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

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陆国富
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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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