silisium innover mot senter av reaktoren. Hele fylte reaktorenheter, eventuelt fylt med kimpartikler, håndteres som en hel blokk og settes inn i et varmekammer med robot eller annen automatisk håndtering. Reaktoren befinner seg i varmekammeret inntil prosessen er helt avsluttet og temperaturen er redusert til ønsket nivå før åpning av varmekammeret. Hele reaktoren, som etter avsluttet prosess er en hel blokk av rent silisium, kan hentes av samme robot som satte den inn i kammeret, og blokken transporteres til etterbehandling. Dimensjonene på blokken kan tilpasses neste prosesstrinn eller sluttkunden slik at skjæring kan reduseres til kun et snitt i blokkens bredderetning, og kontaminerende knusing av silisiumblokken kan unngås. Blokken kan derved kappes med en egnet ikke-kontaminerende metode.Det refereres til høyre side av figur 1 som illustrerer en reaktor ifølge oppfinnelsen med omvirvlet sjikt. Reaktoren inneholder i tillegg til reaktoren uten omvirvlet sjikt, et innløpsrør 15 av silisium som skal brukes kun en gang og skiftes ut som en hel enhet sammen med resten av reaktoren når driften er avsluttet. Reaktoren fylles til ønsket nivå med seeding materiale i partikkelform som er egnet for bruk i en fluidiserende sjikt reaktor. Typisk partikkelstørrelse er 0,2 - 4 mm diameter når prosessen starter. Fluidiseringsgassen 10 føres inn gjennom bunnstykket 3 via innløpsdysene 4. Silisiumholdig gass føres inn gjennom innløpsrøret 15 som stikker et stykke opp i senter av reaktoren. Den silisiumholdige gass kommer inn i rektoren ved en for lav temperatur til at avsetninger kan finne sted. Ved at gassen kommer i kontakt med varme overflater, varmes den til en temperatur hvorved avsetninger kan finne sted. Avsetning av silisium fra en silisiumholdig gass vil skje først på de flatene som holder høyest temperatur, og utvendig oppvatning vil derved gi kontrollert vekst på reaktorens innvendige vegger og inn mot midten av reaktoren. Det samme vil skje dersom oppvarmingen også skjer ved elektrisk strøm direkte gjennom silisiumveggene i reaktoren. Gasstrømmen i silisiumrøret kan styres ut mot veggene innvendig i silisiumrøret ved flere dyser i bunnstykket 3 og toppstykket 5 som styrer gasstrømmen til de enkelte dysene avhengig av hvor langt prosessen har kommet. Utstyr for individuell styring av gasstrømmen til dysene er ikke illustrert. Mot slutten av prosessen når partiklene begynner å fastne, og fluidiseringen ikke lenger fungerer, kan den fluidiserende gassen stenges av og silisiumholdig gass kjøres inn gjennom alle dyser for å avsette maksimalt med silisium før prosessen avsluttes og reaktoren skiftes ut som en hel blokk. Videre håndtering kan være som beskrevet ovenfor.Kun to spesifikke utførelser er illustrert, men reaktoren kan selvfølgelig ha enhver hensiktsmessig utførelse og form. Formen kan i tillegg til dem som er nevnt ovenfor, for eksempel være ellipsoidisk, som i likhet med blant annet rørformer kan oppnås ved rotasjonsstøping, skallstøping eller andre støpemetoder ved bruk av silisiumsmelte. Reaktoren kan sammenføyes av plater og andre egnede deler, for eksempel ved smeltesveising eller motstandssveising, slik som stukesveising, med eller uten dekkgassbeskyttelse. Elektronstråle-, laser- og friksjonssveising er andre mulige fremstillingsmetoder. Og reaktoren kan være tilpasset for rotasjon, om enhver rotasjonsakse, symmetrisk eller ikke-symmetrisk, vertikal, på skrå eller horisontalt.Operative kombinasjoner av henholdsvis reaktoren og fremgangsmåten som definert i de respektive selvstendige patentkrav, i enhver kombinasjon med trekk eller trinn som er nevnt eller illustrert i dette dokument, er en del av oppfinnelsen.
Claims
1.Reaktor for fremstilling av silisium ved kjemisk dampavsetning, omfattende et reaktorlegeme som danner en beholder, minst ett innløp for en silisiumholdig gass, minst ett utløp, og minst en varmeinnretning som en del av eller operativt anordnet til reaktoren,,karakterisert ved at det minste en hoveddel av reaktor legemet, hvilken hoveddel eksponeres for silisiumholdig gass og varmes med varmeinnretningen for avsetning av silisium derpå, er fremstilt av silisium, og reaktoren er tilpasset for fremstilling av silisium ved styrt, tilsiktet dampavsetning av silisium på hoveddelens indre silisiumoverflate og på eventuelle kimpartikler, slik at hoveddelen med avsatt Si utgjør et anvendbart produkt, og varmeinnretningen omfatter en varmelyskilde.2.Reaktor ifølge krav 1,karakterisert ved at en vegg- eller rørdel av reaktorlegemet, og i det minste en indre del av en topp og i det minste en indre del av en bunn, alle er fremstilt av silisium, fortrinnsvis av metallurgisk kvalitet eller renere.3.Reaktor ifølge krav 1,karakterisert ved at reaktoren er tilpasset for fremstilling av silisium ved dampavsetning av silisium både på reaktorveggens indre silisiumoverflate og på kimpartikler, idet reaktoren omfatter minst ett innløp for kimpartikler og minst en varmeinnretning som kan varme i det minste reaktorlegemets vegg til en reaksjonstemperatur.4.Reaktor ifølge krav 1,karakterisert ved at den omfatter et sentralt innløpsrør av silisium, hvilket innløpsrør strekker seg inn i en nedre del av beholderen og er omgitt av et antall innløp for gass gjennom en bunndel, hvilke innløp er symmetrisk og radialt anordnet rundt innløpsrøret.5.Reaktor ifølge krav 1,karakterisert ved at reaktoren omfatter et silisiumrør med et silisiumlokk i den ene enden og et silisiumlokk i den andre enden.6.Reaktor ifølge krav 1,karakterisert ved at anordningene til oppvarming av reaktoren omfatter en kilde til infrarødt lys.7.Reaktor ifølge krav 1,karakterisert ved at anordningene til oppvarming av reaktoren omfatter en eller flere varmelyskilder i en bunndel og/eller en toppdel av reaktoren, anordnet konsentrisk eller tilsvarende inne i tilførselsrør for inertgass slik at reaktorens indre og innholdet av kimpartikler bestråles og derved oppvarmes.8.Fremgangsmåte for drift av en reaktor ifølge et hvilket som helst av krav 1-7, karakterisert ved at anordningene til oppvarming av reaktoren og anordningene til fluidstrømning, styres slik at avsetning av silisium i en avsluttende del av reaktorens driftstid finner sted radialt inn mot en sentral akse gjennom reaktoren.
Drawings

