CN102127809A - 一种多晶硅铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、支架，所述炉体固定在支架上，所述炉体内设置有支撑板，所述支撑板上设置有坩埚，所述坩埚外设置有发热器，所述发热器外扣罩有反射屏，所述炉体与反射屏之间填有绝热保湿材料，所述炉体包括上炉体、下炉体，所述上炉体、下炉体之间连接有升降装置，所述上炉体一端设置有真空接口。本发明通过升降装置控制下炉体上升或下降，能方便地放入或取出装有多晶硅锭的坩埚，有效地保护操作人员的安全，同时，采用自上向下厚度渐增的石墨电阻发热器，提高生产多晶硅铸锭的速度和质量，简化炉体结构，延长设备的使用寿命。

Description

一种多晶硅铸锭炉

技术领域

本发明涉及多晶硅领域，尤其涉及一种多晶硅铸锭炉。

背景技术

硅是一种重要的电子、光学材料，在信息、通讯、航天、环境保护等广阔的领域发挥着重要的作用，市场需求越来越大。如太阳能电池硅就远远不能满足需要，目前太阳能电池用硅来源有：一是半导体多晶硅弯头料、碎料；二是多晶硅多余的生产能力生产的太阳能级的多晶硅；三是电子级多晶硅生产的头尾料、锅底料。

目前多晶硅铸锭炉主要用于以铸锭方式生产硅半导体材料，传统的多晶硅铸锭炉由炉体和炉盖所组成，通常炉盖位于炉体上端，电加热器分布在炉膛的坩埚周边，存在装卸料不方便，电控加热和控制系统的带电元件下置，安全性能差，炉体内隔热体设置分布不合理，使熔炼铸锭多晶硅速度慢，设备使用寿命短。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能有效保护操作人员安全，提高生产多晶硅铸锭的速度和质量，简化炉体结构，延长设备使用寿命的多晶硅铸锭炉。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、支架，所述炉体固定在支架上，所述炉体内设置有支撑板，所述支撑板上设置有坩埚，所述炉体包括上炉体、下炉体，所述上炉体、下炉体之间连接有升降装置，所述坩埚外设置有发热器，所述发热器外扣罩有反射屏。

根据本发明的另一个实施例，一种多晶硅铸锭炉进一步包括所述升降装置设置在支架上，包括底座、丝杆、侧固座，所述底座与支架固定为一体，底座内设有电机和连轴器，所述侧固座设置在下炉体上，所述底座与侧固座通过丝杆连接。

根据本发明的另一个实施例，一种多晶硅铸锭炉进一步包括所述升降装置为三个，呈三角分布在炉体周边。

根据本发明的另一个实施例，一种多晶硅铸锭炉进一步包括所述上炉体与下炉体周边设有卡扣。

根据本发明的另一个实施例，一种多晶硅铸锭炉进一步包括所述上炉体上设置有顶盖，所述顶盖上设置有保护气体进口。

根据本发明的另一个实施例，一种多晶硅铸锭炉进一步包括所述上炉体一端设置有真空接口。

根据本发明的另一个实施例，一种多晶硅铸锭炉进一步包括所述发热器为石墨温梯发热器，发热器的电阻的厚度自上而下渐增。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，通过升降装置控制下炉体上升或下降，能方便地放入或取出装有多晶硅锭的坩埚，有效地保护操作人员的安全。同时，采用自上向下厚度渐增的石墨电阻发热器，由于电阻值随石墨厚度的增大而减小，因此通电时，石墨发热器上端发热量高，下端发热量低，自上向下形成温度的梯度分布。在硅液降温凝固阶段，这一效应使坩埚内的硅液自上至下保持定向的温度梯度，即硅液在静态下就能实现梯度冷却凝固，而不需定向移动；由于炉体内部没有任何组件的相对移动，使硅料在整个提纯过程中，没有振动等干扰影响，从而达到良好的提纯和晶体生长效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的结构示意图；

其中：1、支架，2、上炉体，3、下炉体，4、坩埚，5、发热器，6、支撑板，7、绝热保湿材料，8、反射屏，9、底座，10、侧固座，11、丝杆，12、卡扣，13、顶盖，14、保护气体接口，15、真空接口。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、支架1，所述炉体固定在支架1上，所述炉体内设置有支撑板6，所述支撑板6上设置有坩埚4，所述炉体包括上炉体2、下炉体3，所述上炉体2、下炉体3之间连接有升降装置，所述上炉体2一端设置有真空接口15，所述坩埚4外设置有发热器5，所述发热器5外扣罩有反射屏8。所述炉体与反射屏8之间还填有绝热保湿材料7。

所述升降装置设置在支架1上，包括底座9、丝杆11、侧固座10，所述底座9与支架1固定为一体，底座9内设有电机和连轴器，所述侧固座10设置在下炉体3上，所述底座9与侧固座10通过丝杆11连接。所述升降装置为三个，呈三角分布在炉体周边。电机通过两连轴器和软轴向两边带动另两底座上的连轴器和丝杆11，使呈三角分布在炉体周边的丝杆11同步升降，平稳开启、关闭下炉体3。关闭后，用卡扣12将上炉体2和下炉体3锁闭成一体。

加工时，在坩埚4中装好需要处理的硅原料，将坩埚4放在支撑板6上，安装连接管道，通过升降装置密封炉体，通入保护气体，并进行真空置换。设定PID控制程序和参数，进入升温阶段，熔融硅。根据工艺的需要，可以在熔融硅中进行添加剂或吹入气体等精炼操作。精炼结束后，精确控制降温速度，以石墨温梯发热器控制热场，使硅开始在坩埚的底部凝固结晶，固液界面在温度梯度热场下，缓慢地向上移动，硅液逐渐结晶生长形成多晶硅，分凝系数小的杂质带到锭的顶部，达到硅的进一步提纯和多晶硅铸锭的目的。

坩埚4内的硅完全结晶以后，降温到一定的阶段，保持恒温一段时间，进行晶体的退火以消化应力。进一步降温到预定的温度，出料，切去多晶硅锭的上部等杂质富集硅料，得到高纯多晶硅锭。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、支架(1)，所述炉体固定在支架(1)上，所述炉体内设置有支撑板(6)，所述支撑板(6)上设置有坩埚(4)，其特征在于：所述炉体包括上炉体(2)、下炉体(3)，所述上炉体(2)、下炉体(3)之间连接有升降装置，所述坩埚(4)外设置有发热器(5)，所述发热器(5)外扣罩有反射屏(8)。

2.如权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述升降装置设置在支架(1)上，包括底座(9)、丝杆(11)、侧固座(10)，所述底座(9)与支架(1)固定为一体，底座(9)内设有电机和连轴器，所述侧固座(10)设置在下炉体(3)上，所述底座(9)与侧固座(10)通过丝杆(11)连接。

3.如权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述升降装置为三个，呈三角分布在炉体周边。

4.如权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述上炉体(2)与下炉体(3)周边设有卡扣(12)。

5.如权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述上炉体(2)上设置有顶盖(13)，所述顶盖(13)上设置有保护气体进口(14)。

6.如权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述上炉体(2)一端设置有真空接口(15)。

7.如权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述发热器(5)为石墨温梯发热器，发热器(5)的电阻的厚度自上而下渐增。

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