Priority

No priority

Patent classes

IPC classesC01B 33/027

Citations

US 6365225 B1 (B1)US 2009/0047204 A1 (A1)DE 4127819 A1 (A1)US 4023520 A (A)US 3865647 A (A)

Applicants, owners and inventors

Owners
Dynatec Engineering AS
Rakkestadveien 1 1814 ASKIM NO (INDRE ØSTFOLD Municipality, Østfold county)Org. number: 915223818Inventors
Josef Filtvedt
Kråkerudbakken 84 1825 TOMTER NO (INDRE ØSTFOLD Municipality, Østfold county)
Werner O Filtvedt
Furukvisten 2 1825 TOMTER NO (INDRE ØSTFOLD Municipality, Østfold county)

Agent

BRYN AARFLOT AS
BRYN AARFLOT AS

Org. number: 979993269

Name and address are automatically synchronized with the Brønnøysund Register Centre.

Open in The Brønnøysund Register Centre
Stortingsgata 8 0161 OSLO NO (OSLO Municipality, Oslo county)
Org. number: 979993269
Reference: P3635NO00-EH

Status history

Payment history

Oppositions and appeals

No oppositions or appeals

Administrative limitation

No administrative limitation

Liens and licences

No liens or licenses registered

Gazette entries

No Gazette entries foundOnly events from 2024.03.04 and onwards are shown.